Электрическое оборудование электростанций

1. Синхронные генераторы: общие сведения, режимы работы

На современных электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Первичными двигателями для них являются паровые турбины или гидротурбины. В первом случае это турбогенератор (рис. 1), а во втором – гидрогенератор (рис. 2).

Большинство турбогенераторов быстроходные, т. е. имеют максимальное число оборотов – 3000. Если бы наши электроустановки были рассчитаны на частоту 60 Гц, то номинальное число оборотов соответственно увеличилось бы до 3600.

Рис. 1. Турбогенератор

Генераторы небольших мощностей, соединенные с дизелями и другими поршневыми машинами, изготовляются на 750…1500 об/мин. Большие скорости вращения ротора отражаются на его конструкции – это цилиндрическая цельнокованая поковка из специальной легированной стали. Вдоль поверхности ротора фрезеруют радиальные пазы, в которые укладывается обмотка возбуждения. Пазы закрываются клиньями, а в лобовой части обмотка укрепляется бандажными кольцами. Ротор турбогенератора гладкий, неявнополюсный диаметром 1,1…1,2 м, длиной 6…6,5 м. Сердечник статора шихтуется из листов электротехнической стали в пакеты, между которыми образуются вентиляционные каналы. В пазы статора укладывается обмотка, закрепляемая деревянными или текстолитовыми клиньями, а лобовые части тщательно прикрепляются к конструктивным частям статора. Корпус статора изготовляется сварным и с торцов закрывается щитами с герметическими уплотнениями. Для АЭС, ввиду низких параметров пара, применяют четырехполюсные генераторы с частотой вращения 1500 об/мин.

Рис. 2. Гидрогенератор Братской ГЭС

Гидрогенераторы большой и средней мощности выполняются с вертикальным валом, в верхней части которого располагается генератор, а в нижней – гидротурбина. Мощность гидротурбины и ее скорость определяются величиной напора и расхода воды. Гидрогенераторы при больших мощностях изготовляются на 60…125 об/мин, при средних и малых – на 125…750 об/мин, т. е. они являются тихоходными.

Вертикальные гидрогенераторы подвесного типа имеют один подпятник, расположенный в верхней крестовине, к которой «подвешен» ротор генератора и колесо турбины. Нижний и верхний направляющие подшипники обеспечивают вертикальное положение вала. В гидрогенераторах зонтичного типа подпятник находится под ротором, в нижней крестовине, что позволяет снизить высоту всего агрегата, а следовательно и здания ГЭС. Такое исполнение применяется для мощных агрегатов.

Статор гидрогенератора выполняется принципиально так же, как у турбогенератора. Ротор тихоходных гидроагрегатов имеет большое количество полюсов.

Полюсы ротора с обмоткой возбуждения крепятся на ободе ротора. Кроме основной обмотки возбуждения, полюсы снабжены успокоительной обмоткой из медных стержней, уложенных в пазах полюса у периферии. Находят применение капсульные гидрогенераторы с горизонтальным валом, заключенные в водонепроницаемую оболочку, которая обтекается потоком воды, приводящим в движение колесо гидротурбины.

Номинальный (нормальный) режим работы – это длительно допустимый режим с параметрами, указанными в паспорте генератора. Номинальное напряжение – это междуфазное напряжение обмотки статора в номинальном режиме. Согласно ГОСТ 533–85 установлена следующая шкала стандартных напряжений: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20 и 24 кВ. Допускается работа генератора с номинальной мощностью при отклонении напряжения +5 %. Длительно допустимое в эксплуатации напряжение не должно превышать 110 % номинального, но при этом ток ротора не должен превышать номинального значения.

Шкала номинальных мощностей крупных гидрогенераторов нестандартна. Номинальный cos φ принят равным: 0,8 – для генераторов до 100 МВт; 0,85 – для турбогенераторов до 500 МВт и гидрогенераторов до 300 МВт; 0,9 – для более мощных генераторов. Номинальной мощности генератора соответствует определенная температура охлаждающего воздуха, водорода или воды и длительно допустимая температура нагрева обмоток статора и ротора, а также активной стали магнитопровода. Допустимый нагрев частей генератора зависит от теплостойкости применяемых изоляционных материалов.

