Вторичная нагрузка трансформатора тока — это то, во что превращается паспортная мощность обмотки на реальном объекте: приборы, длина и сечение жил, клеммники. Если фактическая нагрузка превысит номинальную, ТТ начнёт насыщаться раньше — и защита «слепнет» именно тогда, когда она нужна. Ниже — калькулятор с учётом длины петли, разбор формул и пример расчёта из проекта воздуходувной станции ГОКС.
Что такое вторичная нагрузка ТТ и почему её обязательно считают
Каждая вторичная обмотка трансформатора тока имеет паспортную мощность S₂ном: например, 10 ВА для обмотки класса 0,5S или 15–30 ВА для защитной обмотки 10Р. Это не «свободный ресурс», а предел: если суммарное сопротивление цепи за ТТ больше допустимого, погрешность растёт, а предельная кратность K₁₀ падает.
Последствия превышения проявляются не сразу. Счётчик может расходиться с реальностью на проценты, а защита — работать «по краю» годами, пока очередное внешнее КЗ не оборачивается ложным срабатыванием или, что хуже, отказом. Именно поэтому проверку S₂факт ≤ S₂ном мы делаем первым шагом наладки на каждом проекте.
Из чего складывается вторичная нагрузка
Полное сопротивление вторичной цепи — сумма трёх составляющих:
Сопротивление жил кабеля
Rжил = ρ·L/S, где ρ = 0,0175 Ом·мм²/м для меди. Важно: ток проходит по петле «туда и обратно», поэтому в формулу подставляется удвоенная длина жилы.
Сопротивление приборов
Берётся из паспорта устройства в ВА и пересчитывается в омы: Zпр = Sпр/I². Для счётчика СЭТ-4ТМ.03М это примерно 0,2 ВА.
Контактные сопротивления
Клеммники, переключения, накладки. Норма расчёта — 0,05 Ом при 2–3 приборах в цепи и 0,1 Ом при большем числе (ПУЭ, табл. 1.8.29).
Итог: Zфакт = Rжил(петля) + Zпр + Rконт, а S₂факт = I²·Zфакт, где I — номинальный вторичный ток (1 или 5 А).
Главная ошибка ручного расчёта
Часто в формулу подставляют длину кабеля как есть — и занижают нагрузку в два раза. Ток вторичной цепи проходит по одной жиле в одну сторону и по второй обратно, поэтому фактическое сопротивление жил вдвое больше расчётного по одной жиле. В примере ниже именно это различие даёт 3,2 против 5,0 ВА — и в большом проекте с сотней метров кабеля «потерянные» омы легко съедают весь запас обмотки.
Калькулятор вторичной нагрузки ТТ
Введите параметры цепи — калькулятор посчитает сопротивления и сравнит фактическую нагрузку с номинальной. Длина жилы указывается одножильная: петля учитывается автоматически.
Результат проверки
Введите параметры и нажмите «Рассчитать».
Расчёт упрощённый: индуктивная составляющая цепи не учитывается. Для окончательного протокола сверяйтесь с паспортными данными ТТ и кривой предельной кратности.
Пример расчёта из проекта ГОКС
Обмотка 0,5S терминала «Сириус-2-В» (ячейка №10): счётчик СЭТ-4ТМ.03М.01, кабель 2,5 мм² длиной жилы 10 м, контакты 0,05 Ом, вторичный ток 5 А.
| Составляющая | Расчёт | Значение |
|---|---|---|
| Сопротивление жил (петля 2×10 м) | 0,0175 × 20 / 2,5 | 0,140 Ом |
| Сопротивление приборов | 0,2 / 5² | 0,008 Ом |
| Контакты | — | 0,050 Ом |
| Итого Zфакт | 0,140 + 0,008 + 0,050 | 0,198 Ом |
| Нагрузка S₂факт | 5² × 0,198 | 4,95 ВА |
| Допустимо S₂ном | — | 10 ВА |
Условие 4,95 ≤ 10 выполняется с запасом около 2. Для защитной обмотки 10Р (15 ВА) запас ещё больше. При этом расчёт по одной жиле без петли дал бы 0,128 Ом и 3,2 ВА — расхождение с фактом больше трети.
Вторичная нагрузка и предельная кратность K₁₀
Для защитных обмоток 10Р проверка одной нагрузкой не заканчивается. Второе условие: K₁₀(Zфакт) ≥ Kрасч — предельная кратность при фактической нагрузке должна превышать расчётную кратность тока КЗ. Предельная кратность берётся из заводской кривой ТТ: чем больше нагрузка на вторичку, тем ниже K₁₀.
В проекте ГОКС для ТПОЛ-10-1500/5 расчётная кратность составляла 8,24, а предельная при фактической нагрузке — около 12,86. Запас есть, но он «живёт» ровно до тех пор, пока не добавляются приборы или удлиняется кабель. Поэтому при любом изменении схемы вторичных цепей проверку повторяют, а результат фиксируют в протоколе.
Откуда брать K₁₀
Кривые предельной кратности приводятся в паспорте ТТ и в каталогах завода-изготовителя. Нельзя брать K₁₀ при номинальной нагрузке и переносить его на фактическую: между 0,2 и 0,6 Ом разница бывает существенной. Если кривой нет — запросите у производителя.
Типичные ошибки при расчёте и наладке
- Расчёт по одной жиле без удвоения длины — занижение нагрузки в два раза.
- Забытые контактные сопротивления: 0,05–0,1 Ом — это 1,25–2,5 ВА на пяти амперах, что сопоставимо с нагрузкой самого прибора.
- Проверка измерительной обмотки 0,5S по нормам защитной 10Р и наоборот — классы имеют разные требования к точности и кратности.
- K₁₀ берётся при номинальной нагрузке вместо фактической — запас кратности оказывается мнимым.
- Прозвонка вторичных цепей без шунтирования: разрыв вторичной обмотки под током опасен для персонала и оборудования.
Частые вопросы
Какая норма вторичной нагрузки ТТ?
Фактическая нагрузка не должна превышать номинальную мощность обмотки: S₂факт ≤ S₂ном. Для защитных обмоток дополнительно проверяется предельная кратность: K₁₀(Zфакт) ≥ Kрасч.
Зачем удваивать длину кабеля в расчёте?
Потому что вторичный ток проходит по петле: по одной жиле — к прибору, по второй — обратно к ТТ. Сопротивление петли вдвое больше сопротивления одной жилы.
Что брать за сопротивление контактов?
По ПУЭ — 0,05 Ом при двух-трёх приборах в цепи и 0,1 Ом при большем числе. Эти значения учитывают переходные сопротивления клемм и накладок.
Что будет, если нагрузка превышает номинальную?
Растёт погрешность измерений, падает предельная кратность, ТТ насыщается при КЗ раньше — защита замедляется или отказывает. Решение: увеличить сечение жил, сократить длину трассы, перейти на ТТ с большей мощностью обмотки либо распределить приборы по другим обмоткам.
Смотрите также
Контекст применения расчёта — в статьях «Пусконаладка РЗА воздуходувной станции ГОКС» и «Испытания изоляции перед пуском: нормы для кабелей и двигателей».