разделительные вторичные трансформаторы напряжения

Когда говорят про разделительные вторичные трансформаторы напряжения, часто сразу лезут в теорию гальванической развязки, классы точности, схемы подключения. Это, конечно, основа, но на практике всё упирается в детали, которые в каталогах мелким шрифтом пишут. Многие, особенно при проектировании новых подстанций или модернизации старых цепей РЗА, думают, что главное — это номинальное напряжение и коэффициент трансформации. А потом удивляются, почему наводки в цепях телеметрии или ложные срабатывания защит появляются. Я сам через это проходил, пока не начал смотреть на эти аппараты не как на абстрактный ?элемент схемы?, а как на физический объект, который будет стоять в конкретном шкафу, рядом с конкретными кабелями, в конкретных условиях.

Где кроется подвох: неочевидные требования к монтажу

Вот, допустим, стандартная ситуация: закупили партию трансформаторов для проекта. По паспорту всё идеально — и класс точности 0.5, и номиналы подходят. Начинаем монтировать в шкафы КРУ. И тут вылезает первый нюанс — способ крепления и ориентация в пространстве. Казалось бы, какая разница? Но если аппарат рассчитан на монтаж на din-рейку, а его ?топором? прикрутили к стенке шкафа, может возникнуть механическое напряжение на корпусе. Это, в свою очередь, влияет на магнитные характеристики сердечника. Не критично, но ту самую заветную точность в 0.5 может ?увести? до 0.7 или даже 1.0 в реальных условиях. Проверено на горьком опыте на одной из подстанций в Ленобласти, когда после замены партии приборов учета начали ?плыть? показания.

Второй момент — соседство с силовыми шинами или кабелями. В проекте часто рисуют красивые схемы, где измерительные цепи идут отдельным кабельным каналом. В реальности, в условиях тесного шкафа, вторичные провода от разделительных трансформаторов могут пролегать в 10-15 сантиметрах от неэкранированных силовых кабелей. Если трансформатор не имеет хорошего внутреннего экранирования между обмотками, наводки переменного тока гарантированы. Особенно это чувствительно для цепей, где используются слаботочные сигналы для АСКУЭ. Я всегда теперь настаиваю на проверке не только паспортного наличия экрана, но и на реальных испытаниях на помехоустойчивость конкретной модели в сборе со щитом.

И третий подводный камень — климатическое исполнение. У нас, например, был случай с поставкой оборудования для объекта в Сибири. Трансформаторы были в исполнении У3, что вроде бы подходит. Но они стояли в неотапливаемых шкафах на улице. Зимой при -50°C пластик клеммной колодки становился хрупким, и при весенней ревизии мы обнаружили микротрещины на нескольких изделиях. Пришлось срочно менять всю партию на исполнение УХЛ1 с морозостойким пластиком. С тех пор для любых уличных установок мы смотрим не просто на диапазон рабочих температур, а на материал каждого конструктивного элемента.

Выбор производителя: цена против надежности и что между ними

Рынок сейчас завален предложениями. Можно купить и очень дешевые изделия, в основном азиатской сборки, и дорогие европейские бренды. Я долгое время был сторонником ?золотой середины? — не самый дешевый, но и не премиум. Однако опыт заставил пересмотреть эту позицию. Дешевые вторичные трансформаторы напряжения часто грешат нестабильностью характеристик от партии к партии. Одна партия работает отлично, другая — уже с отклонениями. Это смертельно для систем, где важна повторяемость и долгосрочная стабильность, например, в коммерческом учете.

Сейчас мы чаще работаем с производителями, которые имеют полный цикл производства и жесткий контроль на выходе. Один из таких примеров — компания ООО Хэнань Цзиньюй Электрик (сайт: https://www.jydq.ru). Они специализируются на силовом оборудовании, включая распределительные трансформаторы на 10 кВ и 35 кВ, а также сухие трансформаторы. Что важно, у них в ассортименте есть и измерительные трансформаторы, и, судя по технической документации, они уделяют внимание именно технологичности и стабильности параметров. Я не говорю, что это идеал, но по нашим испытаниям нескольких образцов их продукция показала хорошую повторяемость характеристик и качество сборки. Для проектов, где бюджет ограничен, но нельзя брать откровенный ?ноунейм?, такие варианты стоит рассматривать.

