Трансформаторы тока можно классифицировать следующим образом: по роду установки — для внутренних и открытых установок; по числу витков первичной обмотки — одновитковые и многовитковые; по конструктивному выполнению — одновитковые трансформаторы (стержневые, шинные и встроенные) и многовитковые (петлевые, восьмерочные и катушечные).
Одновитковые трансформаторы тока имеют первичную обмотку, состоящую из одного витка. Если в качестве такого витка используется стержень, то трансформаторы носят название стержневых. Если токоведущий стержень является частью аппарата (например, выключателя), трансформаторы тока называются встроенными. Когда в качестве первичной обмотки используется шина распределительного устройства, такие трансформаторы тока называются шинными.
Рис. 49-1. Петлевой трансформатор тока типа ТПФ:
а — схема; б — общий вид; 1 — зажимы вторичной обмотки; 2 — сердечник; 3 — зажимы первичной обмотки; 4 — фарфоровый изолятор; 5 — концевые коробки; 6 — фланец; 7 — кожух
Основными преимуществами одновитковых трансформаторов тока являются высокая электродинамическая и термическая устойчивость и относительно малые габариты и вес.
К существенным недостаткам этих трансформаторов относится малая точность при небольших измеряемых токах.
Основные типы одновитковых трансформаторов тока, выпускаемых нашей промышленностью, следующие:
- типы ТПОФ — стержневой трансформатор тока на 10 кВ с одной или двумя вторичными обмотками и фарфоровым проходным изолятором;
- тип ТПШФ — шинный трансформатор тока на 10 кВ и номинальные токи начиная с 2000 а;
- встроенные трансформаторы тока, обычно применяемые начиная с 35 кВ.
Многовитковые трансформаторы тока. Наибольшее распространение получили петлевые проходные трансформаторы типа ТПФ (рис. 49-1,а, б). Они выпускаются на напряжение 10 кВ и на токи от 5 до 400 а с одной или двумя вторичными катушками различных классов точности.
Вторая разновидность петлевых трансформаторов — трансформаторы типа ТПФД, предназначенные для дифференциальных защит. Они отличаются от обычных петлевых трансформаторов тем, что небаланс (различие) токов вторичных обмоток двух трансформаторов, обтекаемых одним и тем же током короткого замыкания, сводится к минимальному значению.
Рис. 49-2. Схема восьмеричного трансформатора тока: 1 — первичная обмотка; 2 — сердечник; 3 — вторичная обмотка
Рис. 49-3. Катушечный трансформатор тока типа О-49У на токи 5-150 а
Восьмерочные многовитковые трансформаторы типа ТФН выпускаются на напряжение от 10 до 110 кВ и предназначены для открытых установок. Первичная обмотка этого трансформатора с контуром сердечника имеет вид восьмерки (рис. 49-2). Первичная и вторичная обмотки вместе с сердечником размещаются внутри фарфорового кожуха в масле. В верхней части фарфорового кожуха расположены выводы первичной и вторичной обмоток, а также искровой промежуток, защищающий первичную обмотку от перенапряжения.
Катушечные трансформаторы тока выпускаются на напряжения до 1 кВ и состоят из прямоугольного сердечника с двумя катушками, изолированными друг от друга фарфором или другим изоляционным материалом.
На тяговых подстанциях катушечные трансформаторы тока типа О-49У и ТКМ-05 применяются в системе собственных нужд переменного тока 220—380 в. Катушечный трансформатор типа О-49У (рис. 49-3) имеет класс точности 0,5 при сопротивлении в цепи вторичной обмотки 0,2 Ом и номинальной мощности вторичной обмотки 5 ВА. Первичная обмотка этих трансформаторов выпускается на токи 5-800 а. Трансформатор типа ТКМ-05 имеет большую номинальную мощность. Этот трансформатор
Рис. 49-4. Трансформатор земляной защиты типа ТЗ:
а — вид по разрезу кабеля; б — схема защиты: 1 — трансформатор; 2 — трехфазный кабель; 3 — контрольная обмотка
позволяет в цепи вторичной обмотки при классе точности 0,5 иметь сопротивление 0,4 Ом.
Защита от замыкания на землю осуществляется применением специальных трансформаторов земляной защиты.
Трансформатор земляной защиты представляет собой сердечник с вторичной обмоткой, в окно которого проходит трехфазный кабель (рис. 49-4, а, б).
При симметричных трехфазных токах, протекаемых по жилам кабеля, магнитный поток в сердечнике трансформатора отсутствует. Нарушение симметрии токов в кабеле сопровождается возникновением магнитного потока в сердечнике и э. д. с. на вторичной обмотке трансформатора.
Рис. 49-5. Номограмма для определения чувствительности земляной защиты с трансформатором ТЗ
Определение чувствительности земляной защиты производится по номограммам (рис. 49-5). Номограмма связывает три величины: напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора, равное произведению тока срабатывания реле на сопротивление в цепи вторичной обмотки (U2=z2Icp.p), ток срабатывания реле Icp.p и ток к. з. фаза — земля Iк.ф-3.
Трансформаторы для земляной защиты выпускаются двух типов — с неразъемным сердечником типа ТЗ и с разъемным сердечником типа ТЗР.
Кроме описанных выше стационарных трансформаторов тока, в эксплуатации для измерения переменного тока в цепях до 1000 в применяются разъемные трансформаторы. Эти трансформаторы имеют разъемный магнитопровод и являются переносными. Первичной обмоткой у них служит провод или шина, в которой измеряется ток.
Переносные трансформаторы тока снабжены амперметром и изоляционными рукоятками и называются токоизмерительными клещами.