Трансформаторы напряжения: принцип действия, параметры

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точностьэлектрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

Трансформатор напряжения понижает высокое напряжения до стандартного значения 100 или 100√3. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.1: первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а к вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен.

Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Рисунок 1 - Схема включения трансформатора напряжения:
1 - первичная обмотка;

2 - магнитопровод;

3 - вторичная обмотка.

Номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения определяется следующим выражением:

где U_1ном и U_2ном - номинальные первичное и вторичное напряжения.

Чем меньше нагружена вторичная обмотка трансформатора напряжения (то есть чем ближе режим к режиму холостого хода либо, другими словами, чем больше сопротивление цепи вторичной обмотки), тем фактический коэффициент трансформации К_U ближе к номинальному значению. Это особенно важно при подключении ко вторичной цепи измерительных приборов, так как коэффициент трансформации влияет на точность измерений. В зависимости от нагрузки один и тот же трансформатор напряжения может работать в разных классах точности: 0,2; 0,5; 1; 3.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

Трансформаторы напряжения выпускаются на все стандартные напряжения от 0,5 до 500 кВ. Для напряжений до 3 кВ ТН выполняются сухими, для 6 кВ и выше - масляными. Трансформаторы на напряжение 35 кВ и выше изготовляют для наружной установки.

Схемы включения ТН приведены на рис. 2.

в г

Рисунок 2 - Схемы включения трансформаторов напряжения:

а - трехфазного трехстержневого;

б - двух однофазных;

в - трёх однофазных;

г - трехфазного пятистержневого.

Напряжения проводов относительно земли используют для релейной защиты, а также для сигнализации об однофазных замыканиях в сетях, где повреждения этого вида не требуют автоматического отключения и могут быть длительными (сети с изолированной нейтралью).

В схемах, приведенных на рис. 2, при отсутствии замыкания на землю вольтметры показывают фазное напряжение, а при замыкании на землю одной из фаз показание вольтметра этой фазы близко к нулю. Показания двух других вольтметров близки к значениям линейных напряжений.

Трансформатор на рис. 2, г содержит две вторичные обмотки, одна из которых служит для измерений фазных и линейных напряжений. Вторая обмотка соединена в разомкнутый треугольник, на концах которого напряжение равно нулю при нормальном состоянии сети, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктируемых в дополнительных обмотках, равна нулю.

При однофазном замыкании в сети на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение, соответствующее тройному напряжению нулевой последовательности.Реле, подключенное к обмотке, подает сигнал о неисправности сети. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают таким образом, чтобы при замыкании в сети напряжение на ее зажимах составляло около 100 В.

Трансформаторы напряжения имеют следующее буквенные обозначения:

Н - трансформатор напряжения;

Т – трёхфазный;

О – однофазный;

С – сухой;

М – масляной;

К - каскадный либо с коррекцией;

А – антирезонансный;

Ф - в фарфоровой покрышке;

И – измерительный;

Л - в литом корпусе из эпоксида;

ДЕ - с ёмкостным делителем напряжения;

З - с заземляемой первичной обмоткой.

Контрольні питання:

1. Назвіть основне призначення вимірювальних трансформаторів струму?

2. Поясніть конструкцію трансформатора струму в загальному вигляді?

3. Що таке коефіцієнт трансформації трансформатора струму? Як він

в основному позначається?

4. Чому стандартною величиною вторинного струму в ТС прийнято 5 А?

5. Назвіть основні стандартні коефіцієнти трансформації трансформаторів

струму?

6. Які існують класи точності вимірювальних трансформаторів струму?

Який клас точності використовується для схем релейного захисту?

7. Чому для трансформатора струму режим «холостого ходу» є аварійним?

8. Навіщо необхідне обов’язкове заземлення вторинної обмотки

трансформатора струму?

9. Як класифікуються трансформатори струму за своїм призначенням?

10. Як класифікуються трансформатори струму по роду встановлення?

Література:

1. Андрєєв В.Л. Релейний захист і автоматика систем електропостачання - М.: Вища школа, 2006 р. – стор. 14 – 15.

2. Беркович М.Л., Молчанов В.В., Семьонов В.Л. Основи техніки релейного захисту - М.: Вища школа, 1984 р. - стор.4 – 6.

3. Чернобровов Н.В. Релейний захист - 4-е видання - М.: Енергія, 1974 р. – стор. 6 – 9.

Посилання на Інтернет - ресурси:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Трансформатор_напряжения

2. http://leg.co.ua/info/podstancii/izmeritelnye-transformatory.html

3. http://rza.org.ua/elteh/read/171--Izmeritelnie-transformatori-napryazheniya_171.html

Поиск по сайту: