Материал: Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Погрешности зависят от cos φ и величины нагрузки трансформатора напряжения (рис.4.1). Следовательно, для работы трансформатора напряжения с минимальной погрешностью необходима определённая величина вторичной нагрузки. Рекомендованные характеристики процентного изменения вторичного напряжения трансформатора, соответствующие cos φ= =0,8 вторичной нагрузки, приведены на рис. 4.2 [6]. Верхняя характеристика соответствует приложенному первичному напряжению 0,8 U_НОМ; нижняя - напряжению 1,2 U_НОМ. Характеристики приведены для трансформатора, имеющего высший класс точности 0,2. Прямоугольник АВСD характеризует предельно допускаемую зону погрешности трансформатора напряжения при изменении вторичной нагрузки от 0,25 до номинального значения. Пределы активно-индуктивной нагрузки для работы трансформатора напряжения в классе точности при cos φ = 0,8 определяется от

до ,

где S_НОМ -- номинальная мощность трансформатора в данном классе точности, В·А;_1НОМ - номинальное первичное напряжение трансформатора, В;₁ - значение первичного напряжения, подведённого к трансформатору, которое должно находится в диапазоне 0,8 - 1,2 U_НОМ, В.

Величина номинальной мощности S_НОМ зависит от класса точности. Например, для класса точности 1 она примерно в четыре раза больше чем для класса точности 0,2 (см. рис. 4.2).

Трансформаторы напряжения имеют 4 класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.

.2 Конструкции трансформаторов напряжения

Классификация трансформаторов напряжения [6].

Род установки:

а) внутренний, для установки в помещении;

б) наружный, для установки вне помещения,

в) встроенные, для установки внутри КРУЭ.

По числу фаз:

а) однофазный (О);

б) трёхфазный (Т).

По наличию или отсутствию заземления вывода «Х» первичной обмотки:

а) заземляемый (з);

б) незаземляемый.

По принципу действия:

а) электромагнитный;

б) с ёмкостным делитель;

в) оптический.

По числу ступеней трансформации:

а) электромагнитный однокаскадный;

б) электромагнитный каскадный (К).

По наличию компенсационной обмотки или обмотки для контроля изоляции сети:

а) трёх фазный с дополнительными обмотками для контроля изоляции сети (И);

б) трёх фазный с компенсационными обмотками (К).

По виду изоляции:

а) воздушно-бумажная (С);

б) литая (Л);

в) залитая битумным компаундом (К);

г) с фарфоровой покрышкой (Ф);

д) масляная (М);

г) газовая (Г).

По особенностям конструктивного исполнения:

а) защищённое исполнение (З);

б) водозащищённое исполнение (В);

г) с встроенным предохранителем (П);

д) антирезонансная конструкция (А).

Примеры обозначений трансформаторов напряжения.

НТС-6 - трансформатор напряжения, трёхфазный, с сухой изоляцией, номинальное напряжение 6 кВ.

НОМ - трансформатор напряжения, однофазный, маслонаполненный.

ЗНОМ - один из выводов первичной обмотки заземлён, трансформатор напряжения, однофазный, маслонаполненный.

НОЛ- трансформатор напряжения, однофазный, с литой изоляцией.

ЗНОЛ - один из выводов первичной обмотки заземлён, трансформатор напряжения, однофазный, с литой изоляцией.

НАМИ - трансформатор напряжения, антирезонансный, маслонаполненный, для контроля изоляции.

Параметры антирезонансных трансформаторов напряжения НАМИ не позволяют возникнуть резонансным колебаниям в сети. У этих трансформаторов напряжения в 3-4 раза снижена номинальная индукция в магнитопроводе и соответственно увеличено число витков первичной обмотки. Это обеспечило устойчивость трансформатора к повышению фазных напряжений до (3-4)U_НОМ, возникающих при феррорезонансе ёмкости сети с индуктивностью трансформаторов. Антирезонансные свойства НАМИ в основном обеспечиваются компенсационной обмоткой, соединённой в треугольник и замкнутой накоротко. При однофазных замыканиях на землю напряжение нулевой последовательности на ёмкостях сети разряжается через компенсационную обмотку [7].

НДЕ - трансформатор напряжения с ёмкостным делителем напряжения.

