Инструментални трансформатори на напрежение
Предназначение и принцип на действие на трансформатора на напрежение
Трансформаторът за измервателно напрежение се използва за намаляване на високото напрежение, подавано в променливотокови инсталации до измервателни уреди и релета за защита и автоматизация.
За директна връзка с високо напрежение ще са необходими много тромави устройства и релета поради необходимостта от тяхното изпълнение с изолация с високо напрежение. Производството и използването на такова оборудване е практически невъзможно, особено при напрежение 35 kV и повече.
Използването на трансформатори на напрежение позволява използването на стандартни измервателни уреди за измерване на високо напрежение, разширявайки техните граници на измерване; релейните бобини, свързани чрез трансформатори на напрежение, също могат да имат стандартни версии.
Освен това трансформаторът на напрежение изолира (отделя) измервателните уреди и релета от високото напрежение, като по този начин гарантира безопасността на тяхното обслужване.
Трансформаторите на напрежение се използват широко в електрически инсталации с високо напрежение, точността зависи от тяхната работа електрически измервания и измерване на електроенергия, както и надеждността на релейната защита и аварийната автоматизация.
Трансформаторът за измервателно напрежение, според принципа на проектиране, не се различава от понижаващ трансформатор на захранването… Състои се от стоманена сърцевина, състояща се от електрически стоманени ламаринени плочи, първична намотка и една или две вторични намотки.
На фиг. 1, а показва схема на трансформатор на напрежение с една вторична намотка. Към първичната намотка се прилага високо напрежение U1, а към вторичното напрежение U2 е свързано измервателно устройство. Началото на първичната и вторичната намотки е маркирано с буквите А и а, краищата — с Х и х. Такива обозначения обикновено се прилагат към тялото на трансформатора на напрежение до клемите на неговите намотки.
Съотношението на номиналното напрежение на първичното към вторичното номинално напрежение се нарича номинално напрежение. коефициент на трансформация трансформатор на напрежение Kn = U1ном / U2ном
Ориз. 1. Схема и векторна диаграма на трансформатора на напрежение: а — диаграма, б — векторна диаграма на напрежението, в — векторна диаграма на напрежението
Когато трансформатор на напрежение работи без грешки, неговото първично и вторично напрежение съвпадат по фаза и съотношението на техните стойности е равно на Кн. При коефициент на трансформация Кn = 1 напрежение U2= U1 (Фиг. 1, в).
Легенда: З — един терминал е заземен; O — еднофазен; Т — трифазен; K — каскадна или с компенсационна намотка; F — s порцеланова външна изолация; М — масло; C — сух (с въздух изолация); E — капацитивен; D е делител.
Клемите на първичната намотка (HV) са обозначени A, X за еднофазни и A, B, C, N за трифазни трансформатори. Основни изводи вторичната намотка (LV) са съответно означени a, x и a, b, c, N, изводи на вторичната допълнителна намотка — ад техенд.
Начало първичните и вторичните намотки са свързани съответно към клемите А, B, C и a, b, c. Основните вторични намотки обикновено са свързани в звезда (група връзки 0), допълнителни — според схемата с отворена делта. Както знаете, при нормална работа на мрежата напрежението на клемите допълнителна намотка близо до нула (дисбалансно напрежение Unb = 1 — 3 V), а за земни разломи е равна на три пъти стойността на 3UО напрежение с нулева последователност UО фаза.
В мрежа със заземен неутрал максималната стойност е 3U0 равно на фазово напрежение, с изолирано — тройнофазно напрежение стрес. Съответно се извършват допълнителни намотки номинално напрежение Unom = 100 V и 100/3 V.
Номинално напрежение TV е номиналното му напрежение първична намотка; тази стойност може да се различава от изолационния клас. Номиналното напрежение на вторичната намотка се приема 100, 100/3 и 100/3 V. Обикновено трансформаторите на напрежение работят в режим ход на празен ход.
Инструментални трансформатори на напрежение с две вторични намотки
Трансформаторите на напрежение с две вторични намотки, в допълнение към захранването на измервателни уреди и релета, са предназначени за работа на устройства за сигнализиране на земни повреди в мрежа с изолирана неутрала или за защита от земни повреди в мрежа със заземена неутрала.
Схема на трансформатор на напрежение с две вторични намотки е показана на фиг. 2, а. Клемите на втората (допълнителна) намотка, използвани за сигнализация или защита в случай на земни повреди, са обозначени ad и xd.
На фиг. 2.6 показва диаграма на включването на три такива трансформатора на напрежение в трифазна мрежа. Първичната и основната вторични намотки са свързани със звезда. Нулата на първичната намотка е заземена. Три фази и нула могат да бъдат приложени към измервателни уреди и релета от основните вторични намотки. Допълнителни вторични намотки са свързани с отворена делта. От тях сумата от фазовите напрежения и на трите фази се подава към сигнализиращите или защитните устройства.
При нормална работа на мрежата, в която е свързан трансформаторът на напрежение, тази сума на вектора е нула. Това може да се види от векторните диаграми на фиг. 2, c, където Ua, Vb и Uc са векторите на фазовите напрежения, приложени към първичните намотки, a Uad, Uбd и Ucd — вектори на напрежението на първичната и вторичната допълнителна намотка. напрежения на вторичните допълнителни намотки, съвпадащи по посока с векторите на съответните първични намотки (същите като на фиг. 1, в).
Ориз. 2. Трансформатор на напрежение с две вторични намотки. а — диаграма; б — включване в трифазна верига; в — векторна диаграма
Сумата от вектори Uad, Uбd и Ucd са получени чрез комбинирането им съгласно схемата за свързване на допълнителни намотки, докато се приема, че стрелките на векторите както на първично, така и на вторично напрежение съответстват на началото на намотките на трансформатора.
Полученото напрежение 3U0 между края на намотката на фаза С и началото на намотката на фаза А в диаграмата е нула.
При реални условия обикновено на изхода на отворена делта има незначително напрежение на дисбаланс, което не надвишава 2 до 3% от номиналното напрежение. Този дисбаланс се създава от винаги съществуващата незначителна асиметрия на напреженията на вторичната фаза и леко отклонение на формата на тяхната крива от синусоидата.
Напрежението, гарантиращо надеждната работа на релетата, приложени към отворената триъгълна верига, се появява само в случай на неизправности на земята от страната на първичната намотка на трансформатора на напрежение. Тъй като земните повреди са свързани с преминаването на ток през неутралата, полученото напрежение на изхода на отворената делта според метода на симетрични компоненти се нарича напрежение с нулева последователност и се обозначава 3U0. В това обозначение числото 3 показва, че напрежението в тази верига е сума от три фази. Обозначението 3U0 се отнася и за отворената делта изходна верига, приложена към аларменото или защитното реле (фиг. 2.6).
Ориз. 3. Векторни диаграми на напреженията на първичните и вторичните допълнителни намотки с еднофазна земна повреда: а — в мрежа със заземена неутрала, б — в мрежа с изолирана неутрала.
Напрежението 3U0 има най-високата стойност при еднофазна земна повреда. Трябва да се има предвид, че максималната стойност на напрежението 3U0 в мрежа с изолирана неутрала е много по -висока, отколкото в мрежа със заземена неутрала.
Общи схеми за превключване на трансформатори на напрежение
Най -простата схема, използваща една еднофазен трансформатор на напрежениепоказано на фиг. 1, а, се използва при стартиране на шкафове на двигатели и в точки на превключване 6-10 kV за включване на волтметъра и релето за напрежение на AVR устройството.
Фигура 4 показва схемите на свързване за еднофазни трансформатори на напрежение с една намотка за захранване на трифазни вторични вериги. Група от три звездни еднофазни трансформатора, показани на фиг. 4, а, се използва за захранване на измервателни уреди, измервателни уреди и волтметри за наблюдение на изолацията в електрически инсталации от 0,5-10 kV с изолирана неутрала и неразклонена мрежа, където не се изисква сигнализиране за възникване на еднофазни заземявания.
За да се открие «земя» на тези волтметри, те трябва да покажат величината на първичните напрежения между фазите и земята (виж векторната диаграма на фиг. 3.6). За тази цел нулата на HV намотките се заземява и волтметрите се включват към напреженията на вторичната фаза.
Тъй като в случай на еднофазни земни повреди, трансформаторите на напрежение могат да бъдат под напрежение за дълго време, тяхното номинално напрежение трябва да съответства на напрежението от първа линия към линия. В резултат на това в нормален режим, когато работи при фазово напрежение, мощността на всеки трансформатор, а следователно и на цялата група, намалява с √3 веднъж.Тъй като веригата има нулеви вторични намотки заземени, вторичните предпазители са инсталирани и в трите фази.
Ориз. 4. Схеми на свързване на еднофазни измервателни трансформатори на напрежение с една вторична намотка: а — верига звезда -звезда за електрически инсталации от 0,5 — 10 kV с изолирана нула, b — отворена триъгълна верига за електрически инсталации 0,38 — 10 kV, c — същото за електрически инсталации 6 — 35 kV, d — включване на трансформатори на напрежение 6 — 18 kV съгласно схемата триъгълна звезда за захранване на ARV устройствата на синхронни машини.
На фиг. 4,6 и трансформатори на напрежение, предназначени за захранване на измервателни устройства, измервателни уреди и релета, свързани към фазово-фазово напрежение, са свързани в отворена триъгълна верига. Тази схема осигурява симетрично напрежение между линии Uab, Ubc, U° Сa при работа на трансформатори на напрежение във всеки клас на точност.
Функция отворена триъгълна верига това е недостатъчно използване на силата на трансформаторите, тъй като мощността на такава група от два трансформатора е по -малка от мощността на група от три трансформатора, свързани в пълен триъгълник не с 1,5 пъти, а от √3 веднъж.
Диаграмата на фиг. 4, б се използва за захранване на неразклонени вериги за напрежение на електрически инсталации 0,38 -10 kV, което позволява заземяването на вторичните вериги да се монтира директно към трансформатора на напрежение.
Във вторичните вериги на схемата, показана на фиг. 4, c, вместо предпазители, е инсталиран двуполюсен прекъсвач, когато се задейства, контактът на блока затваря сигналната верига «прекъсване на напрежението»… Заземяването на вторичните намотки се извършва върху щита във фаза В, който допълнително се заземява директно към трансформатора на напрежението чрез предпазител за повреда. Превключвателят осигурява изключване на вторичните вериги от трансформатора на напрежение с видим прекъсване. Тази схема се използва в електрически инсталации 6 — 35 kV при захранване на разклонени вторични вериги от два или повече трансформатора на напрежение.
На фиг. 4, g трансформатори на напрежение са свързани според делта веригата — звезда, осигуряваща напрежение на вторичната линия U = 173 V, което е необходимо за захранване на устройства за автоматично управление на възбуждането (ARV) на синхронни генератори и компенсатори. За да се увеличи надеждността на работата на ARV, предпазителите във вторичните вериги не са инсталирани, което е разрешено ПУЕ за неразклонени вериги за напрежение.
Вижте също: Схеми на свързване на измервателни трансформатори на напрежение