Измерительные трансформаторы напряжения
Министерство высшего
профессионального образования.
Самарский Государственный Технический Университет.
Кафедра: «ЭПП»
Реферат
по предмету ПЭЭ
Измерительные трансформаторы напряжения
Работу выполнил:
студент III-ЭТ-10
Ломакин С. В.
Проверил:
ДашковВ. М.
Самара 2003г.
Измерительные
трансформаторы напряжения.
а)Общие сведения и схемы соединения
Трансформатор
напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного
значения 100 или 100/Ö3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от
первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора
напряжения показана на рис. 1; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение
U2) присоединены параллельно катушке
измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход
вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в
режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле
большое, а ток, потребляемый
ими, не велик.
Рис.1 Схема включения
трансформатора напряжения :
1- первичная обмотка;
2- магнитопровод;
3- вторичная обмотка;
Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:
где U1ном , U2ном –
номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в
сердечнике приводят к погрешности измерения
Так же как и трансформаторах тока ,
вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения
не точно на угол 1800. Это определяет угловую погрешность.
В зависимости от номинальной
погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.
Погрешность зависит от конструкции
магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos j вторичной
нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается
компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков
первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных
компенсирующих обмоток.
Суммарное потребление обмоток
измерительных приборов и реле,
подключенных ко вторичной обмотке ТН, не
должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет
к увеличению погрешностей.
В зависимости от назначения могут
применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех
междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных
трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (
рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки
которого соединены в звезду (рис.2,б). Для измерения напряжения относительно
земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или трехфазный
трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае обмотка,
соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а
к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от
замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные
трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.
Рис. 2. Схемы соединения обмоток
трансформаторов напряжения.
б) Конструкции трансформаторов
напряжения
По конструкции различают трехфазные и
однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при
напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции
трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.
Обмотки сухих трансформаторов выполняются
проводом ПЭЛ а изоляцией между обмотками служит элетрокартон. Такие
трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5- трансформатор
напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).
Трансформаторы напряжения с
масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ.
В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит
для изоляции и охлаждения. Следует отличать однофазные двухобмоточные
трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных
ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.
Схема обмоток первых показана на
рис.3,а.Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно
соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У
трансформаторов второго типа (рис.3,б) один конец обмотки ВН заземлен,
единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН – на боковой стенке.
Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН – на100/Ö3 В,
дополнительная обмотка – на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми
и соединяются по схеме, показанной на рис. 2,в.
Рис.3.
Трансформаторы напряжения однофазные масляные: а- НОМ-35; б- ЗНОМ-35; 1-
ввод ВН; 2- коробка вводов НН; 3- бак.
Рис. 4. Установка
трансформатора напряжения ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе.
Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20,
ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов.Для
уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитний стали.
На рисунке 3 показана установка такого
трансформатора в комплектном токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого
контакта 3, расположенного на вводеВН, присоединяется к пружинящим контактам,
закреплённым на токопроводе1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми
люками 4 болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН
трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток
НН выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом.
Трехфазные масляные трансформаторы
типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, соединенные по
схеме, показанной на рисунке 2, в. Такие трансформаторы предназначены для
присоединения приборов контроля изоляции.
Все шире применяются трансформаторы
напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ-06
имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10,15, 20 и 24 кВ.
Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить
класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться
в любом положении, пожаробезопасны. Трансформаторы ЗНОЛ-06 предназначены для
установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформаторов НТМИ
и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 – для замены НОМ-6 и НОМ-10.
На рис. 5. показан однофазный
двухобмоточный трансформатор с незаземленными выводами типа НОЛ.08-6 на 6 кВ.
Трансформатор представляет собой литой блок, в который залиты обмотки и
магнитопровод. Выводы первичной обмотки А,Х, выводы вторичной обмотки
расположены Рис. 5.
Трансформатор напряжения
на переднем торце трансформатора НОЛ.08-6.
В установках 110 кВ и выше применяются
трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах
обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопрводам, благодаря
чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис.6) имеет
двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка
ВН, рассчитанные на Uф/2.
Т.к. общая точка обмотки ВН соединена с
магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф/2. Обмотки ВН изолируются от
магнитопровода также на Uф/2.
Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне
магнитопровода. Для равномерного распоределения нагрузки по обмоткам ВН служит
обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается
в фарфоровую рубашку и заливается маслом. Трансформаторы
напряжения (TV) на 220 кВ состоят из двух блоков,
установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени
каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют
четыре блока, т.е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем
больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности и поэтому
трансформаторы НКФ 330 и НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3.
Кроме того, чем выше напряжение тем сложнее конструкция трансформаторов
напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные
устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам
высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис.6).
Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме,
как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его
первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого
контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и
заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в
трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z
предназначен для подключения высокочастотных постов защиты, Такое устройство
получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис 6,б
показана установка НДЕ-500-72.
При надлежащем выборе всех элементов и
настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и
выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяется трансформаторы НДЕ-750 и
НДЕ-1150.
Рис. 6 трансформатор
напряжения НДЕ:
а) схема
б) установка НДЕ-500-72:
1-
делитель
2- разъединитель
3-
трансформатор напряжения
и дроссель
4-
заградитель
высокочастотный
5-
разрядник
6-
привод
в) Выбор трансформаторов напряжения
Трансформаторы напряжения выбираются:
по напряжению установки
Uуст£ Uном;
по конструкции и схеме соединения обмоток;
по классу точности;
S2å £ Sном,
где Sном- номинальная мощность в выбранном классе точности, при этом следует
иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует
взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого
треугольника - удвоенную мощность одного трансформатора;
S2å - нагрузка всех
измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, В·А.
Для упрощения
расчетов нагрузку можно не разделять по фазам, тогда
Если вторичная
нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности ,то
устанавливают второй трансформатор напряжения и часть приборов присоединяют к
нему.
Сечение
проводов в цепях трансформаторов напряжения определяются по допустимой потере
напряжения. Согласно ПУЭ потеря напряжения от трансформаторов напряжения до
расчетных счетчиков должна быть не более 1.5% при нормальной нагрузке.