Лекция №12. Электрические аппараты для измерений

Трансформатор тока предназначен для понижения первичного тока до стандартной величины 5 А или 1 А и для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока (рис. 54) имеет замкнутый магнитопровод (2)и две обмотки: первичную (1)и вторичную (3).

Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной об­мотке присоединяются измери­тельные приборы, обтекаемые током I₂.

Рис. 54. Принципиальная схема включения трансформатора тока

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации:

(56)

где I_1ном, I_2ном — номинальные значения первичного и вторичного токов соответственно.

Действительный коэффициент трансформации отличается от номинального вследствие потерь в трансформаторе, которые создают погрешность в измерении тока:

% = (57)

По значению погрешностей различают классы точности трансформаторов тока: 0,2; 0,5; 1,0; Р. Класс 0,2 применяется для подключения точных лабораторных приборов; 0,5 — расчетных счетчиков электроэнергии; 1,0 — приборов технического учета; Р — релейной защиты.

Трансформатор тока работает в своем классе точности только при нормальной нагрузке; при увеличении нагрузки погрешности также увеличиваются.

Трансформаторы тока для внутренних установок име­ют сухую изоляцию с использованием фарфора или эпоксидной смолы. Трансформаторы с литой эпоксидной изоляцией имеют малые размеры и проще по технологии производства, поэтому получили широкое распространение. На рис.55 изображен трансформатор тока типа ТПОЛ-20 — проходной, одновитковый, с литой изоляцией, на напряжение 20 кВ.

Рис. 55. Трансформатор тока ТПОЛ-20:

1 — выводы первичной обмотки; 2 — болтзаземления; 3 — коробка

вторичных:выводов; 4 — литая изоляция

Первичной обмоткой служит медная труба, две вторичные обмотки расположены на двух кольцевых ленточных магнитопроводах. Каждый магнитопровод имеет свои параметры, т. е. его обмотка обладает определенным классом точности. Наиболее частое сочета­ние обмоток — 0,5/Р, 1,0/Р, Р/Р (Р — обмотка для релей­ной защиты).

Одновитковые трансформаторы применяются при первичных токах 400 А и более.

Обмотки и магнитопроводы трансформатора ТПОЛ за­ливаются эпоксидным компаундом, который после затвер­девания и полимеризации обеспечивает высокую электри­ческую и механическую прочность.

В цепях с большими токами применяются шинные трансформаторы типа ТШЛи ТШВ, у которых роль первичной обмотки выполняют шины РУ. Такой трансформатор имеет кольцеобразный сердечник с вторичной обмоткой, залитый эпоксидным компаундом, и окно, через которое проходят шины РУ. Трансформаторы тока ТШЛ, ТШВ встраиваются в комплектные экранированные токопроводы в цепях мощных генераторов.

Трансформаторы тока для наружных установок типа ТФЗ, ТФР имеют бумажно-масляную изоляцию. Для обеспечения необходимого уровня изоляции все части, магнитопровод и обмотки трансформатора, погружают в фарфоровую покрышку, которая заполнена трансформаторным маслом.

В установках 500 кВ и выше применяются каскадные трансформаторы тока типа ТФНК, в которых используется двухступенчатая трансформация для облегчения изоляции.

Широко применяются встроенные трансформаторы тока, которые по принципу действия и устройству представляют собой одновитковые проходные трансформаторы. Такие трансформаторы встраиваются в вводы масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов. Первичной обмоткой их служит токоведущий стержень изолятора. На каждом вводе могут быть установлены одиндва трансформатора тока. Недостатками таких трансформаторов являются большая погрешность и малая вторичная мощность.

Трансформатор напряжения предназначен для пони­жения высокого напряжения до стандартной величины 100 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор напряжения по схеме включения на­поминает силовой трансформатор, его первичная обмотка (1)включена на напряжение сети U₁ а ко вторичной обмотке (3)с напряжением U₂ присоединяются параллельно обмотки измерительных приборов и реле (рис. 56).

Рис.56. Принципиальная схема включения однофазного трансформатора напряжения

Для безопасности обслуживания один из выводов вторичной обмотки заземляется. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает с небольшой нагрузкой в режиме, близком к холостому ходу, поэтому магнитопровод (2)имеет небольшое сечение.

Номинальный коэффициент трансформации

(58)

где U _{1 ном} и U_2ном — номинальные значения первичного и вторичного напряжений.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения напряжения:

(59)

Трансформаторы напряжения могут иметь классы точности 0,2; 0,5; 1; 3, область применения которых с разными классами точности такая же, как для трансформаторов тока.

Вторичная нагрузка, обусловленная подключением измерительных приборов и реле, не должна превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, чтобы не привести к увеличению погрешности.

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные применяются на напряжения до 10 кВ, однофазные — на любые напряжения до 1150 кВ.

В комплектных распределительных устройствах применяются трансформаторы с литой изоляцией, однофазные, с заземленным выводом первичной обмотки типа ЗНОЛ. Такие трансформаторы могут встраиваться в комплектный экранированный токопровод, для чего они снабжаются ножевыми втычными контактами. Трансформаторы напряже­ния серии ЗНОЛ предназначены для установок напряже­нием 3—24 кВ.

Широкое применение имеют масляные трансформаторы напряжения, у которых обмотки и магнитопровод находятся в баке, заполненном маслом. Выводы обмоток осущест­вляются с помощью фарфоровых изоляторов. Такие тран­сформаторы могут быть трехфазными (НТМИ) и однофазными (НОМ, ЗНОМ).

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов (рис. 57).

С помощью ножевого контакта (3), расположенного на вводе высокого напряжения, трансформатор присоединяется к пружинящим контактам, закрепленным на токопроводе (1), закрытом экраном (2). К патрубку (5)со смотровыми люками (4)болтами (6)прикреплена крышка трансформатора. Зажимы низкого напряжения выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом.

Рис. 57. Установка трансформатора напряжения

ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе

В установках 110кВ и выше применяются трансформаторы напряжения типа НФК. В этих трансформаторах обмотка высокого напряжения равномерно распределена по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция.

В установках 500 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения серии НДЕ с емкостным делителем напряжения.

В установках сверхвысокого напряжения электромаг­нитные измерительные трансформаторы становятся ма­лопригодными вследствие большой массы, габаритов и по­грешностей. В настоящее время они заменяются оптико-электронными трансформаторами.

Емкостной делитель напряжения служит для измерения высокого напряжения и питания реле.

В чисто емкостной цепочке С₁, С₂ (рис. 58) напряжение фазы линии электропередачи (U) делится обратно пропорционально величинам емкостей.

Рис. 58. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения

Емкость конденсатора С₂ на порядок больше, чем С₁, и сквозной ток текущий по цепочке С₁, С₂, определяется конденсатором С₁. Емкость конденсатора С₂ выбирается так, чтобы напряжение на ней находилось в пределах U_c2= 4000 – 12000 В. Для дальнейшего понижения напряжения до стандартной величины 100 В дешевый трансформатор напряжения нормального исполнения.

Вопросы для самопроверки:

Дата добавления: 2014-01-20