Ячейка трансформатора напряжения 10 кв

Ячейка трансформатора напряжения 10 кв

О том, как токи огромных величин высоковольтного оборудования энергетики моделируются с большой точностью для безопасного использования в цепях РЗА написано в этой статье — Измерительные трансформаторы тока в схемах релейной защиты и автоматики.

Здесь же рассказывается о способах преобразования напряжений величиной в десятки и сотни киловольт для управления работой устройств релейных защит и автоматики на основе двух принципов:

1. трансформации электроэнергии;

2. емкостного разделения.

Первый способ позволяет более точно отображать вектора первичных величин и за счет этого широко распространен. Второй метод используется для контроля определенной фазы напряжения сети 110 кВ схем с обходной системой шин и в некоторых других случаях. Но, за последнее время он находит все большее применение.

Как изготовлены и работают измерительные трансформаторы напряжения

Основное принципиальное отличие измерительных трансформаторов напряжения (ТН) от трансформаторов тока (ТТ) состоит в том, что они, как и все силовые модели, рассчитаны на обычную работу без закороченной вторичной обмотки.

В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.

Принципы работы и устройства

Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:

Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.

Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.

Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.

Схемы включения ТН

Измерительные трансформаторы применяются для замера линейных и/или фазных первичных величин. Для этого силовые обмотки включают между:

проводами линии с целью контроля линейных напряжений;

шиной или проводом и землей, чтобы снимать фазное значение.

Важным элементом безопасности измерительных трансформаторов напряжения является заземление их корпуса и вторичной обмотки. На него обращается повышенное внимание, ведь при пробое изоляции первичной обмотки на корпус или во вторичные цепи в них появится высоковольтный потенциал, способный травмировать людей и сжечь оборудование.

Преднамеренное заземление корпуса и одной вторичной обмотки отводит этот опасный потенциал на землю, чем предотвращает дальнейшее развитие аварии.

1. Силовое оборудование

Пример подключения измерительного трансформатора напряжения в сети 110 киловольт показан на фотографии.

Здесь выделено, что силовой провод каждой фазы подключен ответвлением к выводу первичной обмотки своего трансформатора, размещенного на общей заземленной железобетонной опоре, поднятой на безопасную для электротехнического персонала высоту.

Корпус каждого измерительного ТН со вторым выводом первичной обмотки заземляется прямо на этой платформе.

Вывода вторичных обмоток собраны в клеммной коробке, расположенной в нижней части каждого ТН. К ним подключаются провода кабелей, собираемых в распределительном силовом ящике, расположенном рядом на высоте, удобной для обслуживания с земли.

В нем не только осуществляется коммутация схемы, но и устанавливаются автоматические выключатели вторичных цепей напряжения и рубильники или блоки для выполнения оперативных переключений и проведения безопасного обслуживания оборудования.

Собранные здесь шинки напряжения подводятся к устройствам релейных защит и автоматики специальным силовым кабелем, к которому предъявляются повышенные требования по снижению потерь напряжения. Этот очень важный параметр цепей измерения рассмотрен отдельной статьей здесь — Потери и падение напряжения

Кабельные трассы измерительных ТН также защищаются металлическими коробами или железобетонными плитами от случайного механического повреждения, как и ТТ.

Еще один вариант подключения измерительного трансформатора напряжения типа НАМИ, размещенного в ячейке сети 10 кВ, показан на картинке ниже.

Каждая фаза первичной сети подключается на соответствующий ввод силовой обмотки. Провода вторичных цепей выводятся отдельным кабелем к своему клеммнику.

2. Вторичные обмотки и их цепи

Простая схема включения одного трансформатора на линейное напряжение силовой схемы показана ниже.

Эта конструкция может встретиться в цепях до 10 кВ включительно. Она на каждой стороне имеет защиту предохранителями соответствующих номиналов.

В сети 110 кВ подобный трансформатор напряжения может устанавливаться на одну фазу обходной системы шин для обеспечения контроля синхронизма цепей подключаемого присоединения и ОСШ.

На вторичной стороне используются две обмотки: основная и дополнительная, обеспечивающие выполнение синхронного режима при управлении выключателями с блочного щита.

Для включения трансформатора напряжения на две фазы обходной системы шин при управлении выключателями с главного щита применяется следующая схема.

Здесь ко вторичному вектору «кф», образованному предыдущей схемой, добавляется вектор «ик».

Следующая схема получила название «открытого треугольника» или неполной звезды.

Она позволяет смоделировать систему из двух или трех междуфазных напряжений.

Наибольшими же возможностями обладает подключение трех трансформаторов напряжения по схеме полной звезды. В этом случае можно получить как все фазные, так и линейные напряжения во вторичных цепях.

За счет этой возможности этот вариант используется на всех ответственных подстанциях, а вторичные цепи для таких ТН создаются с двумя видами обмоток, включаемыми по схемам звезды и треугольника.

Приведенные схемы включения обмоток являются наиболее типовыми и далеко не единственными. Современные измерительные трансформаторы обладают различными возможностями и под них вводятся определенные корректировки в конструкцию и схему подключения.

Классы точности измерительных трансформаторов напряжения

Для определения погрешностей при метрологических измерениях ТН руководствуются схемой замещения и векторной диаграммой.

Этот довольно сложный технический метод позволяет определить погрешности каждого измерительного ТН по амплитуде и углу отклонения вторичного напряжения от первичного и назначить класс точности для каждого поверяемого трансформатора.

Все параметры замеряются при номинальных нагрузках во вторичных цепях, на которые создан ТН. Если их превысить при эксплуатации или поверке, то погрешность выйдет за значение номинальной величины.

Измерительным трансформаторам напряжения присваиваются 4 класса точности.

Классы точности измерительных трансформаторов напряжения

Классы точности измерительных ТН Максимальные пределы для допустимых погрешностей
FU, % δU, мин
3 3,0 не определяется
1 1,0 40
0,5 0,5 20
0,2 0,2 10

Класс №3 используется в моделях, работающих в устройствах РЗА, не требующих высокой точности, например, — для срабатывания элементов сигнализации о возникновении неисправных режимов в схемах питания.

Самой высокой точностью 0,2 обладают приборы, используемые для ответственных высокоточных измерений при наладках сложных устройств, проведения испытаний при приемке, настройках автоматики регулирования частоты и других подобных работах. ТН с классами точности 0,5 и 1,0 чаще всего устанавливаются на высоковольтном оборудовании для передачи вторичных напряжений на щитовые приборы, контрольные и расчетные счетчики, релейные комплекты блокировок, защит, синхронизации цепей.

Читайте также:  Кухонные гарнитуры в классическом стиле фото

Способ емкостного отбора напряжения

Принцип этого метода заключается в обратно пропорциональном выделении напряжения на цепочке последовательно включенных обкладок конденсаторов разной емкости.

Рассчитав и подобрав номиналы емкостей, включенных последовательно с фазным напряжением шин либо линии Uф1, удается получить на конечном конденсаторе С3 вторичную величину Uф2, которая снимается прямо с емкости или через подключенное для облегчения настроек трансформаторное устройство с регулируемым числом обмоток.

Особенности эксплуатации измерительных трансформаторов напряжения и их вторичных цепей

Требования к монтажу

В целях безопасности все вторичные цепи ТН должны быть защищены автоматическим выключателями типа АП-50 и заземлены медным проводом с сечением не менее 4 мм кв.

Если на подстанции используется двойная система шин, то цепи каждого измерительного трансформатора должны подключаться через схему реле повторителей положения разъединителей, которая исключает одновременную подачу напряжения на одно устройство РЗА от разных ТН.

Все вторичные цепи от клеммной сборки ТН до устройств РЗА должны выполняться одним силовым кабелем так, чтобы сумма токов всех жил была равна нулю. Для этого запрещено:

отдельно выводить шинки «В» и «К» и объединять их для совместного заземления;

подключать шинку «В» к устройствам синхронизации через контакты ключей, переключателей, реле;

переключать шинку «В» на счетчиках контактами РПР.

