Измервателни трансформатори на напрежение във вериги за релейна защита и автоматизация

В тази статия е написано как токовете на огромни количества захранващо оборудване с високо напрежение се моделират с висока точност за безопасна употреба в вериги за релейна защита — Измервателни токови трансформатори във вериги за релейна защита и автоматизация.

Той също така описва как да преобразувате напрежения в десетки и стотици киловолта, за да контролирате работата на устройствата за релейна защита и автоматизация въз основа на два принципа:

1. трансформация на електричество;

2. капацитивно разделяне.

Първият метод дава възможност за по -точно показване на векторите на първичните величини и поради това е широко разпространен. Вторият метод се използва за наблюдение на специфична фаза на мрежовото напрежение 110 kV в байпасните шини и в някои други случаи. Но през последните години той намира все повече приложение.

Как се правят и работят трансформаторите на напрежение на инструмента

Основната фундаментална разлика между измервателните трансформатори на напрежение (VT) от токови трансформатори (CT) е, че те, както всички модели на захранване, са проектирани за нормална работа без късо съединение на вторичната намотка.

В същото време, ако силовите трансформатори са проектирани да предават транспортираната мощност с минимални загуби, тогава измервателните трансформатори за напрежение са проектирани с цел високо прецизно повторение в скалата на първичните вектори на напрежението.

Принципи на работа и устройства

Дизайнът на трансформатор на напрежение, подобно на токов трансформатор, може да бъде представен от магнитна верига с две намотки, навити около него:

• първичен;

• втори.

Специални марки стомана за магнитната верига, както и металът на техните намотки и изолационния слой са избрани за най -точно преобразуване на напрежението с най -ниски загуби. Броят на завъртанията на първичната и вторичната намотки се изчислява така, че номиналната стойност на напрежението линия към линия с високо напрежение, приложено към първичната намотка, винаги се възпроизвежда като вторична стойност от 100 волта със същата посока на вектор за системите сглобени с неутрално заземени.

Ако първичната верига за предаване на мощност е проектирана с изолирана неутрала, тогава 100 / √3 волта ще присъстват на изхода на измервателната намотка.

За да се създадат различни методи за симулиране на първични напрежения върху магнитната верига, могат да бъдат разположени не една, а няколко вторични намотки.

VT комутационни вериги

Инструменталните трансформатори се използват за измерване на линейни и / или фазови първични величини. За да направите това, намотките за захранване включват между:

• линейни проводници за управление на напреженията на линията;

• шина или проводник и земя, за да вземете фазовата стойност.

Важен защитен елемент на измервателните трансформатори за напрежение е заземяването на корпуса им и вторичната намотка. На него се отделя повишено внимание, защото когато изолацията на първичната намотка се разпадне към корпуса или към вторичните вериги, в тях ще се появи потенциал за високо напрежение, което може да нарани хора и да изгори оборудване.

Преднамереното заземяване на корпуса и една вторична намотка водят този опасен потенциал към земята, което предотвратява по -нататъшното развитие на аварията.

1. Електрическо оборудване

Пример за свързване на трансформатор за измерване на напрежение в 110 киловолтова мрежа е показан на снимката.

Тук е подчертано, че захранващият проводник на всяка фаза е свързан чрез разклонение към клемата на първичната намотка на нейния трансформатор, разположена върху обща заземена стоманобетонна опора, издигната на безопасна за електрическия персонал височина.

Корпусът на всеки измервателен VT с втория извод на първичната намотка е заземен директно върху тази платформа.

Изходите на вторичните намотки са сглобени в клемна кутия, разположена в долната част на всеки VT. Те са свързани към проводниците на кабелите, събрани в електроразпределителна кутия, разположена наблизо, на височина, удобна за обслужване от земята.

Той не само превключва веригата, но също така инсталира автоматични превключватели на вериги за вторично напрежение и превключватели или блокове за извършване на оперативно превключване и извършване на безопасна поддръжка на оборудването.

Събраните тук шини за напрежение се подават към устройствата за релейна защита и автоматизация със специален захранващ кабел, който подлежи на повишени изисквания за намаляване на загубите на напрежение. Този много важен параметър на измервателните вериги е разгледан в отделна статия тук — Загуба и спад на напрежението

Кабелните трасета за измерване на VT също са защитени от метални кутии или стоманобетонни плочи от случайни механични повреди, точно като CT.

Друга възможност за свързване на трансформатор за измерване на напрежение от тип NAMI, разположен в 10 kV мрежова клетка, е показана на снимката по -долу.

Трансформаторът на напрежение от страната на високо напрежение е защитен със стъклени предпазители във всяка фаза и може да бъде отделен от ръчния задвижващ механизъм от захранващата верига за проверка на производителността.

Всяка фаза на първичната мрежа е свързана със съответния вход на намотката за захранване. Проводниците на вторичните вериги се извеждат с отделен кабел към клемния блок.

2. Вторични намотки и техните вериги

По -долу е показана проста схема за свързване на един трансформатор към мрежовото напрежение на захранващата верига.

Този дизайн може да се намери във вериги до 10 kV включително. Той е защитен от всяка страна с предпазители със съответната мощност.

В мрежа 110 kV такъв трансформатор на напрежение може да бъде инсталиран в една фаза на системата на байпасната шина, за да се осигури синхронен контрол на свързаните свързващи вериги и SNR.

На вторичната страна се използват две намотки: основната и допълнителната, които осигуряват изпълнението на синхронния режим, когато прекъсвачите се управляват от блоковата платка.

За да свържете трансформатора на напрежение към две фази на системата на байпасната шина при управление на прекъсвачите от основната платка, се използва следната схема.

Тук към вторичния вектор «kf», образуван от предишната схема, се добавя векторът «uk».

Следващата схема се нарича «отворен триъгълник» или непълна звезда.

Тя ви позволява да симулирате система от две или три фазови напрежения.

Свързването на три трансформатора на напрежение по схемата с пълна звезда има най -големи възможности. В този случай можете да получите както всички фазови, така и линейни напрежения във вторичните вериги.

Поради тази възможност тази опция се използва на всички критични подстанции, а вторичните вериги за такива VT се създават с два вида намотки, включени според звездната и триъгълната верига.

Дадените схеми за включване на намотките са най -типичните и далеч не единствените. Съвременните измервателни трансформатори имат различни възможности и са направени определени корекции в схемата на проектиране и свързване за тях.

Класове на точност на трансформатори за измерване на напрежение

За да се определят грешки в метрологичните измервания, VT се ръководят от еквивалентна схема и векторна диаграма.

Този доста сложен технически метод дава възможност да се определят грешките на всяко измерване на VT по отношение на амплитудата и ъгъла на отклонение на вторичното напрежение от първичното и да се определи клас на точност за всеки тестван трансформатор.

Всички параметри се измерват при номинални натоварвания във вторичните вериги, за които се създава VT. Ако те бъдат надвишени по време на работа или проверка, тогава грешката ще надхвърли стойността на номиналната стойност.

Трансформаторите за измервателно напрежение имат 4 класа на точност.

Класове на точност на трансформатори за измерване на напрежение

Класове на точност на измерване на VT Максимални граници за допустими грешки FU,% δU, мин 3 3,0 не е дефинирано 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 10

Клас № 3 се използва в модели, работещи в устройства за релейна защита и автоматизация, които не изискват висока точност, например за задействане на алармени елементи за възникване на дефектни режими в силовите вериги.

Най-висока точност от 0,2 притежават инструментите, използвани за критични високоточни измервания при настройка на сложни устройства, провеждане на тестове по време на приемане, настройка на автоматичен контрол на честотата и други подобни работи. VT с класове на точност 0,5 и 1,0 най-често се инсталират на оборудване с високо напрежение за прехвърляне на вторично напрежение към разпределителни табла, измервателни уреди за контрол и уреждане, релейни комплекти от блокировки, защити и синхронизация на вериги.

Метод за изтегляне на капацитивно напрежение

Принципът на този метод се състои в обратно пропорционално освобождаване на напрежение върху верига от кондензаторни плочи с различен капацитет, свързани последователно.

След изчисляване и избор на рейтингите на кондензаторите, свързани последователно с фазовото напрежение на шините или линията Uph1, е възможно да се получи на крайния кондензатор C3 вторичната стойност Uph2, която се отстранява директно от контейнера или чрез трансформатор устройство, свързано за улесняване на настройките с регулируем брой намотки.

Характеристики на работа на измервателни трансформатори на напрежение и техните вторични вериги

Изисквания за монтаж

От съображения за безопасност всички вторични вериги на VT трябва да бъдат защитени. автоматични прекъсвачи тип AP-50 и заземени с медна жица с напречно сечение най -малко 4 мм кв.

Ако в подстанцията се използва система с двойна шина, тогава веригите на всеки измервателен трансформатор трябва да бъдат свързани чрез релейната верига на повторителите на позицията на разединителя, което изключва едновременното подаване на напрежение към едно релейно защитно устройство от различни VT.

Всички вторични вериги от терминалния възел VT до устройствата за релейна защита и автоматизация трябва да се извършват с един захранващ кабел, така че сумата от токовете на всички жила да е равна на нула. За целта е забранено:

• отделни шини «B» и «K» и ги комбинирайте за съвместно заземяване;

• свържете шина “B” към устройства за синхронизация чрез контакти на ключове, ключове, релета;

• превключете шината «B» на броячите с RPR контактите.

Оперативно превключване

Цялата работа с експлоатационното оборудване се извършва от специално обучен персонал под надзора на длъжностни лица и съгласно формулярите за превключване. За тази цел прекъсвачи, предпазители и автоматични превключватели са инсталирани във веригите на трансформатора на напрежение.

Когато определен участък от вериги за напрежение бъде изведен от работа, трябва да се посочи методът за проверка на извършената мярка.

Периодична поддръжка

По време на работа вторичните и първичните вериги на трансформаторите са подложени на различни периоди на проверка, които са обвързани с времето, изминало след пускането на устройството в действие и включват различен обхват на електрическите измервания и почистването на оборудването от специално обучен ремонтен персонал.

Основната неизправност, която може да се прояви във веригите за напрежение по време на тяхната работа, е възникването на токове на късо съединение между намотките. Най -често това се случва, когато електротехниците не работят внимателно в съществуващите вериги за напрежение.

В случай на случайно късо съединение на намотките, защитните прекъсвачи, разположени в клемната кутия на измервателния VT, се изключват, а веригите за напрежение, захранващи захранващите релета, комплекти блокировки, синхронизъм, защити от разстояние и други устройства изчезват.

В този случай е възможно фалшиво задействане на съществуващи защити или неизправност на тяхната работа в случай на неизправности в първи контур. Такива къси съединения трябва не само бързо да бъдат елиминирани, но и включени всички автоматично деактивирани устройства.

Измервателните трансформатори на ток и напрежение са задължителни във всяка електрическа подстанция. Те са необходими за надеждната работа на устройствата за релейна защита и автоматизация.