Для удаления теплоты создается система искусственного охлаждения. Охлаждение можно производить воздухом, водородом, водой, маслом. Отвод теплоты может осуществляться непосредственно от проводников обмотки по каналам, расположенным внутри пазов, или косвенно от поверхности ротора и статора. Эти системы охлаждения имеют условное буквенное обозначение, применяемое в паспортных данных генераторов.

Косвенное воздушное охлаждение ротора и статора применяется в турбогенераторах мощностью до 25 МВт и в гидрогенераторах до 250 МВт. Проточная система охлаждения применяется для генераторов небольшой мощности (до 2…4 МВ А). В этой системе воздух забирается из помещения и с помощью вентиляторов, насаженных на вал генератора, прогоняется через зазор между статором и ротором по вентиляционным каналам. Совершенствование системы воздушного охлаждения, применение многоструйного охлаждения позволили создать серию турбогенераторов ТФ мощностью от 3 до 180 МВт (В обозначении типа турбогенератора буква Ф обозначает «форсированное» охлаждение.). Турбогенераторы серии ТЗФ имеют улучшенные характеристики по сравнению с ТФ, т. к. в них охлаждающий воздух циркулирует под действием двух центробежных вентиляторов, установленных на валу ротора, и охлаждается в водовоздушных охладителях. Турбогенераторы этой серии применяются на паротурбинных, газотурбинных и парогазотурбинных установках.

Гидрогенераторы имеют значительно бóльшую поверхность охлаждения, чем турбогенераторы, т. к. диаметр ротора у них в несколько раз больше. Это позволяет применять воздушное охлаждение для мощных гидрогенераторов. У гидрогенератора, имеющего радиальную систему воздушной вентиляции воздух поступает сверху и снизу и под действием избыточного давления, созданного вращающимся ротором, проходит через каналы в ободе ротора, промежутки между полюсами, воздушный зазор, каналы магнитопровода статора, выходит в корпус статора и через отверстия в корпусе – в охладители. Пройдя охладители, воздух по каналам в фундаменте и между лапами верхней крестовины вновь поступает в генератор. Косвенное водородное охлаждение турбогенераторов устроено по такой же схеме, как и воздушное.

Преимуществами применения водорода являются: в 7 раз большая теплопроводность, в 14 раз меньшая плотность, в 1,44 раза больший коэффициент теплоотдачи с поверхности. Более эффективное охлаждение позволяет при тех же размерах увеличить мощность турбогенераторов на 15…20 %, а синхронных компенсаторов – на 30 %. Благодаря меньшей плотности водорода уменьшаются вентиляционные потери, в результате чего возрастает КПД на 0,8…1 %. Изоляция в среде водорода не окисляется, поэтому повышается срок службы изоляции обмоток.

Обмотка ротора синхронного генератора питается постоянным током, который создает магнитный поток возбуждения. Обмотка ротора, источник постоянного тока, устройства регулирования и коммутации составляют систему возбуждения генератора. Системы возбуждения должны: обеспечивать надежное питание обмотки ротора в нормальных и аварийных режимах; допускать регулирование напряжения возбуждения в достаточных пределах; обеспечивать быстродействующее регулирование возбуждения с высокими кратностями форсирования в аварийных режимах; осуществлять быстрое развозбуждение и, в случае необходимости, производить гашение поля в аварийных режимах.

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются: быстродействие, определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке, и отношение потолочного напряжения к номинальному напряжению возбуждения, так называемая кратность форсировки.

Для генераторов мощностью до 100 МВт в качестве возбудителя применяется генератор постоянного тока, соединенный с валом генератора. Обмотка возбуждения возбудителя питается от якоря возбудителя, ток в ней регулируется реостатом или автоматическим регулятором возбуждения. Ток, подаваемый в обмотку возбуждения синхронного генератора, определяется величиной напряжения на возбудителе. Недостатком такой системы возбуждения является невысокая надежность работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий коммутации при высокой частоте вращения – 3000 об/мин. Другим недостатком является невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у гидрогенераторов.

Широкое распространение получила система возбуждения с машинным возбудителем 50 Гц и статическими выпрямителями (статическая тиристорная система независимого возбуждения). На одном валу с генератором находится вспомогательный синхронный генератор, который имеет на статоре трехфазную обмотку с отпайками, к которым присоединены две группы тиристоров: рабочая группа – на низкое напряжение возбудителя и формировочная группа – на полное напряжение. Применение двух групп тиристоров обеспечивает потолок возбуждения и высокое быстродействие. Обе группы соединяются параллельно по трехфазной мостовой схеме. Система управления тиристорами питается от трансформатора и связана с АРВ (автоматическое регулирование возбуждения).

2. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы: общие сведения, системы охлаждения, нагрузочная способность

Для связи с энергосистемой и потребителями, а также для питания собственных потребителей станции (собственных нужд) на электрических станциях и подстанциях устанавливают повышающие и понижающие трансформаторы (рис. 3). В связи с тем, что в сетях энергосистем существует несколько ступеней трансформации, количество трансформаторов и их мощность в несколько раз превышают число и установленную мощность генераторов. Следует заметить, что на каждый установленный киловатт генераторной мощности приходится 7…8 кВ·А трансформаторной мощности, а на вновь вводимый – до 12…15 кВ·А.

Рис. 3. Устройство силового трансформатора

На крупных электростанциях для связи двух высших напряжений, как правило, применяются автотрансформаторы, обладающие существенными технико-экономическими преимуществами в сравнении с обычными трансформаторами. Стоимость автотрансформатора, потери энергии при эксплуатации значительно ниже, чем у обычных трансформаторов той же мощности.

На подстанциях 35…750 кВ энергосистем России работает около 2500 силовых трансформаторов и автотрансформаторов общей мощностью более 570 тыс. MB·А, что почти втрое больше установленной мощности электростанций.

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода.

На повышающих и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью больше 25 MB·А выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения 6…10 кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН. В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000, 80000, 160000 кВ·А.

Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:

• первые буквы: О – однофазный, Т – трехфазный.
• последние буквы: Н – выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН); Р – трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения; Т – трехобмоточный трансформатор; М, Д, ДЦ, С, 3 – система охлаждения трансформаторов.

В настоящее время трансформаторы выполняются с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой – РПН.

Переключение без возбуждения осуществляется после отключения всех обмоток от сети при помощи ответвлений обмотки ВН или СН.

Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими (С). Изготовляются мощностью до 1600 кВ·А включительно для установки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конструкции. Естественное масляное охлаждение (М) применяется для трансформаторов мощностью до 6300 кВ·А.

При мощности трансформаторов 10000 кВ·А и более применяется масляное охлаждение с воздушным дутьем (Д). Обдувание поверхности радиаторов позволяет увеличить теплоотдачу на 50 % и более. В настоящее время трансформаторы снабжаются системой дутьевого охлаждения при помощи вентиляторов.

Масляное охлаждение с принудительной циркуляцией (Ц) позволяет значительно увеличить отвод тепла. К баку масляного трансформатора подключают центробежный насос, который прогоняет горячее масло через воздушный или водяной охладитель. На трансформаторах мощностью 63 MB·А и более используют две системы охлаждения ДЦ.

Трансформаторы с охлаждением негорючим жидким диэлектриком совтолом (Н) изготовляются мощностью до 2500 кВ·А.

Буква З обозначает, что трансформатор – без расширителя и защита осуществляется с помощью азотной подушки.

Пример условного обозначения трансформатора ТРДН – 40000/110: трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, масляным охлаждением, дутьем и естественной циркуляцией масла, РПН, номинальной мощностью 40000 кВ·А, напряжением 110 кВ.

Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений называют угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения трансформаторов: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью YH, треугольник Δ, зигзаг Z. Группа соединений указывается числами от 0 до 12. Например, 11 соответствует углу 330°. В трехобмоточных трансформаторах наиболее часто применяются соединения: звезда-звезда с выведенными нейтралями – треугольник Y/YH/Δ – 11, 12.