Все работы с действующим оборудованием производятся специально подготовленным для этого персоналом под контролем должностных лиц и по бланкам переключений. Для этого в цепях трансформаторов напряжения установлены рубильники, предохранители, автоматические выключатели.

При выводе из работы определенного участка цепей напряжения обязательно указывается способ проверки выполненного мероприятия.

Периодическое техническое обслуживание

Вторичные и первичные цепи трансформаторов при эксплуатации подвергаются разным срокам проверок, которые привязаны ко времени, прошедшему после ввода устройства в эксплуатацию и включают в себя различный объем выполнения электротехнических замеров и чисток оборудования специально обученным ремонтным персоналом.

Основная неисправность, которая может проявиться в цепях напряжения при их эксплуатации — возникновение токов коротких замыканий между обмотками. Чаще всего это происходит при невнимательной работе специалистов электриков в действующих цепях напряжения.

При случайном закорачивании обмоток отключаются защитные автоматические выключатели, расположенные в клеммном ящике на измерительном ТН, и пропадают цепи напряжения, питающие реле мощности, комплекты блокировок, синхронизма, дистанционные защиты и другие устройства.

В этом случае возможно ложное срабатывание действующих защит или отказ их работы при возникновении неисправностей в первичной схеме. Такие замыкания необходимо не только быстро устранять, но и включать все автоматически отключенные устройства.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения являются обязательным элементом на любой электрической подстанции. Они необходимы для надежной работы устройств релейной защиты и автоматики.

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

Учебная тяговая подстанция, разработанная НИИЭФА-Энерго, состоит из ячеек РУ-10кВ, ячейки фидера постоянного тока РУ-3,3кВ, ячейки фидера переменного тока РУ-27,5кВ, тягового преобразовательного агрегата, показанных на рисунке 1.1.

Ячейки КРУ полной заводской готовности механически стыкуются между собой в любом сочетании и поставляются с набором готовых шин и кабелей для быстрого электрического соединения. Конструкция ячеек обеспечивает возможность их установки на ровный пол с твердым покрытием в капитальном здании либо в специальных модулях. Конструктивное исполнение ячеек 27,5 кВ обеспечивает их одностороннее обслуживание и защиту персонала от прикосновений к токоведущим частям и локализацию аварии при коротком замыкании внутри ячейки.

При реконструкции действующих тяговых подстанций модули
КРУ кВ могут использоваться как для постоянной работы на подстанциях, так и для создания временных схем, обеспечивая следующие преимущества:

1 гибкость в выборе требуемого набора оборудования;

2 минимальные требования к отводу площадей и строительству фундаментов;

3 простота монтажа и демонтажа, минимальный объем монтажных и пусконаладочных работ.

Все эти преимущества указывают на то, что и монтаж, и эксплуатация тяговых подстанций в модульном исполнении более выгодны, чем тяговых подстанций в виде открытых распредустройств.

Высоковольтные вводы в ячейку могут быть выполнены в двух вариантах: проводами и шинами. Токоведущие части внутри ячеек выполняются только шинами.

КРУ комплектуются микропроцессорными устройствами защит и автоматики типа БМРЗ (блок микропроцессорный релейной защиты), которые предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации. БМРЗ – цифровое устройство, осуществляющее весь комплекс защит всех присоединений и, обеспечивая простоту и надежность в эксплуатации, не требует специального технического обслуживания

Основные параметры КРУ серии К — 99 представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры КРУ серии К – 99

Наименование Значение
Номинальное напряжение, кВ 6; 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 7,2; 12,0
Номинальный ток главных цепей, А 630; 1000; 1600
Номинальный ток сборных шин, А 1000*; 1600; 2000; 3150
Номинальный ток отключения выключателей, встроенных в КРУ, кА 20; 25; 31, 5***
Ток термической стойкости при времени протекания 3 с (кратковременный ток), кА 20; 31, 5**
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей, кА 51; 81**
Номинальное напряжение цепей вторичной коммутации: постоянного тока; переменного тока, В 110; 220

* КРУ со сборными шинами на ток 1000 А при частоте 50 Гц и на ток 800 А при частоте 60 Гц выполняются только на ток электродинамической стойкости 51 кА.

