Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО. Характеристики, описание, методика поверки.
Госреестр средств измерений РФ на основании сведений из ФГИС “АРШИН”

Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО

Основные
Тип
Зарегистрировано поверок 2
Межповерочный интервал / Периодичность поверки 6 лет
Найдено поверителей 1

Назначение

Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО (далее по тексту -трансформаторы) предназначены для измерения и масштабного преобразования значения силы переменного (в том числе - с апериодической составляющей), импульсного и постоянного тока и передачи результатов преобразования на электрические измерительные приборы, в системы коммерческого учета электрической энергии, устройствам измерения (в том числе показателей качества электроэнергии), защиты, автоматики, сигнализации и управления.

Описание

Принцип действия трансформаторов основан на двух физических законах: законе полного тока и эффекте Фарадея. В чувствительном волокне происходит набег фаз поляризованного оптического излучения в присутствии магнитного поля, который передается по соединительной линии в измерительный блок для обработки. Измерительный блок извлекает фазовый набег, преобразует его в величину тока, и выдает измеренное значение на выходы с заданным коэффициентом передачи.

Закон полного тока для токов проводимости (следует из уравнений Максвелла) формулируется следующим образом: циркуляция (линейный интеграл) вектора напряженности Н магнитного поля постоянного электрического тока вдоль замкнутого контура L произвольной формы равен алгебраической сумме токов £/, охватываемых этим контуром:

| Bdl = SI, В = ц Н    (1)

L

Если замкнутый контур состоит из N витков произвольной формы, охватывающих токи, то (1) будет иметь вид:

| Bdl = N SI    (2)

L

С другой стороны, согласно эффекта Фарадея сдвиг фаз Дф между световыми волнами с циркулярными ортогональными поляризациями, распространяющимися в оптоволоконном витке чувствительного элемента трансформаторов, охватывающем проводник, в присутствии продольного магнитного поля тока с точностью до постоянной величины также равен циркуляции напряженности магнитного поля по тому же контуру, (при условии магнитооптической однородности вдоль контура)

(3)

где V - константа Верде для кварца

Из уравнений (3) и (2) и заменяя:

П на 1общ имеем: Дф =4 VN 1общ    (4)

Уравнение (4) показывает, что отклик чувствительного элемента (сдвиг фаз между двумя световыми волнами с циркулярными поляризациями в замкнутой оптоволоконной петле) прямо пропорционален величине измеряемого тока и числу витков чувствительного контура.

Сдвиг фаз между световыми волнами измеряется оптической схемой трансформаторов и преобразуется в цифровую форму. Цифровой код синхронно подается на цифро-аналоговый преобразователь тока (для токовых выходов), цифро-аналоговый преобразователь напряжения (для потенциальных выходов), блок формирования цифровых пакетов данных, а также через дециматор на формирователь пропорциональных амплитуде измеренного тока частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в протоколе Modbus. Логическая схема трансформаторов представлена на рисунке 1.

/i-K

\п/

А-К

АА

W

Выход 0.1 ..10В

Внутренняя шина передачи результатов измерений в цифровой форме

Выход МЭК 61850-9-2LE

Вход синхронизации 1PPS

/1

Выход 1А

l Внешняя шина

\*

Датчик

температуры

Сигнальный

чувствительного

процессор DSP

элемента

Цифро-аналоговый преобразователь тока (ЦАПТ)

Цифро

аналоговый

преобразователь

напряжения

Блок формирования пакетов МЭК 61850-9-2LE SV80 и SV256

Децима тор

Рисунок 1 - Логическая схема трансформаторов

Трансформаторы включают в свой состав:

-    оптоволоконные чувствительные элементы: опорные (рисунки 2, 3), шинные (рисунки 4, 5), гибкие (рисунок 6);

-    электронный блок (рисунки 7 - 9);

-    блок вторичного преобразования измеренного сигнала в аналоговый вид (рисунок

10);

-    резервированный блок питания повышенной надежности (в вариантном исполнении (рисунки 11 и 12).

Передача сигнала от чувствительного элемента до измерительного блока осуществляется по оптоволоконному кабелю на расстояние от 20 до 1200 м, что позволяет разместить измерительный блок в помещении с требуемыми условиями эксплуатации.

Для измерения тока трансформатором в исполнении ТТЭО-Г гибкий чувствительный элемент должен быть размещен таким образом, чтобы токонесущая шина была внутри замкнутого оптического контура чувствительного элемента, который должен сделать указанное в паспорте на прибор число витков вокруг шины, соответствующее номинальному значению измеряемого тока. При этом должны быть совмещены при помощи штатно поставляемого элемента крепления метки начала и конца чувствительного элемента. Правильная установка прибора ТТЭО-Г показана на рисунке 14 и в паспорте на прибор.

Для обеспечения возможности включения трансформаторов в систему онлайн-мониторинга работоспособности трансформатор имеет специальный RS232 порт для чтения данных диагностики (доступных так же оператору на дисплее прибора). Порт диагностики работает только в режиме чтения данных и не имеет возможности изменения настроек прибора.

Положение в пространстве - вертикальное или горизонтальное.

Трансформаторы выполняются в следующих исполнениях:

1. ТТЭО-110 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным

напряжением 110/V3 кВ. (рисунок 2);

2.    ТТЭО-220 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 220/V3 кВ. (рисунок 3);

3.    ТТЭО-Ш - трансформатор шинного исполнения, предназначенный для установки непосредственно на жесткую ошиновку (вариант поставки с штатной шиной) или для пропускания сквозь отверстие гибкой или жесткой ошиновки. (рисунки 4 и 5);

4.    ТТЭО-Г - трансформатор с чувствительным элементом в виде размыкаемой гибкой петли. (рисунок 6).

Рисунок 2 - ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ изолятор С РиСУН0К 3 высоковольтный изолятор с

установленным чувствительным элементом установленным чувствительным элементом

ТТЭО-220

ТТЭО-110

(О)

Рисунок 4 - чувствительный элемент ТТЭО-Ш с установленной штатной шиной Рисунок 5 - чувствительный элемент ТТЭО-

Ш в варианте поставки без штатной шины

■ 111 р-: I ч нч 41 мок* II иг- iikp'.o ik> ikik и ii/t

Wilt    &

_-!_—-

Зисунок 10 - электронный блок ЦАП Т для вывода пропорционального аналогового сигнала 1 А трансформаторов

•ЩГ-W

иш -----—

кы

—ит -г- Ч1" ■

V-

О

о

Е=3-

ж-*

ш-

ь

Рисунок 11 - электронный блок резерви рованного блока питания повышенной надежности (вид спереди)

■-

-иг

» W

*    V

*

■—

-н-*

to-’

■■ J

ч

Ё

Л

О

О*

а

о

»-

*

V

и

15-

Рисунок 12 - электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид сзади)

Условное обозначение трансформатора представлено в таблице 1. Таблица 1 - Условное обозначение трансформаторов_

ТТЭО

Обозначение типа: Трансформатор тока электронный оптический типа ТТЭО

А

Исполнение прибора

110

Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 110 кВ

220

Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 220 кВ

Ш

Безопорного исполнения (шинный)

Г

С гибким чувствительным элементом

Б

Количество измерительных блоков в крейте электронно-оптического блока

1

Один модуль (однофазная сеть или одна линия постоянного тока)

2

Два модуля (две фазы или две линии постоянного тока)

3

Три модуля (трехфазная сеть или три линии постоянного тока)

В

Вариант настройки режима отображения на экране электронного блока

Без буквы

Переменный ток (среднеквадратичное значение)

П

Постоянный ток (среднее значение)

Г

Номинальный ток в амперах, для исполнения ТТЭО-Г указывается на один виток чувствительного элемента

Д

Класс точности прибора и предельная кратность для исполнения релейном классе точности

Е

Диапазон рабочих температур чувствительного элемента

УХЛ1

УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 (минус 60... плюс 40 °С)

УХЛ1-Т

УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 с расширенным температурным диапазоном минус 60. плюс 60 °С

П

Для установки в помещениях минус 10. плюс 40 °С

Ж

Типы используемых выходов, комбинация из символов

А

Аналоговый 1 А

Ч

3 частотных, 1 импульсный, 1 Modbus, 1 слаботочный токовый выход

П

Потенциальный выход

М

2 Цифровых выхода с числом выборок 4000 и 12800 в секунду (80 и 256 выборок на период промышленной частоты)

З

Тип примененного источника питания

1

Один универсальный вход 220 В постоянного или переменного тока

2

Два универсальных входа 220 В постоянного или переменного тока

В

Высоконадежный резервированный блок питания

И

Признак наличия внешнего проводного термометра для компенсации температурной зависимости

