Высоковольтное оборудование – это целый комплекс, который состоит из агрегатов, устройств и достаточно сложной конструкции. Высоковольтное оборудование рассчитано на работу под напряжением более 1 кВ, и используется для осуществления передачи, приема, преобразования электроэнергии и для понижения напряжения.
К классу высоковольтного оборудования можно отнести измерительные и масляные трансформаторы, разъединители, фильтры присоединение, разнообразные высоковольтные выключатели, шкафы отбора напряжения и распределительные устройства.
Измерительный трансформатор тока — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.
К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).
Особенности конструкции
Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на табличке) по модулю полного Z или cos ф (обычно cos = 0.8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное дляпробоя
изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создает компенсирующий магнитный поток в сердечнике, что приводит к перегреву магнитопровода и его выгоранию. При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой имеет очень высокое значение и потери в магнитопроводе сильно нагревают его.Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на шильдике трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток, например, 100/5 А или 10-15-50-100/5 А (для первичных обмоток с несколькими секциями витков). При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих - синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (т.е. погрешность отрицательная) у всех трансформаторов тока. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток.
Принцип работы
Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)
На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производноймагнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.
В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.
Выбор трансформаторов тока
Трансформаторы тока выбираются по номинальному току и напряжению, нагрузке первичной и вторичной обмоток, классу точности и допустимой погрешности. Они проверяются на термическую и динамическую устойчивость к токам КЗ, а также на 10%-ную погрешность, если их использовать в цепях защиты. Электродинамическая устойчивость выполняется, если кратность электродинамической устойчивости или ударный ток:
, 
,
где КДИН – кратность электродинамической устойчивости;
iУ – ударный ток;
IНОМ1 – номинальный первичный ток трансформатора.
Трансформаторы тока удовлетворяют условиям термической устойчивости, когда кратность термической устойчивости.
,
где Кt – кратность термической устойчивости;
I¥ - действующее значение установившегося тока КЗ;
tПР – приведённое время действия тока КЗ.
Для вторичной обмотки должно выполняться неравенство
,
где S2 – номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора;
SПР – мощность, потребляемая приборами;
I2 – ток вторичной обмотки трансформатора;
rПР, rК – сопротивления проводов и контактов.
Для наглядности при выборе трансформаторов тока составляют сравнительные таблицы. Таблицы состоят из двух столбцов. Первый столбец соответствует расчётным величинам, а второй – паспортным величинам выбранного трансформатора.