Современное жилье насыщено мощными электроприборами, создающими значительную нагрузку на сеть. Лидерами по энергопотреблению являются электрические варочные панели, духовые шкафы, котлы и бойлеры. Мощность современных индукционных плит может достигать 11 кВА. При таких нагрузках, когда сила тока превышает 100 А, прямое подключение учетного оборудования становится невозможным или небезопасным. Оптимальным техническим решением в этом случае становится использование измерительных трансформаторов тока (ТТ), которые позволяют безопасно и точно учитывать электроэнергию.
Устройство и принцип работы трансформатора тока
Трансформатор тока — это устройство, предназначенное для преобразования измеряемого тока из одной величины в другую, как правило, из большей в меньшую. Принцип его действия основан на электромагнитной индукции. Основу прибора составляет магнитный сердечник, собранный из стальных пластин, на котором размещены изолированные обмотки. Первичная обмотка, подключаемая к измеряемой цепи, часто представляет собой всего один виток или даже шину, пропущенную через окно трансформатора. Конструктивно первичная цепь может быть выполнена в нескольких вариантах:
- В виде классической намотки провода на сердечник.
- Как зафиксированная шина с винтовым зажимом, проходящая сквозь корпус.
- В виде отверстия (ступенчатого или прямоугольного) для монтажа и крепления шины.
- Как круглое окно для бесконтактного измерения тока на жиле кабеля (часто используется в бытовых реле защиты).
Ключевое отличие измерительных трансформаторов от силовых заключается в том, что ток во вторичной цепи остается практически постоянным, а изменяется напряжение в зависимости от нагрузки. Важнейшее правило безопасности: вторичная обмотка включенного в сеть трансформатора тока никогда не должна быть разомкнута. Она всегда должна быть замкнута либо на измерительный прибор (счетчик), либо на специальную перемычку. Размыкание цепи под нагрузкой приводит к резкому скачку напряжения до значений в киловольты, что может вызвать пробой изоляции, выход из строя аппаратуры (особенно чувствительной электроники), возгорание и представляет угрозу для жизни персонала. Для дополнительной безопасности обязательным является заземление каждой вторичной обмотки в одной точке.
Основные технические параметры для выбора
При подборе трансформатора тока необходимо учитывать несколько ключевых характеристик:
Номинальное напряжение: Определяет, в сетях какого уровня напряжения может работать трансформатор. Существуют две основные группы: до 1000 В и выше 1000 В. В бытовых и коммерческих сетях наиболее распространены трансформаторы на 0.66 кВ.
Коэффициент трансформации (Кт): Это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному. Маркируется в виде дроби, например, 100/5, 200/5, 300/5. Первичные токи стандартизированы (1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200 А и далее), а вторичный, как правило, составляет 1, 2 или 5 А (чаще всего 5 А).
Класс точности: Указывает на максимально допустимую погрешность измерения в процентах. Чем меньше цифра, тем выше точность.
- Для коммерческого учета электроэнергии (расчетов с энергосбытом) требуются высокоточные трансформаторы классов 0.5s или 0.2s. Буква «s» означает расширенный диапазон точности на малых токах.
- Для технических измерений и цепей релейной защиты могут использоваться классы 0.5, 1, 3 и 10Р соответственно.
Класс точности трансформатора гарантируется только при условии, что нагрузка на его вторичную обмотку (в вольт-амперах, ВА) не превышает номинальной, указанной в паспорте (например, 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА).
Комплектация и монтаж учетного узла
Учетный узел для мощных нагрузок (свыше 100 А) включает в себя минимальный набор оборудования:
- Вводной автоматический выключатель. Через него силовая линия входит в здание. Зона от выключателя до трансформаторов должна быть защищена от несанкционированного доступа, например, прозрачным щитом на опломбированных шпильках.
- Трансформаторы тока. Их количество и коэффициент трансформации определяются на основе выделенной мощности и указываются в Технических Условиях (ТУ), которые выдает энергоснабжающая организация. В трехфазных сетях для точного учета при неравномерной нагрузке устанавливается три одинаковых ТТ (одной модели и параметров).
- Испытательная переходная коробка (КИК, ККИ). Это клеммная колодка, которая служит для безопасного подключения, отключения и замыкания цепей измерительных трансформаторов и счетчика при поверке или замене.
- Счетчик электроэнергии. Должен быть предназначен для работы в трансформаторных цепях (косвенного включения). На его маркировке вместо максимального тока указан номинальный коэффициент трансформации (например, 3х150/5 А). Схема подключения всегда приведена на корпусе или в паспорте.
- Монтажные провода сечением не менее 2.5 мм², щит (бокс) с окном для снятия показаний, а также дополнительная защитная автоматика согласно проекту.
Порядок выбора и согласования
Процесс подбора трансформаторов тока для трехфазного счетчика является строго регламентированным и состоит из нескольких этапов:
- Составление плана электропотребления с учетом всех мощных приборов.
- Согласование этого плана и подача заявки в местное отделение энергосбытовой компании.
- Получение Технических Условий (ТУ), в которых будут четко указаны все необходимые параметры: номинальный ток, коэффициент трансформации, класс точности, схема подключения.
- Приобретение оборудования (трансформаторов, счетчика, щита) строго в соответствии с выданными ТУ. Важно сохранить паспорта на все устройства.
- Монтаж и подключение узла учета квалифицированным электриком с последующей проверкой и опломбированием представителем энергосбыта.
Таким образом, правильный выбор трансформатора тока — это не просто техническая задача, а комплексный процесс, требующий учета нормативных требований, точных расчетов и согласования с контролирующими органами.