** Для КРУ с трансформаторами тока на номинальные токи менее 600 А термическая и электродинамическая стойкость определяется стойкостью трансформаторов тока.

*** В зависимости от типа встраиваемого выключателя параметры тока отключения могут уточняться.

Таблица 2 – Классификация исполнений шкафов КРУ

Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1-76 Нормальная изоляция, уровень "б"
Вид линейных высоковольтных подсоединений Кабельные, шинные
Условия обслуживания Двустороннее
Степень защиты оболочки шкафа КРУ по ГОСТ 14254-80 IP20
Вид основных шкафов КРУ в зависимости от встраиваемого электрооборудования С выключателями высокого напряжения; с разъединяющими контактами; с трансформаторами напряжения; комбинированные; с ограничителями перенапряжений
Вид управления Местное, дистанционное
Габариты шкафа КРУ без короба для цепей вторичной коммутации,мм 750L × 1430B × 2300H
Габариты шкафа КРУ с коробом для цепей вторичной коммутации, мм 750L × 1430В × 2480Н
Масса блоков КРУ в составе 3-х шкафов, кг Не более 2500
Вид поставки Отдельными шкафами, блоками до 3-х шкафов
Срок службы Не менее 30 лет
Читайте также:  Умные часы обзор моделей 2018

Питание подстанции осуществляется по вводу 10кВ (ячейка 1). Напряжение 10кВ по кабелю от распределительной подстанции подаётся через силовой разъем QS1-10, выключатель Q1-10, силовой разъем QS2-10 на сборные шины РУ-10кВ. К шинам РУ-10кВ подключены трансформаторы напряжения (TV) ЗНОЛ.06-10 (ячейка № 3) через предохранители FU и разъем QS5-10. Для защиты обмоток трансформатора установлен ограничитель перенапряжений (ОПН) FV. Со сборных шин 10кВ через силовой разъем QS3-10 ячейки 2, вакуумный выключатель (Q2-10) ВВЭ-М-10-20 и разъем QS4-10 напряжение подается на тяговый агрегат, состоящий из двухобмоточного трансформатора (Т) ТС-63/04 и шестипульсового выпрямителя (UD) В-ТПЕМ-1,6к-825. Преобразовательный трансформатор имеет схему соединения обмоток "звезда- треугольник" для шестипульсовой мостовой схемы выпрямления. От выводов вторичных обмоток преобразовательного трансформатора напряжение подается на выпрямительную установку UD.

Напряжение постоянного тока с выхода выпрямителя через шины поступает в ячейку № 4 фидера КС РУ-3,3кВ. В РУ–3,3кВ применены жесткие шины: главная "плюс" шина (+ГШ), запасная "плюс" шина (+ЗШ) и минусовая шина (-Ш).

Ячейка фидера 3,3кВ представляет собой модуль, включающий камеру разъединителей РВРЗ-1Б-10/4000 М У3, шкаф управления и камеру автомата, где установлены два быстродействующих выключателя типа ВАБ-49 с РДШ-3000, датчики тока (ДТ) КА и напряжения (ДН) KV.

Питание контактной сети осуществляется от главной "плюс" шины через шинный разъединитель QS1.1-3,3, быстродействующие выключатели QF1, QF2, линейный разъединитель QS1.2-3,3 и мачтовый разъединитель QS3-3,3 с моторным приводом (имитируется реле). Обходной разъединитель QS2-3,3 предназначен для обеспечения питания контактной сети при выводе в ревизию оборудования ячейки 3,3кВ. В ячейке также устанавливается ОПН FV4 для защиты РУ-3,3кВ от перенапряжений.

