Prístrojové transformátory napätia
Účel a princíp činnosti napäťového transformátora
Merací napäťový transformátor sa používa na zníženie vysokého napätia dodávaného v AC inštaláciách do meračov a relé na ochranu a automatizáciu.
Priame vysokonapäťové pripojenie by vyžadovalo veľmi ťažkopádne zariadenia a relé kvôli potrebe ich implementácie s vysokonapäťovou izoláciou. Výroba a použitie takýchto zariadení je prakticky nemožné, najmä pri napätiach 35 kV a vyšších.
Použitie napäťových transformátorov umožňuje použitie štandardných meracích zariadení na meranie vysokého napätia, čím sa rozšíria ich meracie limity; reléové cievky pripojené cez napäťové transformátory môžu mať aj štandardné verzie.
Okrem toho napäťový transformátor izoluje (oddeľuje) meracie prístroje a relé od vysokého napätia, čím zaisťuje bezpečnosť ich prevádzky.
Napäťové transformátory sú široko používané vo vysokonapäťových elektrických inštaláciách, presnosť závisí od ich prevádzky elektrické merania a meranie elektriny, ako aj spoľahlivosť ochrany relé a núdzovej automatizácie.
Merací transformátor napätia sa podľa princípu konštrukcie nelíši od napájací znižovací transformátor… Pozostáva z oceľového jadra pozostávajúceho z plechov z elektrooceľovej ocele, primárneho vinutia a jedného alebo dvoch sekundárnych vinutí.
Na obr. la schematický diagram napäťového transformátora s jediným sekundárnym vinutím. Na primárne vinutie je privedené vysoké napätie U1 a na sekundárne napätie U2 je pripojené meracie zariadenie. Začiatok primárneho a sekundárneho vinutia je označený písmenami A a a, konce X a x. Takéto označenia sa zvyčajne používajú na tele napäťového transformátora vedľa svoriek jeho vinutí.
Pomer menovitého napätia primárnej časti k menovitému napätiu sekundárnej časti sa nazýva menovité napätie. transformačný faktor transformátor napätia Kn = U1nom / U2nom
Ryža. 1. Schéma a vektorový diagram napäťového transformátora: a — diagram, b — vektorový diagram napätia, c — vektorový diagram napätia
Keď napäťový transformátor pracuje bez chýb, jeho primárne a sekundárne napätie sa vo fáze zhoduje a pomer ich hodnôt sa rovná Kn. S transformačným faktorom Kn = 1 napätie U2= U1 (obr. 1, c).
Legenda: H — jedna svorka je uzemnená; O - jednofázový; T - trojfázové; K - kaskáda alebo s kompenzačnou cievkou; F – porcelánová vonkajšia izolácia; M - olej; C — suché (so vzduchovou izoláciou); E - kapacitné; D je deliteľ.
Svorky primárneho vinutia (VN) sú označené A, X pre jednofázové a A, B, C, N pre trojfázové transformátory. Hlavné svorky sekundárneho vinutia (LV) sú označené a, x a a, b, c, N, svorky sekundárneho prídavného vinutia — ad techend.
Najprv sa primárne a sekundárne vinutie pripojí na svorky A, B, C a a, b, c. Hlavné sekundárne vinutia sú zvyčajne zapojené do hviezdy (skupina pripojenia 0), dodatočné - podľa schémy otvoreného trojuholníka. Ako viete, pri normálnej prevádzke siete je napätie na svorkách prídavného vinutia blízke nule (nesymetrické napätie Unb = 1 — 3 V) a pri zemných poruchách sa rovná trojnásobku hodnoty napätia 3UО s nulovou sekvenciou fázy UО.
V sieti s uzemneným neutrálom je maximálna hodnota 3U0 rovná fázovému napätiu, s izolovaným - trojfázovým napätím. V súlade s tým sa vykonávajú dodatočné vinutia menovitého napätia Unom = 100 V a 100/3 V.
Menovité napätie TV je jeho primárne vinutie s menovitým napätím; táto hodnota sa môže líšiť od triedy izolácie. Menovité napätie sekundárneho vinutia sa predpokladá na 100, 100/3 a 100/3 V. Normálne napäťové transformátory pracujú v režime naprázdno.
