Meracie transformátory napätia v obvodoch pre reléovú ochranu a automatizáciu

Tento článok popisuje, ako sa s vysokou presnosťou modelujú prúdy obrovského množstva vysokonapäťových energetických zariadení na bezpečné použitie v obvodoch ochrany relé – Meracie transformátory prúdu v obvodoch pre reléovú ochranu a automatizáciu.

Opisuje tiež, ako previesť napätie na desiatky a stovky kilovoltov na riadenie činnosti reléových ochranných a automatizačných zariadení na základe dvoch princípov:

1. transformácia elektriny;

2. kapacitné oddelenie.

Prvý spôsob umožňuje presnejšie zobrazenie vektorov primárnych veličín a je preto rozšírený. Druhá metóda sa používa na monitorovanie konkrétnej fázy sieťového napätia 110 kV v obtokových zberniciach av niektorých ďalších prípadoch. No v posledných rokoch nachádza čoraz väčšie uplatnenie.

Ako sa vyrábajú a prevádzkujú prístrojové transformátory napätia

Hlavný zásadný rozdiel medzi meraním transformátorov napätia (VT) od prúdové transformátory (CT) je, že ako všetky modely napájacích zdrojov sú určené na normálnu prevádzku bez skratovania sekundárneho vinutia.

Súčasne, ak sú výkonové transformátory navrhnuté tak, aby prenášali prepravovaný výkon s minimálnymi stratami, potom sú meracie transformátory napätia navrhnuté s cieľom vysoko presného opakovania v škále vektorov primárneho napätia.

Princípy činnosti a zariadení

Konštrukcia napäťového transformátora, podobne ako prúdový transformátor, môže byť reprezentovaná magnetickým obvodom s dvoma cievkami navinutými okolo neho:

• primárny;

• druhý.

Špeciálne druhy ocele pre magnetický obvod, ako aj kov ich vinutia a izolačná vrstva sa vyberajú pre čo najpresnejšiu konverziu napätia s najnižšími stratami. Počet závitov primárneho a sekundárneho vinutia sa vypočíta tak, aby nominálna hodnota medzifázového napätia vysokého napätia aplikovaného na primárne vinutie bola vždy reprodukovaná ako sekundárna hodnota 100 voltov s rovnakým smerom vektora pre neutrálne uzemnené systémy.

Ak je primárny obvod prenosu energie navrhnutý s izolovaným neutrálom, potom bude na výstupe meracej cievky prítomných 100 / √3 voltov.

Aby sa vytvorili rôzne metódy simulácie primárnych napätí na magnetickom obvode, nie je možné umiestniť jedno, ale niekoľko sekundárnych vinutí.

VT spínacie obvody

Prístrojové transformátory sa používajú na meranie lineárnych a/alebo fázových primárnych veličín. Na tento účel napájacie cievky zahŕňajú:

• Linkové vodiče na riadenie sieťového napätia;

• zbernice alebo vodiča a uzemnenia, aby sa prevzala hodnota fázy.

Dôležitým ochranným prvkom meracích transformátorov napätia je uzemnenie ich krytu a sekundárneho vinutia. Je potrebné dávať pozor, pretože pri porušení izolácie primárneho vinutia na skrinke alebo na sekundárnych obvodoch sa v nich objaví potenciál vysokého napätia, ktoré môže zraniť ľudí a popáliť zariadenie.

Úmyselné uzemnenie plášťa a jedného sekundárneho vinutia vedie tento nebezpečný potenciál k zemi, čo zabraňuje ďalšiemu rozvoju havárie.

1. Elektrické zariadenia

Príklad pripojenia transformátora na meranie napätia v 110 kilovoltovej sieti je na fotografii.

Tu je zdôraznené, že napájací vodič každej fázy je pripojený odbočkou na svorku primárneho vinutia jej transformátora, umiestnenej na spoločnej uzemnenej železobetónovej podpere, zdvihnutej vo výške bezpečnej pre elektrotechnický personál.

Telo každého meracieho VT s druhou svorkou primárneho vinutia je uzemnené priamo na tejto platforme.

Výstupy sekundárnych vinutí sú zostavené vo svorkovnici umiestnenej v spodnej časti každého VT. Sú pripojené k vodičom káblov zhromaždených v elektrickej rozvodnej skrini umiestnenej v blízkosti vo výške vhodnej na obsluhu zo zeme.

