Принцип работы и устройство трансформатора тока нулевой последовательности

Устройство ТНП. Магнитопровод 1, собранный из листов трансформаторной стали, имеет обычно форму кольца или прямоугольника, охватывающего все три фазы защищаемой линии. Провода фаз А, В и С, проходящие через отверстие ТНП, являются первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка 2 располагается на магнитопроводе.

Рис. Трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП).

1 — магнитопровоц;

2 — об мотка;

3 — трехфазный силовой кабель.

Токи фаз Iа, Iв и Iс создают в магнитопроводе соответствующие магнитные потоки ФА, Фв и Фс; складываясь, они образуют результирующий поток первичной обмотки:

Фрез = Ф_А + Ф_В+ Ф_С

Если поток Фрез ≠0, то во вторичной обмотке появляется э. д. с. Е2, обусловливающая ток в реле.

При одинаковом расположении проводов фаз относительно магнитопровода и вторичной обмотки коэффициент к может считаться одинаковым для всех фаз.

Результирующий поток, создаваемый первичными токами ТНП, пропорционален составляющей тока нулевой последовательности:

Фрез = k3I₀.

Поток Фрез, а следовательно, вторичная э. д. с. Е2 и вторичный ток I2 могут возникнуть только при условии, что сумма токов фаз не равна нулю, или, иначе говоря, когда фазные токи, проходящие через ТНП, содержат составляющую I0. Поэтому ток в реле Т, питающемся от ТНП, будет появляться только при замыканиях на землю.

В режиме нагрузки, трехфазного и двухфазного к. з. (без замыкания на землю) сумма токов фаз равна 0, и поэтому ток в реле отсутствует.

Однако практически расположение проводов фаз относительно вторичной обмотки неодинаково. Коэффициент взаимоиндукции фаз со вторичной обмоткой к имеет различную величину, вследствие чего, несмотря на полный баланс первичных токов, сумма их магнитных потоков не равна нулю. Появляется поток небаланса, вызывающий во вторичной обмотке э. д. с. и ток небаланса.

Для защиты линий ТНП выполняются только кабельного типа. При необходимости осуществления защиты воздушных линий делается кабельная вставка, на которой устанавливается ТНП.