Ёмкостный делитель напряжения состоит из конденсаторов С1 и С2. Напряжение на конденсаторе С2 порядка 10-15 кВ (рис. 4.3). Заградитель не пропускает токи высокой частоты каналов связи, телемеханики и релейной защиты во вторичные цепи трансформатора напряжения. Для уменьшения угловой погрешности, вызванной наличием в цепи конденсаторов, применяется индуктивный реактор. Для предупреждения феррорезонанса во вторичной обмотке устанавливается демпфирующее устройство.

НКФ - трансформатор напряжения, каскадный, в фарфоровой покрышке.

Первичная обмотка в целях уменьшения изоляции имеет несколько каскадов (частей) и столько же магнитопроводов (рис. 4.4). Число каскадов определяется классом напряжения трансформатора. Каждый трансформатор каскада имеет изоляцию на 1/N часть напряжения сети, где N - число ступеней. Концы пер-вичных обмоток каждого каскада присоединены к соответствующим магнитопроводам. Для равномерного распределения нагрузки между первичными обмотками служат дополнительные обмотки 2.

измерительный трансформатор ток напряжение

В оптическом трансформаторе напряжения, представленном на рис. 4.5, электроннооптический блок 5 посылает световые сигналы через оптическое волокно 4 в поляризатор 2. Световой сигнал, поднимаясь вверх, проходит через кристаллы (ячейки Поккельса) 3, расположенные в трёх точках внутри высоковольтной изоляции. Когда световой сигнал проходит через кристалл, электрическое поле в поляризаторе 2, расположенном вокруг токоведущего проводника 1, изменяет его круговую поляризацию на эллиптическую. В электроннооптическом блоке измеряется отношение выходных сигналов относительно каждой оси X и Y, т.е. эллиптичность светового сигнала. Этим достигаются точные измерения электрического поля.

.3 Схемы соединений трансформаторов напряжения

В сетях с глухо- и эффективнозаземлённой нейтралью применяются однофазные трансформаторы напряжения. Первичные обмотки соединяются в звезду и выполняются на фазное напряжение U_Ф соответствующей сети. Фазные напряжения основных вторичных обмоток, соединённых в звезду, выполняются на напряжение  В (рис.4.6). Фазные напряжения дополнительных вторичных обмоток, соединённых в разомкнутый треугольник, равны 100/3 В. Нейтраль первичной обмотки заземляется для измерения фазного напряжения по отношению к земле. По технике безопасности заземляются обе вторичные обмотки, чтобы при повреждении изоляции высокое напряжение не появилось на вторичных обмотках. Как правило, заземляется конец вторичной обмотки фазы В. В ПУЭ допускается заземлять нейтраль вторичной обмотки, соединённой в звезду.

В сетях с изолированной нейтралью применяются две схемы соединения обмоток. Основной является схема, показанная на рис. 4.6. Она используется для подключения защит, приборов и контроля замыкания на землю. Кроме того, применяется схема соединения обмоток двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник (рис. 4.7.). Она используется для подключения счётчиков. Первичные обмотки выполняются на линейные напряжения U_Л, а вторичные - на напряжения 100 В.

В сети с изолированной нейтралью заземляется нейтраль первичной обмотки у трансформатора напряжения. В виду очень большого сопротивления первичной обмотки трансформатора напряжения режим сети от этого не изменяется. При металлическом замыкании на землю или через переходное сопротивление, например фазы С, не происходит короткого замыкания. Линейные напряжения между фазами не изменяются. Таким образом, при замыкании на землю у потребителей не происходит изменения напряжения.

У трансформатора напряжения (рис.4.6) при замыкании фазы С на землю первичная обмотка фазы С будет замкнута накоротко, так как соединяются точки 1-6-5-4. При этом первичные обмотки фаз В и А подключаются на линейные напряжения соответственно ВС и АС между точками 2-4,5,6 и 3-4,5,6. Следовательно, во вторичной обмотке фазы С фазное напряжение равно нулю, а фазные напряжения В и А равны линейным напряжениям. Линейные напряжения во вторичных цепях не изменяются, так как остаются постоянными первичные линейные напряжения.

В дополнительной вторичной обмотке, соединённой в разомкнутый треугольник, суммируются три фазных напряжения. При отсутствии замыкания на землю сумма трёх симметричных фазных напряжений равна нулю. Если в сети произошло замыкание на землю, то появляются симметричные составляющие напряжения нулевой последовательности и на выводах разомкнутого треугольника появляется напряжение 3U_О. При металлическом замыкании на землю напряжение 3U_О на разомкнутом треугольнике достигает 100 В. Таким образом, появление напряжения на обмотке, соединённой в разомкнутый треугольник, сигнализирует о замыкании на землю. По вольтметрам, подключённым к фазным напряжениям, определяют повреждённую фазу, а также качественно величину переходного сопротивления в месте повреждения.

5. ИСПЫТАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

.1 Изучение режимов работы трансформаторов напряжения

Рассматриваются режимы трансформатора напряжения, подключённого к сети с изолированной нейтралью на напряжение 6-35 кВ. Трансформатор напряжения имеет одну первичную обмотку, соединённую в звезду, и две вторичные обмотки, соединённые в звезду и разомкнутый треугольник. К вторичным обмоткам, соединённым в звезду, подключаются три вольтметра на фазные напряжения. Четвёртый вольтметр через переключатель подключается на линейные напряжения. К обмотке, соединённой в разомкнутый треугольник, подключаются вольтметр V_О и табло «Земля».

На стенде с помощью кнопок создают металлическое замыкание и замыкание на землю через переходное сопротивление при замкнутой и разомкнутой нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения.

.2 Контроль состояния изоляции трансформатора напряжения

Одним из способов контроля состояния изоляции является определение сопротивление изоляции обмоток трансформатора напряжения по отношении к корпусу и между собой. Для контроля используется мегомметр, который подаёт высокое напряжение на обмотки. При проведении измерений необходимо предотвратить появление высокого напряжения на обмотках трансформатора. Для этого производится закорачивание обмоток трансформатора. Схема проведения испытаний трёх обмоточного трансформатора напряжения приведена на рис. 5.1.

6. ПОРЯДОК ИЗУЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

На стенде (рис. 6.1) измеряются по вольтметрам напряжения на вторичных обмотках трансформатора напряжения. Подключение вольтметра к разным линейным напряжениям производится переключателем П. С помощью ключа К1 замыкается нейтраль первичной обмотки трансформатора напряжения. При замкнутом ключе К2 создаётся металлическое замыкание на землю, а при замыкании ключа К3 - замыкание на землю через переходное сопротивление.

Порядок изучения трансформатора напряжения:

а) нормальный режим работы сети, нейтраль трансформатора напряжения разомкнута (ключи К1 - К3 - отключены);

б) нормальный режим работы сети, нейтраль трансформатора напряжения замкнута на землю (ключ К1 - включён, К2, К3 - отключены);

в) замыкание в сети через переходное сопротивление, нейтраль трансформатора напряжения разомкнута (ключ К3 - включён, К1, К2 - отключены);

г) замыкание в сети через переходное сопротивление, нейтраль трансформатора напряжения замкнута (ключи К1, К3 - включены, К2 - отключён);

д) металлическое замыкание в сети, нейтраль трансформатора напряжения замкнута (ключи К1, К2 - включены, К3 - отключён).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. Для вузов/ А. А. Васильев, И. П. Крючков, Е. Ф. Наяшков и др.; Под ред. А. А. Васильева. - 3-изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1990. - 576 с.

. Рожкова, Лиида Дмитриевна. Электрооборудование станций и подстанций: учеб. для техникумов/Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 546 с.

. ГОСТ 7746-2001. Трансформаторы тока. Общие технические условия - М.: Изд-во Стандартинформ. 2001.

. Методы диагностирования измерительных трансформаторов тока: методическое пособие/ В. А. Савельев, А. Г. Соколов; Федеральное агенство по образованию, ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», - Иваново. 2005. - 136 с.

. Объём и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45.- 51.300.-.97. М.: ЭНАС, 1998 г. - 255 с.

. ГОСТ 1983-2001. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия - М.: Изд-во Стандартинформ. 2001.

. К. Кадомская, О. Лаптев. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Эффективность применения. /Новости электротехники. 2006. - 6(42).