Без

буквы

Измерение в полном диапазоне рабочих температур производится без внешнего датчика, либо с применением встроенного в чувствительный элемент оптического термометра

П

Проводной термометр, размещаемый в зоне установки чувствительного элемента (рисунок 8)

Пример обозначения:

ТТЭО - 110 - 3 - 2000 - 0.2S - 5TPE63 - УХЛ1-Т - М

А - 2

Два универсальных входа 220 В постоянного и переменного тока

1    аналоговый выход 1 А и

2    цифровых выхода

Расширенный температурный диапазон от минус 60 до плюс 60

Класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты

Класс точности 0.2S для коммерческого учёта

Номинальный ток 2000 А

Трехфазный трансформатор

Трансформатор тока электронный оптический типа ТТЭО

Встроенное программное обеспечение (далее по тексту - ПО) трансформаторов представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования аппарата, управления интерфейсом и т.д. Данное ПО имеет метрологически значимые и незначимые части.

Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «Высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Идентификационные данные ПО трансформаторов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 - Характеристики мет

рологически значимого ПО

Наименование

ПО

Идентификацион

ное

наименование

ПО

Номер версии (идентифика ционный номер) ПО

Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

цифрового

идентификатора

ПО

Встроенное ПО оптической схемы

DSP.bin

2.01

4F7F1448ED8B9F4

8E11274EC4FFB20

A8

md5

Встроенное ПО формирования данных замеров

FPGA.bin

2.09

D8D78B4767F3140

17C86B7D1F703EC

D5

md5

Встроенное ПО формирования пропорциональн ых выходов

Measure.bin

2.13

E0D33FCC52D5C4 8E4F 5EB 8B2AA9D 639F

md5

Таблица 3 - Характеристики мет

рологически не значимого ПО

Наименование

ПО

Идентификацион

ное

наименование

ПО

Номер версии (идентифика ционный номер) ПО

Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

цифрового

идентификатора

ПО

Встроенное ПО формирования пакета данных МЭК 61850-9-2

Mod_61850.bin

2.08

E86E4BC58934D10

01E90AC3EC3C0B

618

md5

Встроенное ПО индикации состояния на экране устройства

MU_I2.bin

2.28

06E771A1AD29FC0

EC53E20F0B913B8

BB

md5

Диапазоны измеряемых величин, технические характеристики, а также пределы допускаемых погрешностей измерений приведены в таблицах 4-7.

Таблица 4 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного тока_

Характеристика

Значение

Номинальное напряжение переменного тока, кВ

Вариант исполнения

Фазное

напряжение

ТТЭ0-110

110/V3

ТТЭ0-220

220/V3

ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш

0-750

Номинальный первичный ток 1ном, А*

ТТЭ0-110

от 100 до 3000

ТТЭ0-220

ТТЭО-Ш

ТТЭО-Г

от 600 до 250000

Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифро-аналогового преобразователя, А

1**

Классы точности по ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010

0,2S; 0,5S; 1,0; 5P; 5ТРЕ

Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя S^cm (коэффициент мощности cos9=1), В-А

от 1 до 15

Номинальная частота измеряемого тока, Гц

50

Номинальный коэффициент расширенного первичного тока

от 1,2 до 4,0

Коэффициент безопасности внешнего цифроаналогового преобразователя тока, не менее

3,0

Количество измеряемых фаз

1 - 3 **

Примечание:

* Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании;

** Наличие и тип выходов зависит от варианта исполнения.

Таблица 5 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы постоянного тока

Характеристика

Значение

Номинальное напряжение постоянного тока, кВ

Вариант исполнения

Фазное напряжение

ТТЭО-110

100

ТТЭО-220

200

ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш

0-1200

Номинальное значение первичной силы постоянного тока 1ном, А*

ТТЭО-110

от 100 до 6000

ТТЭО-220

ТТЭО-Ш

ТТЭО-Г

от 600 до 330000

Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифроаналогового преобразователя, А

1**

Пределы допускаемой относительной погрешности коэффициента масштабного преобразования силы постоянного тока, %

±0,2; ±0,5; ±1,0

Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя тока, В-А

от 1 до 15

Количество измеряемых линий для постоянного тока

1 - 3 **

Примечание:

* Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании;

** Наличие и тип выходов зависит от варианта исполнения.

Таблица 6 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного и постоянного тока для дополнительных выходов_

Характеристика

Значение

Пределы допускаемой относительной погрешности коэффициента масштабного преобразования силы постоянного и переменного тока для дополнительных выходов, %

±0,2; ±0,5; ±1,0

Номинальное напряжение потенциального выхода, В

от 0,1 до 10

Минимальное входное сопротивление приборов, подключаемых к потенциальному выходу, кОм

400

Число встроенных низкоуровневых токовых выходов

1*

Номинальный вторичный ток встроенного низкоуровневого токового выхода, мА

0...20; 4...20; 0...40

Максимальное сопротивление вторичной цепи встроенного низкоуровневого токового выхода, Ом

50

Число встроенных частотных выходов

3*

Характеристика

Значение

Номинальный масштабный коэффициент преобразования частотных выходов, Гц/кА

1 - 150 000

Минимальное сопротивление вторичной цепи частотных выходов, Ом

100

Число встроенных интегрирующих импульсных выходов

1*

Амплитуда импульсов, В

15 ± 2

Длительность импульса, мс

10 - 150 ± 0.1

Номинальный масштабный коэффициент преобразования импульсных выходов, кАс

1-160

Минимальное сопротивление вторичной цепи импульсного выхода, Ом

100

Число встроенных Modbus выходов

1*

Период обновления данных на низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс

100

Примечание:

* Наличие и тип выходов зависит от варианта исполнения.

Таблица 7 - Общие технические характеристики трансформаторов

Характеристика

Значение

Диапазон полосы пропускания частот при наличии гармоник в измеряемом сигнале, Гц

20 - 9000

Номинальное время активации, мкс

16

Номинальный ток активации

ТТЭО-110

ТТЭО-220

ТТЭО-Ш

0,3 % от 1ном

ТТЭО-Г

0,3 % от 1ном/№итков

Рабочая температура, °С

Чувствительный

элемент

УХЛ1 (ГОСТ 15150-69) или

минус 60... плюс 60 или минус 10.. плюс 40

Электронные блоки

минус 10.. плюс 40

Относительная влажность воздуха, %

от 10 до 95

Атмосферное давление, кПа (мм. рт. ст.)

от 60 до 106,7 (от 460 до 800)

Группа механического исполнения - М29 по ГОСТ 17516.1-90

Исп.

Электронные

блоки

Чувствительный

элемент

ТТЭО-110

ТТЭО-220

ТТЭО-Ш

М40

М40

ТТЭО-Г

М5

Высота над уровнем моря, м не более

1000

Окружающая атмосфера

Не взрывоопасная, не содержащая токопроводящую пыль и агрессивные газы, типа II по ГОСТ 15150-69.

Характеристика

Значение

Нагрузка от тяжения провода, Н

Исполнение

Допустимая нагрузка

ТТЭО-110

2000

ТТЭО-220

2000

ТТЭО-Ш

2000

ТТЭО-Г

Не допускается приложение усилий к чувствительному элементу

Рабочее положение первичных датчиков тока

Любое

Длина соединительного кабеля, м

От 20 до 1200

Длина чувствительного элемента для исполнения ТТЭО-Г, м

от 1 до 30

Напряжение питания измерительного блока, В

Исполнение с одним источником питания

220±44 Переменного или постоянного тока без резервирования

Исполнение с двумя источниками питания

220±44 Переменного или постоянного тока с резервированием

Исполнение с источником питания для ответственных присоединений

220±44 Переменного или постоянного тока с резервированием и возможностью «горячей» замены элементов и резервирования от кратковременных пропаданий напряжения длительностью до 2 секунд

Номинальная частота питающей сети, Гц

50

Потребляемая мощность электронного блока, Вт, не более

150

Потребляемая мощность электронного блока ЦАП Т, Вт, не более

200

Габаритные размеры электронных блоков (ДхШ^В), мм, не более

390^465x220 (3U + оптический кросс)

Г абаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-110 (ДхШ*В), мм, не более

650x355x1900

Г абаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-220 (ДхШ*В), мм, не более

660x500x3000

Г абаритные размеры чувствительного элемента ТТЭО-Ш (ДхШ*В), мм, не более

650x355x400

Масса электронного блока ТТЭО, кг, не более

12

Характеристика

Значение

Масса электронного блока ЦАП Т, кг, не более

15

Масса высоковольтной колонны ТТЭО-110, кг, не более

62

Масса высоковольтной колонны ТТЭО-220, кг, не более

120

Масса чувствительного элемента ТТЭО-Ш, кг, не более

10

Средний срок службы, лет

25

Наработка на отказ, ч

120000

Примечание:

* Наличие и тип выходов зависит от варианта исполнения.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносят на табличку трансформаторов методом термопечати или трафаретной печати или на титульные листы паспорта типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки приведён в таблице 8.

