Как проверить полярность трансформатора тока

Устройства для пропорционального преобразования переменного тока до значений, безопасных для его измерений, называют трансформаторами тока.

Такие трансформаторы находят широкое применение в сфере электроснабжения и электроэнергетике и изготавливаются в различных конструктивных исполнениях, — от небольших моделей, размещаемых непосредственно на электронных платах, до сооружений внушительных размеров, устанавливаемых на специальные строительные конструкции.

Проверка ТТ проводится с целью выявления его работоспособности, при этом не производится оценка метрологических характеристик, которые определяют класс точности и сдвига фаз между вектором первичного и вторичного токов.

Перечень возможных неисправностей

Ниже приведены наиболее распространённые причины неисправностей ТТ:

• механические повреждения магнитопровода;
• повреждения изоляции корпуса;
• механические повреждения обмоток:
• обрывы обмоток;
• снижение изоляции проводников обмотки, создающее межвитковые замыкания;
• механический износ выводов обмотки и контактов.

Для оценки работоспособности трансформатора проводится внешний визуальный осмотр и проверка электрических характеристик.

Внешний визуальный осмотр

С него начинается каждая проверка, и она позволяет оценить:

• состояние внешних поверхностей деталей;
• наличие сколов и трещин на изоляции;
• состояние клеммных или болтовых соединений;
• наличие видимых дефектов.

Проверка изоляции

Испытания изоляции

В случае установки в составе высоковольтного оборудования трансформатор тока смонтирован в линии нагрузки, при этом он входит в линию конструктивно, и в таком случае испытания изоляции проводятся при проведении совместных высоковольтных испытаний отходящей линии сотрудниками службы изоляции. По результатам проведенных испытаний оборудование может быть допущено в эксплуатацию.

Проверка состояния изоляции

Для проведения измерения сопротивления изоляции следует использовать мегомметр с U_вых соответствующий требованиям техдокументации на ТТ. Для большинства существующих высоковольтных устройств проверку сопротивления изоляции следует проводить прибором с U_вых в 1 Кв.

Мегомметром проводят измерения сопротивление изоляции между:

• корпусом и обмотками (каждой из обмоток);
• каждой из обмоток и всеми остальными.

К эксплуатации могут быть допущены собранные токовые цепи с величиной сопротивления изоляции не менее 1 мОм.

1. Прямой метод проверки

Прямая проверка — наиболее проверенный способ, также называемый проверкой схемы под нагрузкой.

Для проведения следует использовать штатную цепь включения трансформатора в цепи первичного и вторичного оборудования или же, собрать новую цепь для проверки, при которой ток величиной от 20 до 100 % от номинальной величины проходит по первичной обмотке трансформатора и замеряется во вторичной.

Численное значение замеренного первичного тока нужно разделить на численное значение замеренного тока вторичной обмотки. Полученное значение и будет коэффициентом трансформации, которое следует сравнить с паспортным значением, что позволит судить об исправности трансформатора.

Трансформатор тока может содержать не одну, а несколько вторичных обмоток. До начала испытаний все обмотки должны быть надежно подключены к нагрузке или же закорочены. В противном случае, в разомкнутой вторичной обмотке, при условии появлении тока в первичной обмотке, возникнет напряжение в несколько КВ, опасное для жизни человека и могущее привести к повреждению оборудования.

Магнитопроводы большинства высоковольтных трансформаторов тока нуждаются в заземлении. Для этого в их конструкции предусмотрена специальная клемма, которая маркируется буквой “З”.

На практике очень часто возникают какие-либо ограничения по проверке трансформаторов под нагрузкой, обусловленные особенностями эксплуатации и безопасности испытаний. В связи с этим часто используются иные способы проверки.

2. Косвенные методы

Каждый из перечисленных ниже способов проверки может предоставить лишь частичную информации о состоянии трансформаторов. Поэтому эти способы необходимо применять в комплексе.

Определение правильности маркировки выводов обмоток

Целостность обмоток ТТ и их выводов следует определять замером их активных сопротивлений с проверкой или последующим нанесением маркировки.

Определение начала и конца каждой из обмоток следует проводить способом, позволяющим установить полярность.

Проверка полярности выводов обмоток.

Для проведения испытаний к вторичной обмотке присоединить амперметр или вольтметр магнитоэлектрического типа с определенной полярностью на его выводах.

Рекомендуется использовать прибор с нулем посередине шкалы, однако, допускается использовать и с нулем, расположенным в начале шкалы.

Все остальные вторичные обмотки трансформатора необходимо, из соображений безопасности, зашунтировать.

К первичной обмотке ТТ необходимо подключить источник постоянного тока, затем последовательно подключить к нему сопротивление для ограничения тока разряда. Достаточно использовать обыкновенный элемент питания (батарейку) с лампочкой накаливания. Вместо выключателя можно просто коснуться проводом от лампочки клеммы первичной обмотки ТТ и затем отвести его.

