Аннотация: Правильный выбор коэффициента трансформации для трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения (ТН) является основополагающим для обеспечения точности электрических измерений и надежности релейной защиты в энергосистемах. В данном руководстве подробно изложены стандартизированные принципы выбора коэффициента трансформации, основанные на стандартах Международной электротехнической комиссии (серия МЭК 61869) и отраслевых нормативах, с разделением требований к измерительным и защитным трансформаторам.
Коэффициент трансформации ТТ Ki определяется как отношение номинального первичного тока I1n к номинальному вторичному току I2n (Ki= I1n/ I2n).
9). На международном уровне номинальный вторичный ток I2n, как правило, стандартизирован на уровне 5 А или 1 А.
Выбор I1n должен учитывать требования как к термической стабильности, так и к точности измерений.
Номинальный первичный ток ТТ I1n должен быть больше или равен максимальному длительному рабочему току Imax, ожидаемому в цепи, чтобы обеспечить долгосрочный температурный режим и стабильность обмотки ТТ.
Правило проектирования: выбирайте стандартизированное значение для I1n, которое немного превышает Imax .
Инженерная практика: Обычно выбирают I1n примерно в 1,2–1,5 раза больше Imax для создания запаса по безопасности.
Для обеспечения точности измерений минимальный ток нагрузки Imin должен находиться в пределах указанного диапазона работы трансформатора тока с заданной точностью.
Требование: Измерительные ТТ (например, класс точности 0,2 S) должны сохранять свою точность вплоть до низкого предела, такого как 1% или 5% от номинального тока I1н. Выбор I1н, чрезмерно большого по сравнению с Imax, приведёт к тому, что вторичный ток I2 при малых нагрузках будет очень малым, потенциально опускаясь ниже предела точности ТТ, что приведёт к увеличению погрешностей учёта.
Помимо основных принципов, трансформаторы тока защитного класса должны надёжно работать в условиях аварийных режимов.
Коэффициент предельной точности (КПТ) / Насыщение: Для защитных ТТ основное внимание уделяется их характеристикам насыщения при коротком замыкании. Необходимо обеспечить, чтобы Предельный ток точности IКПТ = КПТ x I1н покрывал максимально возможный ток короткого замыкания в системе Iкз max. Это предотвращает глубокое насыщение ТТ при аварии, обеспечивая получение защитными реле точного сигнала тока для надёжного срабатывания.
| Сценарий риска | Анализ последствий | Стандартная практика |
|
Коэффициент трансформации выбран слишком малым (I1н < Iмакс) |
Высокий риск. Приводит к хроническому перегреву ТТ и деградации изоляции. В аварийных условиях возникает глубокое насыщение, что может вызвать отказ в срабатывании защиты или ложное срабатывание. |
Строго придерживаться принципа I1н ≥ Iмакс. |
|
Коэффициент трансформации выбран слишком большим ((I1н ＞ Iмакс) |
Приводит к тому, что ток минимальной нагрузки Iмин выходит за пределы оптимального диапазона точности ТТ, увеличивая погрешности измерений. Также может снижать чувствительность релейной защиты. |
В идеале поддерживать Imax в диапазоне 70% ~ 90% от I1n |
Коэффициент трансформации ТН Ku определяется как отношение номинального первичного напряжения U1n к номинальному вторичному напряжению U2n （Ku = U1n / U2n).
U1n должно строго соответствовать номинальному напряжению системы Usystem в точке подключения и схеме соединения ТН.
Соединение «фаза-земля»: В основном используется в высоковольтных системах с глухозаземлённой нейтралью (например, 110 кВ и выше).
Соединение «фаза-фаза»: В основном используется в системах среднего и низкого напряжения с изолированной нейтралью или нейтралью, заземлённой через дугогасящий реактор (например, 6 кВ, 10 кВ).
Номинальное вторичное напряжение U2н обычно представляет собой стандартизированное значение для обеспечения совместимости со вторичным оборудованием.
| Применение | Тип соединения обмоток | Номинальное вторичное напряжение U2н |
| Измерение и защита (Основная обмотка) | Соединение фаза-земля | 100 /√3 В |
| Измерение и защита (Основная обмотка) | Соединение фаза-фаза | 100 /√3 В |
| Защита от замыканий на землю (Вспомогательная обмотка) | Соединение в разомкнутый треугольник для напряжения нулевой последовательности 3U0 | 100 /√3 В |
Коэффициент Ku является безразмерной величиной, в то время как номинал ТН обычно указывается как U1н / U2н.
Пример: Система 110 кВ (Соединение фаза-земля)
Номинальное напряжение системы Uсистемы = 110 кВ
Первичное напряжение ТН U1н = 110 кВ/ √3
Вторичное напряжение ТН U2н = 110 кВ/ √3
Расчёт коэффициента трансформации Ku:
Спецификация ТН будет указана как: 110000 / √3 / 100 / √3/ 100 В (относится к основной и вспомогательной обмоткам).(относится к основной и вспомогательной обмоткам).
1. Соответствовать максимальной нагрузке (I1н ≥ Iмакс);
2. Обеспечить, чтобы минимальный ток находился в диапазоне точности.
1. Строго соответствовать системному напряжению Uсистемы;
2. Согласование подключения (U/√3 для фазного напряжения относительно земли или U для междуфазного напряжения).
Рекомендация: При проектировании всегда следует обращаться к последним национальным и международным стандартам (таким как серия IEC 61869) и выбирать класс точности и номинальный коэффициент трансформации в зависимости от конкретного применения (измерение/учет или защита) ТТ и ТН.
Анализатор ТТ и ТН JYH-C от Kingrun
5 самых популярных в мире тестеров коэффициента трансформации
Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
Заключение: Ключевые аспекты проектирования
Тип прибора
Критерий выбора сердечника
Ключевые принципы
Применимые стандарты
ТТ
Первичный ток I1н
IEC 61869-2
ТН
Первичное напряжение U1н
IEC 61869-3
Другие связанные статьи:
В чем разница между "коэффициентом" и "коэффициентом трансформации" при испытании трансформаторов?
Как правильно выбрать коэффициент трансформации ТТ/ТН?
Почему так важно проверять коэффициент трансформации трансформатора?
Каковы причины аномального выходного напряжения силовых трансформаторов?
