Видов первичных измерительных преобразователей тока много. В настоящее время в релейной защите основным видом является трансформатор тока [1, 2]. Он имеет ферромагнитный сердечник и две обмотки. Его первичная обмотка подключается к цепи измеряемого тока, а вторичная — к токовым обмоткам реле защиты. В качестве вторичного преобразователя часто используют трансреакторы. Они состоят из ферромагнитного сердечника с воздушным зазором и двух обмоток. По его первичной обмотке протекает измеряемый ток, а во вторичной индуцируется пропорциональная ему ЭДС.
Известно, что современные высоковольтные трансформаторы тока и трансреакторы имеют значительные размеры и стоимость из-за обеспечения необходимого класса изоляции первичной обмотки относительно сердечника и вторичной обмотки. На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току ΔI 10 %, а по углу δ — 7 % [1].
В то же время известно много других методов измерения токов в проводниках, которые позволяют использовать для этого более простые и дешевые устройства.
То есть вопрос о переходе с трансформаторов тока на другие датчики тока настолько значителен, что в 2001 году он рассматривался специально на 38-й сессии СИГРЭ в Париже на заседании, посвященном теме замены трансформаторов тока новыми датчиками тока и влиянию их на проектирование защит. Однако вопрос такого перехода невозможен без анализа достоинств и недостатков всех наиболее известных способов контроля тока в проводниках, что и осуществляется в этой работе.
Магнитные трансформаторы тока (МТТ) предназначены для питания токовых цепей релейной защиты в установках высокого напряжения [1, 3]. Схематическое изображение использования МТТ приведено на рис. 1, где по проводу 1 высокого напряжения протекает подлежащий контролю ток i (t), который создает магнитное поле и индуктирует в обмотке 2 МТТ электродвижущую силу e (t).