Prístrojové transformátory napätia s dvoma sekundárnymi vinutiami
Napäťové transformátory s dvoma sekundárnymi vinutiami sú okrem napájania meračov a relé určené na prevádzku zariadení na signalizáciu zemnej poruchy v sieti s izolovaným neutrálom alebo na ochranu proti zemnej poruche v sieti s uzemneným neutrálom.
Schematický diagram napäťového transformátora s dvoma sekundárnymi vinutiami je znázornený na obr. 2, a. Svorky druhého (prídavného) vinutia, slúžiaceho na signalizáciu alebo ochranu pri zemných poruchách, sú označené ad a xd.
Na obr. 2.6 je znázornená schéma zapojenia troch takýchto transformátorov napätia do trojfázovej siete. Primárne a hlavné sekundárne vinutie sú zapojené do hviezdy. Neutrál primárneho vinutia je uzemnený. Tri fázy a neutrál môžu byť aplikované na merače a relé z hlavného sekundárneho vinutia. Ďalšie sekundárne vinutia sú zapojené do otvoreného trojuholníka. Z nich sa súčet fázových napätí všetkých troch fáz privádza do signalizačných alebo ochranných zariadení.
Pri normálnej prevádzke siete, v ktorej je pripojený napäťový transformátor, je tento vektorový súčet nulový. To je možné vidieť z vektorových diagramov na obr. 2, c, kde Ua, Vb a Uc sú vektory fázových napätí aplikovaných na primárne vinutia a Uad, Ubd a Ucd - vektory napätia primárneho a sekundárneho prídavného vinutia. napätia sekundárnych prídavných vinutí, zhodné v smere s vektormi zodpovedajúcich primárnych vinutí (rovnaké ako na obr. 1, c).
Ryža. 2. Napäťový transformátor s dvoma sekundárnymi vinutiami. a — diagram; b — zahrnutie do trojfázového obvodu; c — vektorový diagram
Súčet vektorov Uad, Ubd a Ucd sa získa ich spojením podľa schémy pripojenia prídavných vinutí, pričom sa predpokladá, že šípky vektorov primárneho aj sekundárneho napätia zodpovedajú začiatku vinutia transformátora.
Výsledné napätie 3U0 medzi koncom vinutia fázy C a začiatkom vinutia fázy A v diagrame je nulové.
V skutočných podmienkach je na výstupe otvoreného trojuholníka zvyčajne zanedbateľné nesymetrické napätie, ktoré nepresahuje 2 až 3 % menovitého napätia. Táto nerovnováha vzniká vždy prítomnou miernou asymetriou sekundárnych fázových napätí a miernou odchýlkou tvaru ich krivky od sínusoidy.
Napätie zaručujúce spoľahlivú činnosť relé privedených do obvodu otvoreného trojuholníka sa objaví iba v prípade zemných porúch na strane primárneho vinutia transformátora napätia. Keďže zemné poruchy sú spojené s prechodom prúdu cez neutrál, výsledné napätie na výstupe otvoreného trojuholníka podľa metódy symetrických zložiek sa nazýva nulové napätie a označuje sa 3U0. V tomto zápise číslo 3 označuje, že napätie v tomto obvode je súčtom troch fáz. Označenie 3U0 sa vzťahuje aj na otvorený delta výstupný obvod aplikovaný na alarmové alebo ochranné relé (obr. 2.6).
Ryža. 3. Vektorové diagramy napätí primárneho a sekundárneho prídavného vinutia s jednofázovou zemnou poruchou: a — v sieti s uzemneným neutrálom, b — v sieti s izolovaným neutrálom.
Napätie 3U0 má najvyššiu hodnotu pre jednofázovú zemnú poruchu.Malo by sa vziať do úvahy, že maximálna hodnota napätia 3U0 v sieti s izolovaným neutrálom je oveľa vyššia ako v sieti s uzemneným neutrálom.
Všeobecné schémy spínania napäťových transformátorov
Najjednoduchšia schéma pomocou jedného jednofázový transformátor napätiaznázornené na obr. 1, a, sa používa pri spúšťaní motorových skríň a pri spínacích bodoch 6-10 kV na zapnutie voltmetra a napäťového relé zariadenia AVR.