С целью изучения особенностей тяговых подстанций переменного тока установлена ячейка 5 «Фидера к.с. РУ-27,5 кВ». В этой ячейке размещено следующее высоковольтное оборудование: вакуумный выключатель ВБЦО-27,5, два разъединителя РР-35/1000 У3, проходной трансформатор тока ТПЛ- 35-1000 УХЛ 2, ОПН, проходной изолятор на напряжение 27,5 кВ. От главной шины фазы А (В) через шинный разъединитель QS1.1-27,5, выключатель Q1-27,5, линейный разъединитель QS1.2-27,5 напряжение подается в контактную сеть. Для вывода в ревизию фидерного выключателя без перерыва питания в контактной сети служит обходной разъединитель QS2-27,5, подключенный к обходной шине (имитируется реле).

Рисунок 1 – Однолинейная схема учебной тяговой подстанции

Комплектные ячейки РУ-10 кВ

В лаборатории установлены три камеры КРУ серии К-99, стоящие в один ряд: ячейка № 1 ввода (ВВ), ячейка № 2 преобразовательного агрегата (ПВА), ячейка № 3 трансформатора напряжения (ТН).

Рассмотрим однолинейную схему ячейки ВВ по рисунку 3. В ячейке ВВ, кроме токоведущих шин и изоляторов, установлено следующее высоковольтное оборудование: вакуумный выключатель со встроенным электромагнитным приводом ВВЭ-М-20/630-У3 (Q1), ограничители перенапряжений ОПН-10/29 (FV1…FV3), трансформаторы тока ТЛК-10-6 У3-100/5 (ТА1…ТА3), силовые разъёмы (QS1…QS2), заземляющие ножи QSG.

Выкатная конструкция тележки с выключателем и другими элементами обеспечивает безопасность работ при обслуживании и ремонтах. Напряжение на сборных шинах и неподвижном контакте силового разъема сохраняется и закрывается шторкой при переводе тележки в "ремонтное положение".

КРУ серии К-99 состоят из отдельных шкафов, монтируемых в порядке, определяемом опросным листом с учетом схем главных цепей.

Шкафы с выключателем, трансформатором напряжения, силовыми предохранителями, секционным разъединителем, имеют выкатной элемент, на котором устанавливается соответствующая комплектующая аппаратура. Шкафы кабельных сборок и глухого шинного ввода не имеют выкатных элементов. Шкафы КРУ с выкатным элементом, независимо от схем главных и вспомогательных соединений, имеют одинаковые габаритно-установочные размеры.

На рисунке 2 показан общий вид шкафа с выключателем. Остальные типоисполнения шкафов имеют подобную конструкцию выкатного элемента.

Защита металлоконструкции КРУ от коррозии осуществляется лакокрасочными и гальваническими покрытиями.

Шкафы разделены сплошными перегородками на отсеки:

— отсек вторичных цепей

— отсек ввода (вывода);

— отсек сборных шин;

— отсек выкатного элемента.

1 – отсек ввода (вывода); 2 – отсек сборных шин; 3 – короб кабельный;

4 – отсек вторичных цепей; 5 – отсек выкатного элемента; 6 – несущий каркас

Рисунок 2 – Габаритные размеры шкафа КРУ

Рисунок 3– Однолинейная схема ячейки № 1ввода (ВВ)

В ячейках РУ-10кВ К-99 учебной лаборатории применены вакуумные выключатели ВВЭ-М-10-20/630-У3 с электромагнитным приводом, конструкция которых приведена на рисунке 4.


Рисунок 4 – Общий вид ячейки выключателя ВВЭ-М-10-20/630-У3

Устройство выключателя

Выключатель состоит из основания 1, снабженного катками 11 на тележке, здесь же с помощью болтов закреплена рама 2. На раме устанавливается вал выключателя 12 с механизмом свободного расцепления 9, буфер 6, встроенный электромагнитный привод 5, полюсы 4, лицевая крышка 10, тяги изоляционные 3, блок сигнализации 7, ножи заземления 14, кнопка ручного аварийного отключения 8, механизм доводки выключателя в шкаф ячейки 13.

Управление выключателем осуществляется встроенным электромагнитным приводом 5 зависимого (прямого действия).

Операция включения выключателя осуществляется за счет тягового усилия электромагнита включения. Отключается выключатель за счет энергии, предварительно запасенной отключающей пружиной при включении.

