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/(3 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 :

первичная обмотка;

магнитопровод;

вторичная обмотка;

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

[pic]

где U1ном , U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжение

соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к

погрешности измерения

[pic](100

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 ( 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/(3 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.

и закрыты крышкой.

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;

по вторичной нагрузке

S2( ( 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;

S2( - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к

трансформатору напряжения, В(А.

Для упрощения расчетов нагрузку можно не разделять по фазам, тогда

[pic]

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.