При совпадении полярности стрелка сдвинется вправо и возвратится назад. Если прибор подключен с обратной полярностью, то стрелка будет сдвигаться влево.

При отключении питания у однополярных обмоток стрелка сдвигается толчком влево, а в противном случае – толчком вправо.

Таким же образом следует проверить полярность подключения других обмоток трансформатора.

Снятие характеристики намагничивания.

Зависимость напряжения на клеммах вторичных обмоток от протекающего по ним тока намагничивания называется вольт-амперной характеристикой, сокращенно ВАХ. Она свидетельствует о правильности работы обмотки и магнитопровода, позволяет оценить их исправность.

Для того, чтобы исключить влияние помех со стороны расположенного рядом силового оборудования, характеристику ВАХ следует снимать, предварительно разомкнув цепь первичной обмотки.

Для построения характеристики ВАХ необходимо пропускать переменный ток различных величин через обмотку ТТ и измерять напряжение на входе обмотки. Такие испытания можно проводить любым лабораторным стендом с блоком питания, имеющим выходную мощность, позволяющую нагружать обмотку до насыщения магнитопровода трансформатора, при котором кривая насыщения обратится в горизонтальное положение.

Полученные по замерам данные нужно занести в таблицу протокола. По табличным данным строятся графики ВАХ.

Перед началом проведения замеров и после их окончания следует в обязательном порядке производить размагничивание магнитопровода методом нескольких постепенных увеличений тока в обмотке и последующим снижением тока до нуля.

Важно

Для измерения значений токов и напряжений следует использовать приборы электромагнитной или электродинамической систем, которые могут воспринимать действующие значения тока и напряжения.

Наличие в обмотке короткозамкнутых витков уменьшает величину выходного напряжения в обмотке и снижает крутизну ВАХ. В связи с этим, при первом использовании исправного ТТ необходимо сделать замеры и построить график ВАХ, а при последующих проверках ТТ через определенное нормативами время следует контролируют состояние выходных параметров.

Полярность трансформатора важна при параллельном подключении трансформаторов для усиления мощности или подключении нескольких однофазных трансформаторов чтобы получить трехфазный.

Значки полярности показывают соединения, в которых входное и выходное напряжения имеют одинаковую полярность. В данный момент времени, это важно при подключении трансформаторов тока для релейной защиты и измерения.

Полярность трансформатора зависит от того, намотаны ли катушки вокруг сердечника по часовой стрелке или против часовой стрелки и как подключены провода. Часто метки полярности отображаются с использованием символов, таких как метка точки или плюс-минус, на трансформаторе и паспортной табличке.

Как проверить полярность трансформатора.

Вы можете легко проверить полярность трансформатора, используя источник пониженного напряжения для возбуждения первичной обмотки. Сначала переместите клемму H1 на клемму X1 трансформатора. Затем подключите вольтметр между клеммой H2 и X2. Примените уменьшенное напряжение через H1 и H2 и запишите напряжение, измеренное на счетчике.

Внимание: Используйте минимальное переменное напряжение, способное возбуждать обмотку для снижения риска поражения током. Для поддержания минимального тестового напряжения рекомендуется использовать регулируемый источник напряжения переменного тока (типа ЛАТР).
Если значение напряжения равно сумме обмоток повышающих и понижающих, считается, что полярность трансформатора дополнительная (аддитивная). В противном случае, если показания счетчика меньше приложенного напряжения, полярность является вычитаемой (субтрактивной).См. схему

Правило большого пальца для определения полярности полярности трансформатора (ANSI)

Другое эмпирическое правило для определения полярности трансформатора исходит из обозначений ANSI(Американский национальный институт стандартов). В соответствии с этими стандартами, если вы столкнетесь с низковольтной стороной однофазного трансформатора (сторона, обозначенная X1, X2), соединение H1 всегда будет находиться слева от вас.

Если вывод с пометкой X1 также находится слева, это субтрактивная полярность. Если вывод X1 находится справа от вас, это добавочная полярность.

Подумайте о полярности трансформатора с точки зрения направления тока. Всякий раз, когда ток протекает через обозначенную полярностью клемму на первичной обмотке, ток, выходящий из вторичной обмотки, будет перемещаться в одном направлении, выходя из вывода с одинаковой маркировкой полярности.

Всегда, когда ток протекает через клемму с обозначенной полярностью на первичной обмотке, ток, выходящий из вторичной обмотки, будет перемещаться в одном направлении, выходя из вывода с одинаковой маркировкой полярности.

Аддитивная полярность,как правило , характерна для небольших распределительных трансформаторов. Мощные трансформаторы, в большинстве ,обладают субтрактивной полярностью.

Размещение выводов в трехфазном трансформаторе также стандартизировано. Высоковольтные выводы расположены H3, H2, H1 и H0 слева направо, когда обращены к трансформатору со стороны высокого напряжения (См.схему).

В трехфазных трансформаторах низковольтные выводы X0, X1, X2 и X3 расположены слева направо

со стороны низкого напряжения. Термины «аддитивная полярность» и «субтрактивная полярность» не распространяются на трехфазные трансформаторы.