Nielenže spína obvod, ale inštaluje automatické spínače na sekundárne napäťové obvody a spínače alebo bloky na vykonávanie prevádzkového spínania a vykonávanie bezpečnej údržby zariadení.

Tu zhromaždené napäťové prípojnice sa privádzajú do reléových ochranných a automatizačných zariadení pomocou špeciálneho napájacieho kábla, ktorý podlieha zvýšeným požiadavkám na zníženie strát napätia. Tomuto veľmi dôležitému parametru meracích obvodov sa venujeme v samostatnom článku tu — Strata a pokles napätia

Káblové trasy na meranie VT sú rovnako ako CT chránené kovovými krabicami alebo železobetónovými doskami pred náhodným mechanickým poškodením.

Ďalšia možnosť pripojenia napäťového meracieho transformátora typu NAMI, umiestneného v mriežkovej bunke 10 kV, je znázornená na fotografii nižšie.

Napäťový transformátor na strane vysokého napätia je chránený sklenenými poistkami v každej fáze a môže byť oddelený od ručného pohonu od napájacieho obvodu pre kontrolu výkonu.

Každá fáza primárnej siete je pripojená k príslušnému vstupu napájacieho vinutia. Vodiče sekundárnych okruhov sú vyvedené samostatným káblom do svorkovnice.

2. Sekundárne vinutia a ich obvody

Nižšie je uvedená jednoduchá schéma pripojenia jedného transformátora k sieťovému napätiu napájacieho obvodu.

Tento dizajn možno nájsť v obvodoch do 10 kV vrátane. Z každej strany je chránený poistkami príslušného výkonu.

V sieti 110 kV môže byť takýto napäťový transformátor inštalovaný v jednej fáze systému bypass zbernice, aby sa zabezpečilo synchrónne riadenie pripojených spojovacích obvodov a SNR.

Na sekundárnej strane sú použité dve vinutia: hlavné a prídavné, ktoré zabezpečujú realizáciu synchrónneho režimu pri ovládaní ističov blokovou doskou.

Na pripojenie napäťového transformátora k dvom fázam systému obtokovej zbernice pri ovládaní ističov z hlavnej dosky sa používa nasledujúca schéma.

Tu sa vektor «uk» pridá k sekundárnemu vektoru «kf» vytvorenému predchádzajúcou schémou.

Nasledujúca schéma sa nazýva „otvorený trojuholník“ alebo neúplná hviezda.

Umožňuje simulovať systém dvoch alebo troch fázových napätí.

Najväčšie možnosti má pripojenie troch napäťových transformátorov podľa schémy plnej hviezdy. V tomto prípade môžete získať všetky fázové aj sieťové napätia v sekundárnych obvodoch.

Vďaka tejto možnosti sa táto možnosť používa na všetkých kritických rozvodniach a sekundárne okruhy pre takéto VT sú vytvorené s dvoma typmi vinutia zahrnutými podľa obvodu hviezdy a trojuholníka.

Uvedené schémy zapínania cievok sú najtypickejšie a zďaleka nie jediné. Moderné meracie transformátory majú rôzne schopnosti a boli vykonané určité úpravy v dizajne a schéme zapojenia.

Triedy presnosti meracích transformátorov napätia

Na určenie chýb v metrologických meraniach sú VT vedené ekvivalentným obvodom a vektorovým diagramom.

Táto pomerne zložitá technická metóda umožňuje určiť chyby každého merania VT z hľadiska amplitúdy a uhla odchýlky sekundárneho napätia od primárneho a určiť triedu presnosti pre každý testovaný transformátor.

Všetky parametre sa merajú pri menovitých zaťaženiach v sekundárnych okruhoch, pre ktoré je VT vytvorený. Ak sú počas prevádzky alebo kontroly prekročené, potom chyba prekročí hodnotu menovitej hodnoty.

Meracie transformátory napätia majú 4 triedy presnosti.

Triedy presnosti meracích transformátorov napätia

Triedy presnosti merania VT Maximálne limity pre dovolené chyby FU,% δU, min 3 3,0 nedefinované 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Trieda č. 3 sa používa v modeloch pracujúcich v reléových ochranných a automatizačných zariadeniach, ktoré nevyžadujú vysokú presnosť, napríklad na spustenie alarmových prvkov pre výskyt poruchových režimov v silových obvodoch.