Таблица 8 - Комплект поставки трансформаторов

Наименование изделия

Кол-во

Измерительный блок

По числу контуров измерения

Цифроаналоговый преобразователь тока

0 или 1 комплект

Внешний резервированный блок питания с защитой от кратковременного пропадания напряжения и возможностью замены блоков в горячем режиме

0 или 1 комплект

Катушка с оптическим волокном для соединения чувствительного элемента с электронным блоком

1 комплект

Высоковольтные колонны для исполнений ТТЭО-110 и ТТЭО-220

1 комплект

Чувствительный элемент для исполнения ТТЭО-Ш

1 комплект

Г ибкий чувствительный элемент для исполнения ТТЭО-Г

1 комплект

Шкаф с оптической кабельной муфтой для исполнений ТТЭО-110, ТТЭО-220 и ТТЭО-Ш

0 или 1 шт.

Паспорт

1 шт.

Инструкция по монтажу и наладке

1 шт.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП 60487-15 «Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИМС» в январе 2015 г.

Основные средства поверки приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Основные средства поверки трансформаторов

Наименование и тип средства поверки

Требуемые характеристики

Трансформатор тока измерительный лабораторный ТТИ-200

Диапазон первичного тока от 20 до 36000 А, класс точности 0,01

Наименование и тип средства поверки

Требуемые характеристики

Трансформатор тока эталонный ТТИ-5000

Номинальные токи: от 1 до 5000, класс точности 0,05

Прибор сравнения КНТ-05

Пределы допускаемой относительной погрешности ± 0,0005 %; пределы допускаемой абсолютной угловой погрешности ± 0,005 мин.

Прибор электроизмерительный эталонный многофункциональный Энергомонитор-3.1 КМ

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения напряжения переменного тока ±[0,01+0,002- (1,2Uh/U-1)] %; пределы допускаемой относительной погрешности измерения напряжения постоянного тока ±[0,01+0,005- (1,7 Uh/U-1)] %; пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения угла фазового сдвига ±0,01 градуса

Магазин нагрузок МР 3027

Пределы допускаемой погрешности от номинального значения нагрузки ± 4 %

Нановольт-микроомметр 34420 А

Диапазон измерения напряжения постоянного тока (0 - 100) В, допускаемая основная относительная погрешность измерения ± (0,005 % • Uum + 0,002 % • ипредел)

Частотомер электронно-счетный 53220A

Диапазон измерения частот 0,001 Гц - 350 МГц, пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерения ± 110-6 Гц

Секундомер электронный ИВПР-203М

Диапазон измерения длительности - 1 миллисекунда - 999 999,999 секунд, базовая погрешность измеряемых величин: ±0,01% ±1 мс и ±0,01% +10 мс ±1/2 период

Мультиметр

34461A

Пределы допускаемой погрешности измерения тока на пределе 100 mA ± 0,01 %; пределы допускаемой погрешности измерения тока на пределе 1 A ± 0,05 %

Шунт эталонный многопредельный АКИП-7501

Пределы допускаемой погрешности измерения тока шунтом 200 A ± 0,02 %; пределы допускаемой погрешности измерения тока шунтами 20 mA - 20 A ± 0,01 %

Осциллограф цифровой DSO 1004

Диапазон коэффициента развертки составляет от 3 нс/дел до 5 с/дел, погрешности коэффициента развертки ± 50x10-6

Примечание:

UU3M (1изм) - измеренное значение напряжения (силы) постоянного тока; ипредел - предел измерения напряжения постоянного тока; е.м.р. - единица младшего разряда.

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в паспорте.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к трансформаторам тока электронным оптическим типа ТТЭО

1.    ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Электронные трансформаторы тока».

2.    ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».

3. ТУ 6681-001-69571383-2014 Технические условия «Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО.

Рекомендации к применению

При выполнении работ по оценке соответствия продукции и иных объектов обязательным требованиям в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании.

Развернуть полное описание