Размещение выводов в трехфазном трансформаторе стандартизировано. При обращении с трехфазными трансформаторами со стороны низкого напряжения низковольтные выводы расположены XO, X1, X2 и X3 слева направо. Высоковольтные выводы расположены H3, H2, H1 и HO слева направо, когда они обращены к трансформатору с высоковольтной стороны.

В трехфазных сетях из-за значительных токовых нагрузок для приведения измеряемого сигнала к приемлемому уровню применяются трансформаторы тока или ТТ. При монтаже этих приборов должна соблюдаться полярность, зависящая от направления, выбранного при намотке катушек, а также от их взаимного положения на самом сердечнике. Определение одноименных выводов, указывающих на правильную полярность данного трансформатора тока, является обязательной процедурой, предшествующей его монтажу.

Что это такое?

Под полярностью ТТ понимается определенный порядок расположения выводов его вторичной обмотки, обеспечивающий условия для передачи токового сигнала в нужной фазе. Имеющаяся на корпусе маркировка указывает на выводы, в которых выходной И1-И2 и входной Л1-Л2 сигналы действуют синфазно (имеют одну и ту же полярность). То есть они в этих точках должны достигать своих максимумов и минимумов одновременно.

Важно! От правильности включения катушек зависит корректность показаний подключенного к вторичной обмотке измерителя (счетчика электроэнергии, в частности).

При нарушении этого порядка они будут сильно отличаться от реальных значений.

Для чего проверяется полярность обмоток трансформатора тока

Несмотря на то, что на промышленных образцах ТТ полярность вторичной катушки указывается на самом изделии – возможны следующие непредвиденные ситуации:

• Эти обозначения по каким-либо причинам отсутствуют (стерлись, например).
• На корпусе ТТ и на встроенной в него катушке маркировки не совпадают.

Если спутан порядок включения вторичной (понижающей) катушки – в ней будет наводиться смещенный на 180 градусов переменный сигнал. В этом случае подключенный к ней электрический счетчик начнет учитывать реактивную нагрузку, а его показания будут заниженными. Любой представитель энергосетей в данной ситуации имеет право применить к нарушителю штрафные санкции.

Как проверить полярность?

Для проверки синфазности включения обмоток ТТ в измерительную цепь могут применяться как простейшие способы с использованием миллиамперметра и батарейки, так и профессиональные методы, основанные на применении специальных измерительных приборов.

С помощью батарейки и миллиамперметра

В ней источником является элемент питания с заявленным напряжением от 2-х до 6 Вольт. Типовая батарейка типа 3R12 на 4,5 Вольта с подпаянными к клеммам проводами вполне сгодится для этого.

Функцию измерителя выполняет миллиамперметр, имеющий пределы от 10-ти до 100 мА.

Обратите внимание: Следует выбрать индикатор с нулем по центру шкалы, что позволит отслеживать изменения любой полярности.

В начале измерений за правильную маркировку силовой обмотки принимается обозначение, указанное на рисунке (Л1 – справа, а Л2 – слева). Подсоединив «+» батарейки к началу Л1, а минус – к ее концу Л2 и замкнув тумблер, обнаружим, что стрелка индикатора на мгновение отклонилась вправо. Это значит, что изменение токов в обеих катушках происходит синфазно и что они включены правильно.

Если же стрелка при измерении отклонилась влево – это означает противоположность процессов. Когда в первичной обмотке ток возрастает, то одновременно во вторичной его значение уменьшается. В данной ситуации контакты И1и И2 следует поменять местами.

С помощью РЕТОМ-21

Выход прибора со звездочкой подключается к началу катушки Л1, а без обозначения – к ее концу Л2.

В меню прибора РЕТОМ-21 выбирается значение параметра первичной обмотки, а ток во вторичной цепи измеряется встроенным модулем РА. При этом на дисплее регистрируются его значение и фазный сдвиг. Если прибор показывает нулевую разницу фаз – катушки включены правильно (синфазно). В противном случае он будет показывать значение, близкое к 180-ти градусам.

С использованием ВАФ

Измерение этим прибором аналогично уже описанному выше способу, согласно которому в первичную обмотку поступает токовый импульс заданной величины. Вместе с тем на дисплее индицируется значение вторичного тока и его фаза по отношению к первичному. При нулевых фазных показаниях следует считать, что катушки включены правильно. В противном случае (разница фаз – 180 градусов) контакты второй обмотки придется поменять местами.

Техника безопасности

При проведении измерений специальными приборами должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

• К работе допускаются лица, освоившие правила работы с измерительным оборудованием.
• Они должны пройти обязательный инструктаж, касающийся безопасных приемов работы с ТТ.
• При определении полярности вторичной обмотки измеритель присоединяется к ее зажимам до момента подачи импульса в первичную цепь.

Лишь при условии соблюдения указанных правил удается обезопасить себя от потенциальных угроз.