Трансформатори струму 35 кВ: як підібрати клас точності та вторинні параметри

Трансформатор струму 35 кВ — це елемент, від якого одночасно можуть залежати точність вимірювання, комерційний або технічний облік і правильна робота релейного захисту. Тому вибір лише за первинним струмом і класом напруги є недостатнім. У проєкті потрібно узгодити первинний та вторинний струм, класи точності окремих обмоток, номінальне навантаження, коефіцієнт граничної точності та стійкість до струмів короткого замикання.

Базові вимоги до індуктивних трансформаторів струму задає IEC 61869-2. На практиці ж технічне завдання формується під конкретну схему підстанції: тип приєднання, довжину вторинних кіл, прилади, термінали захисту, умови зовнішнього встановлення та очікувані аварійні струми.

Вимірювання і захист — це різні задачі

Вимірювальна обмотка повинна точно відтворювати робочий струм у нормальному режимі. Захисна обмотка, навпаки, має зберігати достатню точність при значно вищих струмах, щоб релейний захист коректно «бачив» коротке замикання. Саме тому в одному трансформаторі струму можуть бути різні вторинні обмотки з різними класами та призначенням.

Не варто автоматично призначати один і той самий клас усім вторинним колам. Для лічильника, вимірювального приладу та струмового входу захисту потрібні різні критерії вибору.

Первинний струм треба прив’язувати до реального навантаження

Номінальний первинний струм вибирають так, щоб у нормальному режимі трансформатор працював у раціональній частині свого діапазону, але водночас мав достатній запас для допустимих режимів. Завищений коефіцієнт трансформації може погіршити корисну точність при малих робочих струмах, а занижений — створити проблеми при перевантаженні.

У серії LVQB7-35 з елегазовою ізоляцією на сайті ВОРДІС наведено кілька варіантів первинного струму та вторинний струм 1 або 5 А. Це показує, чому модель потрібно підбирати за конкретним проєктом, а не тільки за назвою серії.

Клас точності вимірювальної обмотки має відповідати задачі

Для вимірювання застосовують класи, що нормують похибку в заданому діапазоні струмів. У картці LVQB7-35 вказані, зокрема, класи 0,2; 0,2S; 0,5 та 0,5S. Вибір між ними залежить від вимог до обліку, приладів і нормативної схеми. Літера S використовується для спеціальних класів із розширеними вимогами до точності при знижених струмах.

Замовнику важливо одразу розділити, які обмотки працюватимуть на лічильники, а які — на телеметрію або локальні вимірювання, і не змішувати ці навантаження без розрахунку.

Для захисту важливі 5P, 10P і граничний коефіцієнт точності

Захисні обмотки оцінюють не так, як вимірювальні. Позначення 5P або 10P характеризує допустиму сумарну похибку в умовах, визначених стандартом, а ALF показує, до якого кратного номінальному струму обмотка повинна зберігати задані властивості за номінального навантаження. У серії LVQB7-35 на сайті ВОРДІС наведені класи 5P/10P та ALF 15 для окремих виконань.

Навантаження вторинного кола потрібно рахувати у VA

До вторинного навантаження входять не лише самі реле та прилади, а й опір кабелів, клем і контактних з’єднань. Якщо фактичне навантаження суттєво відрізняється від розрахункового, точність може вийти за очікувані межі. Особливо це важливо для довгих вторинних кіл і вибору між 1 А та 5 А.

Тому перед замовленням варто скласти таблицю всіх підключених пристроїв і перевірити переріз та довжину кабелю. Це простіше, ніж після монтажу шукати причину нестабільних показів або некоректної роботи захисту.

Короткочасна термічна і динамічна стійкість мають відповідати мережі

Струм короткого замикання створює одночасно теплове та електродинамічне навантаження. У технічних даних трансформатора струму перевіряють короткочасний термічний струм Ith і динамічний струм Idyn, а потім порівнюють їх із розрахунковими аварійними режимами в точці встановлення. Запас має бути обґрунтованим розрахунком.

Коефіцієнт безпеки приладів допомагає захистити вимірювальні кола

Для вимірювальних обмоток поряд із класом точності перевіряють коефіцієнт безпеки приладу FS. Його призначення пов’язане з тим, щоб за великих первинних струмів трансформатор струму переходив у насичення таким чином, щоб обмежувати енергію, яка надходить у чутливі вимірювальні прилади. Тому FS не слід плутати з ALF: перший параметр стосується переважно вимірювальних кіл, другий — здатності захисного сердечника передавати аварійний струм із заданою точністю.

Ізоляція та зовнішнє виконання — окрема частина специфікації

Для мережі 35 кВ важливі найбільша робоча напруга обладнання, рівень ізоляції, довжина шляху витоку, кліматичне виконання та стійкість до забруднення. Елегазова конструкція має свої експлуатаційні вимоги, тому в проєкті слід передбачити перевірку герметичності, регламент виробника та доступ для обслуговування.

Категорія елегазових трансформаторів струму на сайті ВОРДІС дозволяє зіставити доступні виконання, але остаточний вибір повинен підтверджуватися паспортом і проєктною специфікацією.

Що включити до технічного завдання

• найбільшу робочу напругу обладнання та частоту мережі;
• номінальний первинний і вторинний струм для кожного сердечника;
• призначення, клас точності та номінальне навантаження кожної обмотки;
• FS для вимірювальних і ALF для захисних кіл;
• Ith, Idyn та тривалість розрахункового короткого замикання;
• умови зовнішнього середовища, висоту встановлення і вимоги до ізоляції;
• схему вторинних кіл, довжину кабелів і перелік підключених пристроїв.

Як перевірити відповідність конкретної моделі

Правильна перевірка починається не з каталогу, а з однолінійної схеми, розрахунку короткого замикання та списку вторинних споживачів. Після цього параметри конкретного трансформатора струму звіряють по кожній обмотці окремо. Такий підхід зменшує ризик ситуації, коли апарат формально відповідає класу напруги 35 кВ, але не підходить за точністю, навантаженням або аварійною стійкістю.