Но даже с хорошим производителем нельзя слепо доверять. Всегда берем 1-2 образца из партии на ?разборку? и испытания. Смотрим на качество намотки, пропитки, пайки выводов. Часто именно здесь видна разница. Однажды видел, как внутри якобы хорошего трансформатора вывод вторичной обмотки был припаян к контактной площадке только на 30% площади. Со временем, от вибраций, такой контакт может ухудшиться, что приведет к росту переходного сопротивления и погрешности.

Ошибки в эксплуатации, которые сокращают жизнь оборудованию

Самая распространенная ошибка — перегрузка вторичной цепи. Казалось бы, все знают, что нельзя подключать нагрузку выше номинальной. Но на практике постоянно сталкиваюсь с тем, что к одному трансформатору ?навешивают? и счетчик, и реле защиты, и какой-нибудь регистратор, и еще устройство связи для передачи данных. Суммарная нагрузка по паспортам вроде бы в норме, но не учитывают пусковые токи некоторых электронных устройств и индуктивный характер нагрузки. В итоге трансформатор работает на пределе, греется, изоляция стареет быстрее, точность падает. Всегда нужно закладывать запас по нагрузке минимум 20%, а лучше — 30%.

Еще один момент — состояние заземления. Разделительный трансформатор напряжения — это не просто развязка, это еще и точка заземления вторичной цепи. Если заземление сделано некачественно (большое сопротивление, плохой контакт), то вся идея гальванической развязки и безопасности летит в тартарары. Возникают плавающие потенциалы, опасные для персонала и оборудования. Мы раз в год в рамках ППР обязательно проверяем сопротивление заземляющих устройств именно в точках подключения вторичных обмоток измерительных трансформаторов.

И, конечно, банальное отсутствие регулярной проверки. Эти аппараты могут годами работать без нареканий, и их начинают воспринимать как ?установил и забыл?. Но старение изоляции, ослабление контактов — процессы неизбежные. Хотя бы раз в 4-6 лет (в зависимости от условий) нужно проводить их полную проверку с замерами погрешностей и сопротивления изоляции. Это дешевле, чем потом разбираться с последствиями некорректных измерений или, не дай бог, аварии.

Перспективы и куда всё движется

Сейчас явный тренд — интеграция цифровых интерфейсов. Появляются так называемые ?интеллектуальные? трансформаторы, которые помимо аналогового сигнала выдают уже оцифрованные данные по стандартному протоколу. Это, безусловно, будущее. Но здесь новая головная боль для практиков: как интегрировать это в существующую инфраструктуру, которая на 80% состоит из аналоговых устройств? Как обеспечить бесперебойное питание этих ?умных? модулей? Пока что это решение для новых, ?с нуля? строящихся объектов.

Еще одно направление — миниатюризация при сохранении характеристик. Особенно востребовано в компактных КРУ и реконструкции, где пространство ограничено. Но с миниатюризацией всегда идет компромисс с теплоотводом. Чем меньше габариты, тем сложнее отвести тепло от обмоток, особенно при работе вблизи номинальной нагрузки. Это требует новых материалов с лучшей теплопроводностью и более совершенных конструкций. За такими разработками стоит следить.

В целом, разделительные трансформаторы напряжения — это тот тип оборудования, где нельзя останавливаться в обучении. Технологии меняются, материалы улучшаются, стандарты обновляются. То, что было хорошей практикой 10 лет назад, сегодня может быть уже не оптимально. Главное — не терять связь с реальной эксплуатацией, с теми самыми ?мелочами?, которые и определяют надежность работы всей системы учета, защиты и автоматики в конечном итоге.