Электромагнитные трансформаторы тока — это своего рода масштабные преобразователи, которые предназначены для измерения и учета, а также для питания цепей релейной защиты, устройств телемеханики и автоматики. Относительно новое направление — трансформаторы тока, предназначенные для измерения токов первичной цепи в переходных режимах.

Трансформаторы тока, предназначенные для работы в установившихся режимах в первые периоды тока короткого замыкания, при наличии в первичном токе апериодической составляющей, могут иметь очень большую погрешность. Их применение в системах быстродействующей защиты иногда приводит к значительному снижению эффективности применяемых защит. Этот факт привел к необходимости разработки новых типов трансформаторов тока, которые способны обеспечить необходимую точность измерения первичного тока как в установившемся режиме сети, так и при переходных режимах.

Основное отличие трансформаторов тока, предназначенных для работы в переходных режимах, от трансформаторов, которые предназначены только для работы в установившемся режиме, — это отсутствие остаточной индукции в магнитопроводе защитной обмотки трансформатора. Остаточная индукция в трансформаторах тока, предназначенных для работы в установившемся режиме работы сети, составляет примерно 86% от индукции полного насыщения магнитопровода. В свою очередь остаточная индукция в трансформаторах тока, предназначенных для работы в переходных режимах, составляет 3%–4% от индукции полного насыщения магнитопровода. Величина остаточной индукции для трансформаторов тока, предназначенных для работы в переходных режимах, строго нормирована и не должна превышать 10% от индукции насыщения магнитопровода.

После протекания в сети тока короткого замыкания магнитопровод трансформатора тока, предназначенного для работы в установившемся режиме работы сети, насыщается. В этом случае рабочая или, как еще принято ее называть, номинальная индукция трансформатора перемещается из области в 0,1–0,15 Тл в область 1,55–1,7 Тл. Естественно, погрешности этого трансформатора в установившемся режиме будут значительно выше, чем до протекания тока короткого замыкания. Остаточная индукция в магнитопроводе защитного трансформатора является основной причиной искажения сигнала, который передается в средства релейной защиты.

Известно несколько способов по снижению погрешностей трансформаторов тока, предназначенных для работы в переходных режимах. Это создание путей для апериодической составляющей первичного тока помимо ветви намагничивания трансформатора тока. Увеличение магнитной проницаемости магнитопровода в режиме насыщения, устранение или снижение остаточной индукции в магнитопроводе. И ограничение максимальной рабочей индукции в магнитопроводе и уменьшение магнитной проницаемости.

Самый действенный способ по снижению погрешностей в трансформаторах тока, предназначенных для работы в переходных режимах, — это устранение или снижение остаточной индукции в магнитопроводе. На практике данный метод реализуется при помощи специального технологического зазора в магнитопроводе, который заполняется немагнитным материалом. Размер воздушного зазора выбирается проектировщиком исходя из сочетания массы факторов: заданного класса точности трансформатора, а также исходя из требований по предельной кратности и вторичной нагрузке.

Трансформаторы тока для работы в переходных режимах производства СЗТТ отвечают всем требованиям, которые предъявляются к трансформаторам этого типа. Уровень остаточной индукции в трансформаторах производства СЗТТ не превышает 2%–5%, при этом в стандарте МЭК 61869-2 уровень остаточной индукции регламентируется на уровне не более 10%. Столь малая величина достигается за счет наличия собственного участка по изготовлению и обработке магнитопроводов. А также ответственному подходу к изготовлению катушек трансформаторов со снятием кривой намагничивания, корректировки немагнитного зазора в ходе изготовления. Это значительно улучшает характеристики трансформаторов, а значит, повышает качество передаваемого сигнала на защиты, применяемые совместно с трансформаторами.

СЗТТ разработана полноценная методика испытаний таких трансформаторов, которая прошла оценку независимой лаборатории и утверждена как неотъемлемая часть Сертификата об утверждении типа средств измерений. Вся основная номенклатура трансформаторов тока производства СЗТТ, работающих в переходных режимах, внесена в соответствующий реестр Росстандарта.

Сегодня конструкторское бюро предприятия ОАО «СЗТТ» активно взаимодействует с проектными институтами по подбору оптимальных параметров, а также корректному выбору и успешному производству номенклатуры для применения на самых разных направлениях развития электроэнергетики страны.

Евгений Игнатенко, главный конструктор по измерительным трансформаторам ОАО «СЗТТ»