Преобразовательный агрегат (выпрямитель) тяговой подстанции предназначен для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный, используемый для питания тяговых потребителей. Каждый агрегат состоит из трансформатора и выпрямительной установки, подключенных через коммутационные аппараты со стороны тяговой сети к шинам РУ-3,3кВ; а со стороны питающего напряжения к РУ-10кВ. Наиболее важными характеристиками агрегата является схема выпрямления, номинальные мощность, напряжение и ток.

Схема соединения обмоток тягового трансформатора Т и принципиальная схема выпрямителя показаны на рисунке 1. Первичная обмотка трансформатора соединена в "звезду", а вторичная – в "треугольник".

Для учебных целей на подстанции установлен трансформатор ТС-63/0,4 с питанием от трехфазной сети напряжением 380 В.

Обозначение типа выпрямительной установки включает две части: буквенную В-ТПЕМ (выпрямитель – трёхфазный ток на входе (напряжение), постоянный ток (напряжение) на выходе, с естественным воздушным охлаждением, для метрополитена) и числовую 1500/825 (номинальный выпрямленный ток 1500А, номинальное выпрямленное напряжение 825В). Выпрямительная установка находится в шкафу закрытого типа. Внутри на каркасе размещены диоды с охладителями и измерительные шунты. На лицевую панель двери шкафа управления выпрямителя вынесены цифровые измерительные приборы PV и РА.

Ячейка фидера 3,3кВ представляет собой модуль, включающий камеру разъединителей РВРЗ-1Б-10/4000 М У3, шкаф управления и камеру автомата, где установлены два быстродействующих выключателя типа ВАБ-49 с РДШ-3000, датчики тока (ДТ) КА и напряжения (ДН) KV.

Ячейка фидера контактной сети РУ-27,5 кВ разделена на две секции. В первой секции находится однополюсной вакуумный выключатель ВБЦО-27,5. Во второй секции ячейки расположены два разъединителя (фидерный и линейный) РР-35/1000 У3с общим моторным приводом. На перегородке ячейки находятся ОПН, проходной изолятор ИПЛ-35, и проходной трансформатор тока ТПЛ-35. Управление ячейкой осуществляется блоком микропроцессорной релейной защиты фидера контактной сети (БМРЗ ФКС).

Читайте также:  Как нарисовать чайную пару

Проходные изоляторы типа ИПЛ – 35 используются для изоляции корпусов ячеек при переходе токоведущих частей из одной ячейки в другую. Опорные изоляторы (как в ЗРУ – 10 кВ и ЗРУ – 3,3 кВ) здесь не применяются из-за сравнительно небольших размеров ячеек.

Ограничители перенапряжений (ОПН) типа ОПН – 27,5 защищает оборудование ячеек от коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Разъединители КРУ – 27,5 кВ типа РР также имеют некоторые преимущества перед разъединителями ОРУ – 27,5 кВ типа РЛНД или РГ. Например, при одинаковых прочих характеристиках разъединители типа РР не имеют заземляющих ножей, а их подвижные контакты при разрыве цепи помещаются в разъемы, расположенные на заземленном корпусе ячейки.

Выключатель ВБЦО-27,5 – коммутационный аппарат высокого напряжения, в котором гашение дуги происходит в вакуумных дугогасительных камерах (КДВ). Принцип действия КДВ основан на гашении электрической дуги переменного тока контактами, размыкаемыми в вакууме. Дуга горит в парах материала и гаснет, как правило, при первом проходе тока через ноль.

| следующая лекция ==>
Еще немного об афро-американских религиозных традициях | Выключатели масляные баковые

Дата добавления: 2016-12-31 ; просмотров: 4693 | Нарушение авторских прав

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

  • уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
  • защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
  • повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
  • на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки — а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В — это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) — это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

  • напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
  • напряжение основной вторичной обмотки (100 В — для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 — однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В — однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 — однофазные в сети с изолированной нейтралью
  • число фаз (однофазные, трехфазные)
  • количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
  • класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
  • способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
  • изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector