Измерительные ТН. Режимы работы, классы точности, погрешности, схемы включения ТН. Конструкции ТН на напряжение до 35 кВ включительно. Обозначения.

Измерительным трансформатором напряжения называют трансформатор, предназначенный для преобразования напряжения до значения, удобного для измерения, и выполненный так, что вторичное напряжение трансформатора, увеличенное в К_ном раз, соответствует с требуемой точностью первичному напряжению (при изменении последнего в определенных пределах) как по модулю, так и по фазе. Множитель К_номпредставляет собой номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Применение трансформаторов напряжения обеспечивает безопасность для людей, соприкасающихся с измерительными приборами и реле, поскольку цепи высшего и низшего напряжения разделены, позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов, ’ обмоток реле для номинального напряжения 100 В, что упрощает производство и снижает стоимость.

Номинальный коэффициент трансформации равен отношению номинальных первичного и вторичного напряжений:

Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от ТТ работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

Погрешности трансформаторов напряжения.

Погрешности ТН зависят от размеров магнитопровода, магнитных свойств стали, конструкции обмотки, сечения проводов, а также от присоединенной нагрузки и первичного напряжения. Чтобы уменьшить погрешности ТН, выбирают меньшую плотность тока в обмотках и меньшую магнитную индукцию в магнитопроводе по сравнению с соответствующими значениями для силовых трансформаторов. Магнитное рассеяние у ТН значительно меньше, чем у силовых трансформаторов: напряжение КЗ составляет только 0, 4-1, 0 %.

Погрешности однофазных ТН могут быть определены аналитически из схемы замещения трансформатора

Вторичное напряжение трансформатора, увеличенное в К_номраз, несколько отличается от первичного напряжения как по модулю, так и по фазе вследствие потерь мощности в трансформаторе. Разность этих напряжений, отнесенная к первичному напряжению, представляет собой погрешность в напряжении:

Угол δ между векторами первичного и вторичного напряжений представляет собой угловую погрешность трансформатора. Последнюю считают положительной, если вектор вторичного напряжения опережает вектор первичною напряжения. Угловую погрешность принято выражать в минутах.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения - условное понятие, а именно: полная (кажущаяся) мощность внешней вторичной цепи, В·А, найденная в предположении, что напряжение у вторичных зажимов равно номинальному:

где Z - полное (кажущееся) сопротивление внешней цепи, присоединенной к вторичным зажимам, Ом.

Вместе со значением S₂должен быть указан коэффициент мощности цепи. Эти

две величины S₂и cosφ ₂ полностью определяют сопротивление внешней цепи и, следовательно, вторичную нагрузку трансформатора. По мере увеличения числа приборов, присоединенных кТН, сопротивление вторичной цепи уменьшается (поскольку приборы включены параллельно), однако нагрузка трансформатора увеличивается.

Под номинальной нагрузкой ТНпонимают наибольшую нагрузку, при которой погрешности не выходят за допустимые пределы, установленные для трансформаторов рассматриваемого класса.

Классы точности трансформаторов напряжения. В соответствии со значением допустимой погрешности при определенных условиях работы ТН разделены на четыре класса точности. Наименование класса соответствует наибольшей допустимой погрешности в напряжении, выраженной в процентах. Пределы погрешности в напряжении и угле отнесены к частоте 50 Г ц, первичному напряжению в пределах от 0, 8 до 1, 2 номинального, нагрузке в пределах от 0, 25 до 1, 0 номинальной и коэффициенту мощности 0, 8.

Таблица 16 1 Пределы погрешностей трансформаторов напряжения (ГОСТ 1983 - 77*)

Наименование класса точности	Наибольшая погрешность в напряжении, %	Наибольшая угловая погрешность, мин
0, 2	+0, 2
0, 5	+0, 5
	+ 1, 0
	+3, 0	Не нормируется

Трансформаторы напряжения класса точности 0, 2 применяют в качестве образцовых, а также для точных измерений в лабораториях. Трансформаторы, предназначенные для присоединения счетчиков, должны отвечать классу 0, 5. Для присоединения щитовых измерительных приборов используют трансформаторы классов 1, 0 и 3, 0. Требования, предъявляемые к трансформаторам для релейной защиты, зависят от вида защиты. Здесь используют трансформаторы классов 0, 5; 1, 0 и 3, 0.

В трехфазной системе измерению подлежат: линейные напряжения; напряжения относительно земли; напряжение нулевой последователь­ности, появляющееся при замыкании на землю. Линейные напряжения подводят к соответствующим обмоткам измерительных приборов и реле. Напряжения относительно земли и напряжение нулевой последовательности используют для релейной защиты, а также для сигнализации однофазных замыканий в сетях, где повреждения этого вида не подлежат автоматическому отключению и могут иметь место длительно (сети незаземленные и компенсированные). Для измерения перечисленных напряжений применяют однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения, включаемые соответствующим образом.

Три однофазных ТН, включенные по схеме звезда с заземленной нейтралью высшего напряжения. Эта схема получила широкое применение вследствие ее универсальности, в особенности в установках 35 кВ и выше. Обмотки однофазных трансформаторов могут быть изолированы на полное напряжение с одного конца. Второй конец обмоток подлежит заземлению. Это упрощает конструкцию трансформатора и снижает его стоимость. Схема позволяет измерить напряжения трех проводов относительно земли, а также три линейных напряжения. Последние получаются как разности соответствующих напряжений относительно земли.Напряжение нулевой последовательности может быть измерено с помощью дополнительных вторичных обмоток, подлежащих включению в разомкнутый треугольник. При нормальном состоянии сети напряжение у зажимов а_дх_дразомкнутого треугольника равно нулю, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктируемых в дополнительных об­мотках, равна нулю. При однофазном замыкании в сети у зажимов разомкну­того треугольника появляется напряже­ние, соответствующее тройному напря­жению нулевой последовательности, зна­чение которого зависит от системы рабочего заземления сети (относительное значение напряжения нулевой последова­тельности зависит от отношения резуль­тирующего напряжения нулевой после­довательности к результирующему на­пряжению прямой последовательности до места замыкания). Число витков на фазу дополнительной обмотки выби­рают с таким расчетом, чтобы при за­мыкании в сети напряжение у зажимов разомкнутого треугольника составляло около 100 В. Трансформаторы напря­жения, предназначенные для незаземленных или компенсированных сетей, где напряжение нулевой последовательности достигает фазного напряжения сети, имеют дополнительные обмотки с номи­нальным напряжением 100/3 В (на фазу). Трансформаторы, предназначенные для эффективно-заземленных сетей, имеют дополнительные обмотки с номиналь­ным напряжением 100 В на фазу, по­скольку ожидаемое напряжение нулевой последовательности здесь меньше.

 

Трехфазные ТН получили применение в установках с номинальным напряжением до 20 кВ включительно. При этих напряжениях они заменяют описанные выше группы из трех однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, при меньшей стоимости.

Трехфазные трансформаторы имеют пятистержневыемагнитопроводы броне­вого типа, обеспечивающие замыкание в них магнитных потоков нулевой последовательности, соответствующих системе напряжений и токов нулевой последовательности, возникающих при замыканиях на землю. С помощью трансформатора этого типа могут быть измерены напряжения проводов относи­тельно земли, линейные напряжения и напряжение нулевой последовательности в незаземленных и компенсированных сетях. Основные обмотки трансформа­тора имеют группу соединений Yо/Yо-12 с заземленными нейтралями. Дополни­тельные обмотки соединены в разомк­нутый треугольник. Схема на рис. справедлива в рассматриваемом случае.

Погрешность трехфазных трансфор­маторов напряжения больше погрешно­сти однофазных трансформаторов соот­ветствующей конструкции вследствие несимметрии магнитной системы. При несимметричной нагрузке погрешность в соответствии со сказанным выше увеличивается еще больше. В периоды работы сети с замкнутым на землю проводом трансформатор находится продолжительно в анормальных усло­виях. Погрешность его резко увеличива­ется вследствие увеличения магнитной индукции. По указанным причинам при­соединение счетчиков к трехфазному трансформатору напряжения не может быть рекомендовано. Для этой цели желательно иметь особую группу из двух однофазных трансформаторов, сое­диненных в неполный треугольник.

 

 

Два однофазных ТН, включенных в неполный тре­угольник.

Эта схема позво­ляет непосредственно измерить два ли­нейных напряжения U_ABи U_BC.Она целесообразна во всех случаях, когда основную нагрузку трансформаторов со­ставляют счетчики и ваттметры. Как известно, в трехфазной трехпроводной системе применяют счетчики и ватт­метры с двумя измерительными систе­мами. Токовые обмотки этих приборов принято присоединять к трансформа­торам тока, включенным в фазыА и С. При этом обмотки напряжения должны быть присоединены к зажимам транс­форматоров напряжения abи bс.

Такое единообразие в присоединении измерительных приборов облегчает мон­таж и проверку вторичных цепей и является общепринятым. Если к транс­форматорам напряжения присоединены только счетчики и ваттметры, они на­гружены одинаково. Векторы токов 1_а и /_с сдвинуты на угол 60°.Нагрузки и соответствующие погреш­ности могут быть легко определены. Необходимость в третьем трансформа­торе отпадает.

Рассматриваемая схема позволяет получить и третье линейное напряжение U_Ca = —( Uав — Uвс)- Однако при вклю­чении приборов к зажимам ас нагру­жаются оба трансформатора. При этом угловые сдвиги тока по отношению к соответствующим напряжениям неоди­наковы, что вызывает увеличение по­грешности. Поэтому присоединения при­боров к зажимам ас следует избегать.

Номинальное первичное напряжение трансформаторов должно соответство­вать линейному напряжению сети, а вторичное напряжение должно равняться 100 В. Первичные обмотки должны быть изолированы на полное напряжение с обоих концов. Отечественные заводы выпускают трансформаторы напряжения рассматриваемого типа для номиналь­ных напряжений до 35 кВ включительно.

Защитное заземление вторичных об­моток трансформаторов напряжения обеспечивает безопасность людей, сопри­касающихся с приборами, в случае про­боя изоляции с обмотки высшего на обмотку низшего напряжения. При на­личии нескольких электрически связан­ных обмоток достаточно заземлить одну из них, безразлично какую. В трехфазных схемах, как правило, заземляют нейтраль (рис. 16.5). При соединении однофазных трансформаторов в неполный треуголь­ник (рис. 16.6) заземляют средний (фаз­ный) провод. На работу измерительных приборов и реле защитное заземление не влияет.

Защита плавкими предохранителями. Для защиты трансформатора напряже­ния от коротких замыканий во вторичных цепях предусматривают плавкие предохранители на стороне низшего на­пряжения в незаземленных проводах. Трансформаторы напряжения до 35 кВ включительно снабжают также плавкими предохранителями со стороны высшего напряжения для защиты уста­новки от повреждений трансформатора. Применение получили токоограничи­вающие предохранители с кварцем. Чем выше напряжение сети и чем больше ожидаемый ток КЗ, тем сложнее конструкция плавких предохра­нителей. Для напряжений 110 кВ и выше плавкие предохранители с необходимой отключающей способностью отсут­ствуют. При этих напряжениях ограни­чиваются установкой на стороне высше­го напряжения разъединителей.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: