Трансформаторы напряжения

4.1.Назначение ТН.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для измерения напряжения, питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередачи. Для первых трех случаев могут применяться двухобмоточные ТН.

4.2. Классификация ТН.

ТН различаются:

- по числу фаз: однофазные и трехфазные;

- по числу обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные;

- по классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешности;

- по способу охлаждения: с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией);

- по роду установки: для внутренней или наружной установки.

Особенностью ТН является их малая мощность при высоком напряжении первичной обмотки, т.е. ТН является маломощными понижающими трансформаторами, имеющими почти всегда большой коэффициент трансформации. Кроме того, ТН должен обладать малым падением напряжения в первичной и вторичной обмотках, чтобы иметь возможно меньшие погрешности коэффициента трансформации и угла сдвига между векторами первичного и вторичного напряжений.

4.3. Маркировка обмоток ТН.

При маркировке выводов вторичных обмоток ТН за начало а принимают тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу Х. Иными словами если на первичной стороне ток входит в начало А, то однополярным выводом, т.е. началом вторичной обмотки а, будет тот ее вывод, из которого в этот момент ток выходит. При маркировке и включении обмоток по такому правилу направление тока в реле, при включении реле через ТН останется таким же, как и при включении реле непосредственно в сети.

4.4. Погрешности ТН.

ТН работает с погрешностью, искажающей вторичные напряжения как по величине так и по фазе. В идеальном ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение равно:

где - напряжение подведенное к зажимам первичной обмотки (первичное напряжение);

n_н – коэффициент трансформации идеального ТН, .

Однако за счет падения напряжения Du в первичной и вторничной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

Что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН.

Из этой схемы следует, что:

Таким образом, падение напряжения в обмотках ТН Du обуславливает появление погрешности искажающей величину и фазу u₂ по сравнению с расчетным напряжением u₁/n_н=u. Для уменьшения погрешности ТН необходимо уменьшать сопротивление обмоток Z₁ и Z₂, ток намагничивания I_нам и ток нагрузки, т.е. вторичный ток I₂.

Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему ТН подразделяются на классы: 0,5; 1 и 3. Один и тот же ТН может работать в различном классе точности в зависимости от величины его нагрузки.

Согласно ГОСТ ТН промышленного применения могут выпускаться только классов точности 1 и 3, а ТН для счетчиков электроэнергии должны удовлетворять классу точности 0,5. Погрешность по величине вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

Погрешность по фазе оценивается углом сдвига d между векторами первичного и вторичного напряжения.

4.5. Схемы соединений ТН.

К каждой первичной обмотке ТН1 подводиться напряжение фазы линии относительно земли. Соединения ТН по схеме Y/Y могут быть по 6-й или 12-й группам. Типовая схема соединения ТН – по 6-й группе. Рассмотренная схема может выполнена из трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН. Трехфазные трехстержневые ТН не могут применяться для данной схемы, т.к. в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков Ф₀, создаваемых током I₀ в первичных обмотках при замыканиях на землю в сети. Ф₀ замыкается через воздух с большим R_маг, что приводит к резкому увеличению I_нам, вызывая недопустимый нагрев ТН. В пятистержневом ТН для замыкания Ф₀ предназначены 4-й и 5-й стержни.

4.6.Схема соединения обмоток ТН в открытый треугольник.

Схема соединения ТН в открытый треугольник выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения U_AB и U_BC. Напряжение на вторичных обмотках пропорционально м.ф. напряжениям с первичной стороны. Схема позволяет получить напряжения U_AB, U_BC, U_СА.

4.7.Схема соединения обмоток однофазных ТН

в фильтр напряжения нулевой последовательности.

Схема соединения ТН в фильтр нулевой последовательности выполняется при помощи трех однофазных ТН, вторичные обмотки, которых соединяются в разомкнутый треугольник. Напряжение U_р является геометрической суммой напряжений вторичных обмоток:

На зажимах разомкнутого треугольника напряжение пропорционально напряжению 3U₀. В нормальном режиме U_р=0. При к.з. без земли сумма U_р=0, векторы напряжений не содержат составляющей нулевой последовательности. При к.з. на землю U_р=3U₀/n_Т. Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и при суммировании в разомкнутом треугольнике дают нуль. Необходимым условием работы рассмотренной схемы в качестве фильтра нулевой последовательности является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Номинальное вторичное напряжение для разомкнутого треугольника для сетей с заземленных нейтралей 100В и для сетей с изолированной нейтралью 100/3В.

4.8.Повреждения в цепях ТН.

Во вторичных цепях ТН возможны к.з., обрывы. Для его защиты устанавливаются предохранители, автоматы. Повреждения вторичных цепей искажают величину и фазу вторичного напряжения. При к.з. или обрыве фаз напряжение снижается или исчезает, защитой воспринимается как к.з. в сети и может ложно сработать. Для исключения такой ложной работы используется блокировка при неисправностях в цепях напряжения, которая подает сигнал и выводит защиту из работы.

Орган по 3I₀ реагирует на ток 3I₀ в первичной сети. При к.з. на землю реле 3I₀ размыкает цепь блокировки.

Рассмотренное устройство не реагирует на одновременный обрыв всех трех фаз цепи напряжения, 3-х ф. к.з. во вторичных цепях и обрыв первого провода.

Контроль исправности вторичной обмотки ТН соединенной по схеме фильтра нулевой последовательности осуществляется по измерению напряжения небаланса U_нб (U_нб=1-3В).

Дата добавления: 2014-01-11