Najvyššiu presnosť 0,2 dosahujú prístroje používané na kritické vysoko presné merania pri nastavovaní zložitých zariadení, vykonávaní akceptačných testov, nastavovaní automatického riadenia frekvencie a podobných prácach. VT s triedami presnosti 0,5 a 1,0 sa najčastejšie inštalujú na vysokonapäťové zariadenia na prenos podružného napätia do rozvádzačov, riadiacich a regulačných meračov, reléových súprav blokovaní, ochrán a synchronizácie obvodov.

Spôsob kapacitného odberu napätia

Princíp tejto metódy spočíva v nepriamo úmernom uvoľnení napätia na obvode kondenzátorových dosiek rôznych kapacít zapojených do série.

Po výpočte a výbere menovitých hodnôt kondenzátorov zapojených do série so zbernicovým alebo sieťovým fázovým napätím Uph1 je možné získať na koncovom kondenzátore C3 sekundárnu hodnotu Uph2, ktorá sa odoberá priamo z nádoby alebo cez transformátorové zariadenie pripojené k uľahčuje nastavenie pomocou nastaviteľného počtu cievok.

Výkonové charakteristiky meracích transformátorov napätia a ich sekundárnych obvodov

Požiadavky na inštaláciu

Z bezpečnostných dôvodov musia byť všetky sekundárne okruhy VT chránené. automatické ističe typu AP-50 a uzemnené medeným drôtom s prierezom najmenej 4 mm štvorcových.

Ak je v rozvodni použitý dvojzbernicový systém, potom musia byť obvody každého meracieho transformátora prepojené cez reléový obvod opakovačov polohy odpojovača, čo vylučuje súčasné napájanie jedného reléového ističa z rôznych VT.

Všetky sekundárne obvody od koncového uzla VT k reléovým ochranným a automatizačným zariadeniam sa musia vykonávať jedným napájacím káblom tak, aby súčet prúdov všetkých žíl bol rovný nule. Na tento účel je zakázané:

• oddeľte prípojnice «B» a «K» a kombinujte ich na spoločné uzemnenie;

• pripojte zbernicu „B“ k synchronizačným zariadeniam cez spínacie kontakty, spínače, relé;

• prepnite zbernicu «B» počítadiel s kontaktmi RPR.

Prevádzkové prepínanie

Všetky práce s prevádzkovým zariadením vykonáva špeciálne vyškolený personál pod dohľadom úradníkov a podľa spínacích formulárov. Na tento účel sú v obvodoch napäťového transformátora inštalované ističe, poistky a automatické spínače.

Keď je určitá časť napäťových obvodov vyradená z prevádzky, musí byť uvedený spôsob overenia vykonaného opatrenia.

Pravidelná údržba

Sekundárne a primárne obvody transformátorov sú počas prevádzky podrobované rôznym kontrolným obdobiam, ktoré sú viazané na čas, ktorý uplynul od uvedenia zariadenia do prevádzky a zahŕňajú rôzny rozsah elektrických meraní a čistenia zariadenia špeciálne vyškoleným opravárom. .

Hlavnou poruchou, ktorá sa môže vyskytnúť v napäťových obvodoch počas ich prevádzky, je výskyt skratových prúdov medzi vinutiami. Najčastejšie sa to stane, keď elektrikári nepracujú opatrne v existujúcich napäťových obvodoch.

V prípade náhodného skratu vinutí sa vypnú ochranné spínače umiestnené vo svorkovnici meracieho VT a zaniknú napäťové obvody napájajúce výkonové relé, sady blokovaní, synchronizácie, dištančné ochrany a iné zariadenia.

V tomto prípade je možná falošná aktivácia existujúcich ochrán alebo porucha ich činnosti v prípade porúch v primárnej slučke. Takéto skraty musia byť nielen rýchlo odstránené, ale musia zahŕňať aj všetky automaticky deaktivované zariadenia.

Meracie transformátory prúdu a napätia sú povinné v každej elektrickej rozvodni. Sú nevyhnutné pre spoľahlivú prevádzku reléových ochranných a automatizačných zariadení.