Загрузите наш каталог продукции 2025 года, чтобы ознакомиться с подробными чертежами и техническими параметрами всех компонентов распределительного устройства.
Получить каталог Загрузите наш каталог продукции 2025 года, чтобы ознакомиться с подробными чертежами и техническими параметрами всех компонентов распределительного устройства.
Получить каталог
Трансформаторы тока служат для двух принципиально разных целей в электроэнергетических системах - учета доходов и защиты от повреждений. Для каждой области применения требуются особые характеристики, поэтому существуют классы точности ТТ. ТТ, оптимизированный для точного учета при нормальном токе нагрузки, откажет в условиях сбоя. Защитный ТТ, рассчитанный на работу при 20-кратных перегрузках по току, не обладает высокой точностью, необходимой для расчета доходов.
В этом руководстве приведены обозначения классов точности по стандарту IEC 61869-2, объяснены технические различия между классами измерения (0,1, 0,2, 0,5) и классами защиты (5P, 10P), а также даны практические рекомендации по выбору для средневольтных систем.
Класс точности ТТ - это стандартизированное обозначение, определяющее максимально допустимую погрешность измерения при заданных условиях эксплуатации. Номер класса напрямую указывает на допустимую процентную погрешность при номинальном токе, с дополнительными спецификациями по смещению фаз и поведению в условиях неисправности.
Существуют две различные системы классификации. Классы измерения (0.1, 0.2, 0.5, 1.0) оптимизируют точность при нормальных рабочих токах - обычно от 5% до 120% от номинального тока. Классы защиты (5P, 10P) ставят во главу угла производительность в условиях неисправности, сохраняя точность при токах, значительно превышающих нормальный режим работы.
Это различие имеет значение, поскольку эти требования противоречат друг другу с физической точки зрения. Точность измерения требует высокопроницаемых материалов сердечников, которые быстро насыщаются при сбоях. Надежность защиты требует более крупных сердечников, устойчивых к насыщению, но жертвующих точностью измерения малых токов. Один трансформатор тока не может выполнять обе задачи.
Погрешности трансформаторов тока обусловлены током намагничивания, необходимым для создания потока в сердечнике. Этот ток представляет собой энергию, отвлеченную от идеального процесса преобразования, что создает два измеримых отклонения.
Ошибка соотношения (ε) определяет процентную разницу между фактическим и номинальным коэффициентами трансформации. ТТ на 1000/5 А может фактически выдавать 4,98 А при первичном токе 1000 А - ошибка коэффициента трансформации 0,4%. Эта ошибка зависит от величины первичного тока и подключенной нагрузки.
Смещение фазы (δ) измеряет угловую разницу между фазами первичного и вторичного тока, выраженную в минутах дуги. Идеальное преобразование дает нулевой сдвиг фаз; реальные ТТ демонстрируют небольшие смещения из-за требований к току намагничивания.
Материалы сердечников существенно влияют на поведение КТ. Сердечники из кремниевой стали с зернистой структурой обычно работают при максимальной плотности потока 1,5-1,8 Т (Тесла), а нанокристаллические сердечники обеспечивают более низкие потери при плотности потока около 1,2 Т. Номинальная нагрузка, выраженная в ВА (вольт-амперах), определяет максимальную нагрузку, которую может обеспечить ТТ при сохранении точности; стандартные значения составляют от 2,5 ВА до 30 ВА для измерительных приборов.
Обе погрешности должны оставаться в пределах, характерных для конкретного класса, во всем рабочем диапазоне. Для измерительных ТТ класса 0.2 погрешность соотношения не должна превышать ±0,2%, а фазовый сдвиг должен оставаться ниже ±10 минут при номинальном токе. Классы защиты допускают более значительные погрешности - до ±1% погрешности соотношения в нормальных условиях, но сохраняют эти пределы при гораздо более высоких кратностях тока.
Классы точности измерения ставят во главу угла точность при нормальном рабочем токе, при котором происходят расчеты. IEC 61869-2 определяет эти классы через предельные значения ошибки соотношения и фазового сдвига в нескольких точках тестирования.
| Класс | Ошибка соотношения при 100% В | Фазовое смещение | Диапазон точности | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | ±0,1% | ±5 мин | 5-120% | Лабораторные эталонные стандарты |
| 0.2 | ±0,2% | ±10 мин | 5-120% | Учет доходов от передачи электроэнергии |
| 0.2S | ±0,2% | ±10 мин | 1-120% | Учет доходов от переменной нагрузки |
| 0.5 | ±0,5% | ±30 мин | 5-120% | Учет на распределительных подстанциях |
| 0.5S | ±0,5% | ±30 мин | 1-120% | Учет доходов в промышленности |
| 1.0 | ±1,0% | ±60 мин | 5-120% | Индикаторные инструменты |
Суффикс “S” указывает на повышенную точность при низких токах. Стандартные классы поддерживают заданную точность в диапазоне от 5% до 120% номинального тока. Классы 0.2S и 0.5S расширяют этот диапазон до 1% номинального тока - это необходимо для объектов с переменной нагрузкой, где точность выставления счетов за малую нагрузку влияет на доход.
При проведении пусконаладочных работ на промышленных объектах мы постоянно обнаруживаем, что спецификация 0,2S становится критической, когда расчеты превышают $50 000 в месяц. Погрешность 0,3% при нагрузке 10% - допустимая для стандартного класса 0,5, но выходящая за пределы 0,2S - увеличивается в течение всех расчетных циклов.
Намеренное насыщение отличает измерительные сердечники. Эти ТТ насыщаются при 2-5× номинального тока, ограничивая вторичный выход при повреждениях. Это защищает подключенные счетчики от повреждений, но делает измерительные ТТ непригодными для применения в системах защиты, где важна точность тока повреждения.
[Экспертный взгляд: выбор измерительной ККТ]
- Укажите класс 0,2S или 0,5S, если нагрузка регулярно падает ниже 20% от номинала ТТ
- Убедитесь, что фактическая подключенная нагрузка не превышает 75% от номинальной нагрузки для оптимальной точности
- Современные цифровые измерительные приборы дают нагрузку <1 ВА, и подтвержденная КТ сохраняет точность при небольших нагрузках
- Запрашивайте сертификаты заводских испытаний с указанием фактических погрешностей измерений, а не только соответствия классу
Классы защиты имеют другую систему обозначений, отражающую их основную функцию: точное измерение тока повреждения. Обозначение “5P20” кодирует три параметра, необходимых для координации работы реле.
| Класс | Композитная ошибка в ALF | Общие ценности ALF | Типовое применение |
|---|---|---|---|
| 5P | ≤5% | 10, 15, 20, 30 | Реле первичной защиты, дифференциальные схемы |
| 10P | ≤10% | 10, 15, 20 | Резервная защита, реле перегрузки по току |
The Предельный коэффициент точности определяет максимальное значение тока повреждения, при котором ТТ сохраняет линейный выход. ТТ 5P20 с номиналом 1000 А точно работает до 20 000 А первичного тока. За этим порогом насыщение сердечника искажает форму вторичного сигнала, что может привести к неправильному срабатыванию реле.
Классы защиты имеют другую систему обозначения: число перед “P” указывает предел композитной погрешности в процентах. ТТ класса 5P20 допускает композитную погрешность до ±5% и сохраняет точность до 20-кратного номинального тока (предельный коэффициент точности, или ALF). Защитные ТТ должны точно воспроизводить токи повреждения в диапазоне от 2 кА до 63 кА в зависимости от требований системы.
Расчет ALF для правильной спецификации:
Требуемый ток ALF ≥ Максимальный ток неисправности ÷ Номинальный первичный ток КТ
Для уровня повреждения 12,5 кА с ТТ 500/5 А:
Требуемый ALF ≥ 12 500 ÷ 500 = 25
Номинал 5P20 недостаточен; укажите 5P30, чтобы обеспечить достаточный запас.
В защитных сердечниках используется большее сечение и материалы с более высоким насыщением по сравнению с дозирующими сердечниками. Это задерживает магнитное насыщение, обеспечивая реле точными сигналами о токе повреждения. Компромисс: снижение точности при нормальных рабочих токах, обычно погрешность соотношения ±1% против ±0,2% для измерительных классов.
Основополагающие философии дизайна противоречат друг другу. Понимание этих различий предотвращает неправильное применение.
| Параметр | Измерительный прибор CT | Защита CT |
|---|---|---|
| Основная функция | Выставление счетов, мониторинг энергопотребления | Обнаружение неисправностей, работа реле |
| Диапазон точности | 1-120% из номинальных (S класс) | До ALF × номинальный ток |
| Спецификация ошибок | Ошибка соотношения + сдвиг фаз | Композитная ошибка |
| Поведение при насыщении | Ранний (2-5× номинал) - защитный | Отсрочка (до ALF × номинал) - необходима |
| Основной дизайн | Маленькие, высокопроницаемые стали | Крупные, высоконасыщенные материалы |
| Типичные классы | 0,2, 0,2 С, 0,5, 0,5 С, 1,0 | 5P10, 5P20, 10P10, 10P15 |
| Подключенные устройства | Счетчики кВт/ч, анализаторы мощности | Реле защиты, регистраторы неисправностей |
Во время анализа неисправностей на производственном объекте мы наблюдали, как измерительный ТТ класса 0,5 выдавал на реле только 15% фактического тока повреждения во время замыкания на 12 кА. Измерительный сердечник насытился почти сразу же, обрушив вторичный выход, а замыкание продолжалось. Срабатывание реле было задержано на 150 мс - достаточно долго для того, чтобы вызвать сбой координации в восходящем потоке.
Этот сценарий иллюстрирует, почему в правильно спроектированных установках отдельные жилы выполняют функции учета и защиты.
Подключенная нагрузка напрямую влияет на точность ТТ. Превышение номинальной нагрузки ухудшает точность измерения и снижает эффективную ALF для защитных ТТ.
Расчет свинцового бремени:
Ведущая ВА = I² вторичного звена × 2 × Rlead
Для вторичного 5 A с кабелем длиной 50 м (медь 2,5 мм², ~0,35 Ω в одну сторону):
ВА свинца = 25 × 2 × 0,35 = 17,5 ВА
Это объясняет, почему вторичные кабели 1 А подходят для длинных кабельных трасс - нагрузка на них снижается на 25× по сравнению с вторичными кабели 5 А для идентичного кабеля.
Контрольный список отбора:
[Expert Insight: Protection CT Specification]
- Приложения с автоматическим закрытием требуют 50% дополнительного запаса ALF из-за влияния остаточного потока
- Схемы дифференциальной защиты требуют согласованных характеристик ТТ - задают идентичные напряжения в точке разгибания
- Современные цифровые реле несут нагрузку <1 ВА против 15-30 ВА у электромеханических типов - пересчитайте эффективный ALF
- Запросите кривые возбуждения у производителей, чтобы убедиться, что напряжение в точке сгиба соответствует требованиям реле
Большинство установок среднего напряжения требуют как учета, так и защиты от каждого фидера. Двухжильные (или многожильные) ТТ решают эту задачу благодаря наличию отдельных магнитопроводов, намотанных на один и тот же первичный проводник.
Типичная спецификация двухъядерного процессора:
Каждый сердечник проходит независимое тестирование в соответствии с IEC 61869-2. Измерительный сердечник поддерживает точность тарификации при нормальном токе, но насыщается при сбоях. Ядро защиты сохраняет точность тока повреждения для работы реле. Ни одна из этих функций не нарушает работу другой.
Интеграция с вакуумные выключатели среднего напряжения требует согласованной спецификации ТТ. Предельный коэффициент точности ТТ должен превышать номинальную отключающую способность выключателя, чтобы реле защиты получали точные сигналы в течение всей последовательности устранения повреждения. Для распределительных устройств в сборе, производители компонентов Как правило, рекомендации по ТТ соответствуют конкретным номиналам выключателей.
При выборе ТТ для новых установок предоставьте поставщику следующие данные:
Опыт выполнения 75+ проектов по вводу в эксплуатацию подстанций выявил повторяющиеся ошибки в спецификациях.
ТТ класса 0,5 насыщается при повреждениях, подавая искаженные сигналы на реле защиты. Время срабатывания увеличивается, координация нарушается.
Решение: Всегда указывайте выделенные жилы защиты с ALF, превышающим максимальный ток КЗ ÷ номинал первичной обмотки ТТ.
Длинные кабельные трассы к релейным комнатам создают значительную нагрузку на ВА, особенно при использовании вторичных источников на 5 А.
Решение: Рассчитайте нагрузку на проводник, используя фактическое сопротивление кабеля. Рассчитывайте вторичный провод на 1 А для кабелей длиной более 30 м.
Неравные характеристики ТТ создают ложный дифференциальный ток, вызывая ложные срабатывания или отказ в работе.
Решение: Задайте одинаковые коэффициенты трансформации, классы точности и напряжения в точке развала для всех ТТ в дифференциальных зонах.
После первоначальной очистки от повреждений в сердечнике остается остаточная намагниченность. При повторном замыкании на устойчивый разлом эта реманентность вызывает более раннее насыщение.
Решение: Для систем с автоматическим закрытием указывайте более высокий ALF 50% или используйте сердечники с защитой от перемагничивания.
Понимание Номинальные характеристики вакуумного выключателя помогает согласовать характеристики ТТ с возможностями выключателя - ТТ должен поддерживать точность во всем диапазоне номинального тока отключения выключателя.
Это обозначение указывает на класс защиты ТТ, сохраняющего композитную погрешность ниже 5% до 20-кратного номинального первичного тока. При номинале 400/5 А этот ТТ обеспечивает точное измерение тока повреждения до 8000 А, прежде чем насыщение сердечника ухудшит выходную мощность.
Такая конфигурация чревата отказом защиты. Измерительные сердечники насыщаются при токе 2-5× номинального, разрушая вторичный выход именно тогда, когда реле нужны точные сигналы о неисправности. Для надежного обнаружения неисправностей необходимы отдельные жилы защиты с соответствующими номиналами ALF.
Выбирайте 0.2S, если нагрузка регулярно работает ниже 20% от номинала ТТ. Стандартный класс 0.2 гарантирует точность только в диапазоне 5-120% от номинального тока; 0.2S расширяет этот диапазон до 1-120%, сохраняя точность расчетов в периоды малой нагрузки.
Работа при нагрузке ниже номинальной увеличивает эффективную ALF- ТТ 5P20 при половинной нагрузке работает так же, как и 5P40. Однако некоторые конструкции ТТ демонстрируют повышенную погрешность при очень малой нагрузке. Убедитесь, что фактическая нагрузка находится в диапазоне от 25% до 100% от номинальной нагрузки, чтобы получить предсказуемые характеристики.
Напряжение в точке колена указывает на вторичное напряжение, при котором намагничивание сердечника становится нелинейным - в частности, увеличение напряжения на 10% приводит к увеличению тока намагничивания на 50%. Для обеспечения точного измерения реле защиты требуются ТТ с напряжением точки перегиба, превышающим вторичное напряжение, развиваемое в условиях максимального повреждения.
В стандарте IEC 61869-2 используются десятичные классы измерения (0,2, 0,5) и классы защиты с обозначением P (5P, 10P). В стандарте IEEE C57.13 указаны классы измерения 0,3 и 0,6, а классы защиты обозначены по допустимому напряжению вторичной обмотки (C100, C200). Для международных проектов указывайте классы IEC, чтобы избежать неоднозначности преобразования.
Защита конденсаторов требует точного измерения относительно небольших токов дисбаланса, а не высоких токов повреждения. Класс 5P10 обычно обеспечивает достаточный ALF, а измерительный сердечник (если он двухъядерный) должен быть класса 0,5 или выше для контроля тока конденсатора и анализа гармоник.
Для получения поддержки по спецификации ККТ, соответствующей вашим требованиям к распределительным устройствам, обратитесь к команде инженеров XBRELE. Мы предлагаем комплексные решения, сочетающие технология вакуумного прерывателя с правильно согласованными приборными трансформаторами для надежной работы приборов учета и защиты.
Внешняя ссылка: IEC 61869-2:2012 Приборные трансформаторы - Дополнительные требования к трансформаторам тока