Obrázok 4 znázorňuje schémy zapojenia jednofázových jednovinutých transformátorov napätia na napájanie trojfázových sekundárnych obvodov. Skupina troch hviezdicových jednofázových transformátorov znázornených na obr. 4, a, slúži na napájanie meracích prístrojov, meracích prístrojov a voltmetrov na sledovanie izolácie v elektrických inštaláciách 0,5-10 kV s izolovanou neutrálnou a nerozvetvenou sieťou, kde nie je potrebná signalizácia výskytu jednofázového uzemnenia.
Aby bolo možné na týchto voltmetroch detekovať „zem“, musia ukazovať veľkosť primárnych napätí medzi fázami a zemou (pozri vektorový diagram na obr. 3.6). Za týmto účelom je nulový vodič vinutia VN uzemnený a voltmetre sú pripojené k napätiam sekundárnej fázy.
Pretože v prípade jednofázových zemných porúch môžu byť napäťové transformátory pod napätím po dlhú dobu, ich menovité napätie sa musí zhodovať s prvým napätím medzi sieťami. Výsledkom je, že v normálnom režime pri prevádzke pri fázovom napätí sa výkon každého transformátora, a teda aj celej skupiny, raz zníži o √3. Keďže obvod má nulové uzemnené sekundárne vinutia, sú vo všetkých troch fázach inštalované sekundárne poistky. .
Ryža. 4.Schémy zapojenia jednofázových meracích transformátorov napätia s jedným sekundárnym vinutím: a — hviezdicový obvod pre elektrické inštalácie 0,5 – 10 kV s izolovanou nulou, b – otvorený trojuholníkový obvod pre elektrické inštalácie 0,38 – 10 kV, c – rovnaký pre elektrické inštalácie 6 — 35 kV, d — zahrnutie napäťových transformátorov 6 — 18 kV podľa schémy trojuholníkovej hviezdy na napájanie ARV zariadení synchrónnych strojov.
Na obr. 4.6 a napäťové transformátory určené na napájanie meracích prístrojov, meračov a relé pripojených na fázovo-fázové napätie sú zapojené do obvodu otvoreného trojuholníka. Táto schéma poskytuje symetrické napätie medzi vedeniami Uab, Ubc, U°Ca pri prevádzke napäťových transformátorov v akejkoľvek triede presnosti.
Funkcia otvoreného trojuholníkového obvodu ide o nedostatočné využitie výkonu transformátorov, pretože výkon takejto skupiny dvoch transformátorov je menší ako výkon skupiny troch transformátorov zapojených do úplného trojuholníka nie 1,5-krát, ale √3 raz .
Schéma na obr. 4, b slúži na napájanie nerozvetvených napäťových obvodov elektrických inštalácií 0,38 -10 kV, čo umožňuje inštalovať uzemnenie sekundárnych obvodov priamo na napäťový transformátor.
V sekundárnych obvodoch obvodu znázorneného na obr. 4, c, namiesto poistiek je inštalovaný dvojpólový istič, pri jeho spustení kontakt bloku uzavrie signálny obvod «prerušenie napätia»... Uzemnenie sekundárnych vinutí sa vykonáva na štíte v r. fázy B, ktorá je dodatočne uzemnená priamo k napäťovému transformátoru cez poruchovú poistku.Vypínač zabezpečuje odpojenie sekundárnych obvodov napäťového transformátora s viditeľným prerušením. Táto schéma sa používa v elektrických inštaláciách 6 - 35 kV pri napájaní rozvetvených sekundárnych obvodov z dvoch alebo viacerých napäťových transformátorov.
Na obr. 4, g transformátory napätia sú zapojené podľa obvodu trojuholníka — hviezda, poskytujúce napätie na sekundárnom vedení U = 173 V, ktoré je potrebné pre napájanie automatických zariadení na riadenie budenia (ARV) synchrónnych generátorov a kompenzátorov. Na zvýšenie spoľahlivosti prevádzky ARV nie sú nainštalované poistky v sekundárnych obvodoch, čo je povolené PUE pre nerozvetvené napäťové obvody.
Pozri tiež: Schémy zapojenia meracích transformátorov napätia