Автотрансформаторы применяются при небольших коэффициентах трансформации (менее 2), при которых они более экономичны, чем трансформаторы. Кроме того, автотрансформаторы применяются в сетях напряжением 220 кВ и выше для регулирования напряжения (линейные регуляторы). Маркировка автотрансформаторов начинается с буквы А, например, АТДЦТН – 2000000/220 обозначает автотрансформатор трехфазный с масляным охлаждением, с принудительной циркуляцией и дутьем, трехобмоточный, с РПН номинальной мощностью 200 000 кВ·А, напряжением 220 кВ.

Трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы изготовляются с соединением обмоток ВН (220 кВ) и СН (110 кВ) в звезду и добавочной обмотки НН (6,3 …38,5 кВ) – в треугольник.

3. Выключатели высокого напряжения: масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные, электромагнитные

Высоковольтные выключатели служат для включения и отключения высоковольтных цепей по всех режимах работы электроустановок (нормальном, ненормальном, аварийном). К выключателям предъявляются следующие требования: надежность в работе и безопасность в обслуживании; минимальное время отключения; малые габариты и масса; удобство и простота монтажа и эксплуатации; возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ); сравнительно невысокая стоимость.

Требование надежности является одним из важнейших, т. к. от надежной работы выключателя зависит надежность работы электроустановки и даже всей системы. Быстродействие выключателя желательно, поскольку снижается термическое воздействие тока К.З. на элементы электроустановки, по которой он протекает, снижается опасность распространения аварии на другие электроустановки, повышается устойчивость параллельной работы трансформаторов и линий электропередачи.

По принципу гашения дуги и роду дугогасящей среды выключатели подразделяются на масляные, воздушные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные.

В настоящее время наиболее распространенными являются масляные включатели (рис. 4), в которых гашение дуги происходит в трансформаторном масле. В малообъемных выключателях масло служит только для гашения дуги, а в многообъемных оно является еще и изолирующей средой.

Рис. 4. Баковый высоковольтный масляный выключатель

Рис. 5. Воздушные выключатели 750 кВ

В воздушных выключателях (рис. 5) гашение дуги осуществляется струей воздуха под высоким давлением. Эти выключатели не получили распространения в железнодорожных электроустановках.

В электромагнитных выключателях (рис. 6) гашение дуги осуществляется за счет перемещения ее в пространстве магнитным полем, т. е. гашение происходит в воздушной среде.

Рис. 6. Выключатели электромагнитные ВЭМ-10Э

В элегазовых выключателях (рис. 7) гашение дуги происходит в среде шестифтористой серы SF₆ (электрическом газе – сокращенно элегазе), которая активно захватывает электроны в столбе дуги.

Рис. 7. Элегазовый выключатель высокого напряжения

Вакуумные выключатели (рис. 8) осуществляют гашение дуги в вакуумной камере, где газ практически отсутствует.

Рис. 8. Вакуумный выключатель внутренней установки HVX на напряжения 10 кВ

Эти выключатели по своим качествам наиболее близки к идеальным и поэтому в настоящее время получают все более широкое распространение.

Выключатели классифицируются: по числу фаз (одно- и трехфазные); по месту установки (внутренней и наружной); по времени отключения (до 0,08 с – быстродействующие, до 0,12 с – ускоренного действия, до 0,25 с – небыстродействующие).

Технические данные выключателей приводятся в паспорте, а основные – на его щитке. Важнейшие параметры выключателей. Номинальное напряжение (U_ном, кВ) определяет размеры изолирующих частей, следовательно, габаритные размеры и массу выключателя. Наибольшее рабочее напряжение (U_{раб. max}, кВ) – максимальное напряжение, при котором изготовители гарантируют работу выключателей.

4. Реакторы

Токоограничивающим реактором называется электрический аппарат, выполненный в виде катушки неизменной индуктивности, предназначенный для ограничения токов К.З. и поддержания напряжения на шинах РУ в аварийном режиме. При возникновении К.З. на одной из отходящих линий низкого напряжения ток К.З. будет ограничиваться реактивными сопротивлениями генератора Х_г и реактора X_р:

I_k = U_ном / √^¯3·100 (Х_г + Х_р).

Реактивное сопротивление реактора выражают в процентах:

Х_р% = I_ном.рХ_р√¯3·100/Uном.

Ток генератора много больше номинального тока отходящих линий, при этом X_р >> Х_г. Таким образом, реально реактивное сопротивление реактора ограничивает уровень ожидаемого тока К.З. Использование реактора позволяет выбрать коммутационную аппаратуру на более легкие режимы по номинальному току отключения и токам термической и динамической стойкости. Как известно, в номинальном режиме на реакторе будут наблюдаться постоянные потери напряжения. Поэтому увеличение индуктивного сопротивления реактора X_р% приводит к росту дополнительных потерь напряжения на нем. Увеличение индуктивности позволит более глубоко ограничить ток К.З. и использовать в сети более простые и дешевые аппараты. Используя критерий минимума затрат для РУ в целом, можно выбрать реактор с оптимальными электрическими параметрами.

Для обеспечения линейности вольт-амперных характеристик реактора применяются конструкции без ферромагнитного магнитопровода. Наиболее просты и дешевы конструкции сухих бетонных реакторов. На рис. 9 представлена конструкция однофазного бетонного реактора.

Рис. 9. Сухой реактор

Многожильный кабель (медный или алюминиевый) при изготовлении заливается в специальные формы и крепится при помощи бетонных стоек-колонн. Основания колонн крепятся к опорным изоляторам. Для повышения электрической прочности после отвердения бетон пропитывается специальным лаком. Между витками катушки реактора имеются значительные расстояния, которые необходимы для снижения электродинамического усилия при К.З. и охлаждения реактора в номинальном режиме. Отдельные модули (фазные) реакторов могут располагаться вертикально и горизонтально, но обязательно в закрытых помещениях. К недостаткам реакторов, кроме больших массы и габаритных размеров, следует отнести и создание значительных магнитных полей рассеяния.

При напряжениях более 35 кВ и при установке реакторов на открытой части подстанций применяются масляные реакторы (рис. 10). Масляные реакторы могут иметь однофазное и трехфазное исполнение. В первом случае одна катушка, а во втором – три катушки помещаются в стальном баке, залитом трансформаторным маслом. Обмотки выполняют из медных проводников, изолированных кабельной бумагой и уложенных на каркас из изоляционного материала. Концы катушек выводятся через проходные фарфоровые изоляторы на крышке реактора.

Рис. 10. Масляный реактор

Обмотка реактора наматывается на специальный каркас из изоляционного материала типа гетинакса. Эта обмотка погружается в стальной бак с трансформаторным маслом. Применение масла позволяет уменьшить расстояние между обмоткой и заземленными частями и улучшить охлаждение обмотки за счет конвекции масла. Все это дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры. Выводы реактора присоединяются к зажимам проходных изоляторов.

Однако такая компоновка реактора наталкивается на большую трудность. Переменный магнитный поток реактора Ф_о замыкается по баку, что приводит к его нагреву до недопустимых температур. Для того чтобы избежать нагрева бака, внутри него устанавливается короткозамкнутая обмотка-экран из меди, которая является как бы вторичной обмоткой реактора. В этом экране наводятся токи, создающие магнитный поток, который в стенках бака направлен против магнитного потока катушки реактора. В результате через стенки бака замыкается сравнительно небольшой результирующий магнитный поток.

Возможен ещё один вариант уменьшения потерь на нагрев стенок бака. В этом случае на внутренней поверхности стального бака укрепляют стальные пакеты: создается как бы искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, которое значительно меньше сопротивления стенок бака. Для уменьшения потерь на гистерезис шунт выполняют из электротехнической стали, а для уменьшения потерь на вихревые токи его набирают из тонких, изолированных друг от друга стальных пластин. Отечественные заводы выпускают масляные реакторы с электромагнитными экранами для наружной установки, например РТМТ-35-200-6: Р – реактор, Т – трехфазный, М – охлаждение естественной циркуляцией воздуха и масла, Т – токоограничивающий, на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток – 200 А, индуктивное сопротивление – 6 %, масса – 11000 кг. ТОРМ-220-325-12: Т – токоограничивающий, О – однофазный, Р – реактор, М – с естественным масляным охлаждением, на номинальное напряжение 220 кВ, номинальный ток – 325 А, индуктивное сопротивление – 12 %, масса – 44500 кг.

Масляные реакторы значительно дороже сухих реакторов, но зато по сравнению с последними они обладают рядом существенных преимуществ. Они надежно защищены от попадания в обмотку пыли, влаги и всякого рода посторонних предметов, и, кроме того, их можно устанавливать на любом расстоянии от стальных и железобетонных конструкций в открытых установках.

5. Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы используют главным образом для подключения электроизмерительных приборов к цепи переменного тока высокого напряжения. При этом электроизмерительные приборы оказываются изолированными от цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. Кроме того, измерительные трансформаторы дают возможность расширять пределы измерения приборов, т. е. измерять большие токи и напряжения с помощью сравнительно несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений. В ряде случаев измерительные трансформаторы служат для подключения к цепям высокого напряжения обмоток реле, обеспечивающих защиту электроустановок от аварийных режимов.

Измерительные трансформаторы подразделяют на два типа – трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформаторы напряжения служат для включения вольтметров, а также других приборов, реагирующих на значение напряжения (например, катушек напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров и различных реле). Вторые служат для включения амперметров и токовых катушек указанных приборов. Измерительные трансформаторы изготовляют мощностью от пяти до нескольких сотен вольт-ампер; они рассчитаны для совместной работы со стандартными приборами (амперметрами на 1; 2; 2,5 и 5 А, вольтметрами на 100 и 100 Ц3 В).

Трансформатор напряжения (рис. 11, б) выполняют в виде двухобмоточного понижающего трансформатора. Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала вторичную обмотку тщательно изолируют от первичной и заземляют. Условное обозначение трансформатора напряжения такое же, как двухобмоточного трансформатора. Так как сопротивления обмоток вольтметров и других приборов, подключаемых к трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что

U₁ = U₂K,

где K – коэффициент трансформации.

Поскольку ток холостого хода создает в трансформаторе некоторое падение напряжения, преобразование напряжения происходит с некоторой погрешностью по значению и фазе.

В зависимости от значения допускаемых погрешностей стационарные трансформаторы напряжения подразделяют на три класса точности: 0,5; 1 и 3; а лабораторные – на четыре класса: 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Обозначение класса соответствует значению относительной погрешности по фазе при номинальном напряжении U_1ном.

Трансформатор тока (рис. 11, а) выполняют в виде двухобмоточного повышающего трансформатора или в виде проходного трансформатора, у которого первичной обмоткой служит провод, проходящий через окно магнитопровода. В некоторых конструкциях магнитопровод и вторичная обмотка смонтированы на проходном изоляторе, служащем для ввода высокого напряжения в силовой трансформатор или другую электрическую установку. Первичной обмоткой трансформатора служит медный стержень, проходящий внутри изолятора.

Сопротивления обмоток амперметров и других приборов, подключаемых к трансформатору тока, обычно малы. Поэтому он практически работает в режиме короткого замыкания, при котором ток I₁ во много раз больше тока холостого хода I₀, и с достаточной степенью точности можно считать, что

I₁ = I₂ / K.

В действительности из-за наличия тока холостого хода в рассматриваемом трансформаторе между векторами этих токов первичной и вторичной обмоток имеется некоторый угол, отличный от 180°, что создает относительную токовую (амплитудную) и угловую погрешность.

В зависимости от значения допускаемых погрешностей трансформаторы тока подразделяют на пять классов точности: стационарные – на классы 0,2; 0,5; 1; 3 и 10; лабораторные – на классы 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2. Приведенные цифры соответствуют допускаемой для данного класса токовой погрешности при номинальном значении тока.

а                                                                                                                                         б

Рис. 11. Трансформаторы: а – трансформаторы тока; б – трансформаторы напряжения на 220 кВ