Instrumentalni naponski transformatori

Namjena i princip rada naponskog transformatora

Mjerni naponski transformator koristi se za snižavanje visokog napona koji se dovodi u izmjenične instalacije na brojila i releje za zaštitu i automatizaciju.

Izravni visokonaponski priključak zahtijevao bi vrlo glomazne uređaje i releje zbog potrebe njihove izvedbe s visokonaponskom izolacijom. Proizvodnja i uporaba takve opreme praktički je nemoguća, osobito na naponima od 35 kV i više.

Korištenje naponskih transformatora omogućuje korištenje standardnih mjernih uređaja za mjerenje visokog napona, proširujući njihove granice mjerenja; zavojnice releja spojene preko naponskih transformatora mogu imati i standardne izvedbe.

Osim toga, naponski transformator izolira (odvaja) mjerne uređaje i releje od visokog napona, čime se osigurava sigurnost njihovog rada.

Naponski transformatori naširoko se koriste u visokonaponskim električnim instalacijama, točnost ovisi o njihovom radu električna mjerenja i mjerenje električne energije, kao i pouzdanost relejne zaštite i automatike u slučaju opasnosti.

Mjerni naponski transformator, prema načelu dizajna, ne razlikuje se od napajanje silazni transformator… Sastoji se od čelične jezgre koja se sastoji od električnih ploča od čeličnog lima, primarnog namota i jednog ili dva sekundarna namota.

Na sl. Slika 1a prikazuje shemu naponskog transformatora s jednim sekundarnim namotom. Na primarni namot dovodi se visoki napon U1, a na sekundarni napon U2 priključen je mjerni uređaj. Početak primarnog i sekundarnog namota označen je slovima A i a, a krajevi X i x. Takve oznake obično se primjenjuju na tijelo naponskog transformatora pored stezaljki njegovih namota.

Omjer nazivnog napona primara i nazivnog napona sekundara naziva se nazivni napon. čimbenik transformacije naponski transformator Kn = U1nom / U2nom

Riža. 1. Shema i vektorski dijagram naponskog transformatora: a — dijagram, b — vektorski dijagram napona, c — vektorski dijagram napona.

Kada naponski transformator radi bez greške, njegov primarni i sekundarni napon se poklapaju u fazi i omjer njihovih vrijednosti jednak je Kn. S faktorom transformacije Kn = 1 napon U2= U1 (slika 1, c).

Legenda: H — jedan terminal je uzemljen; O — jednofazni; T — trofazni; K — kaskadno ili s kompenzacijskim svitkom; F — s vanjska izolacija od porculana; M - ulje; C — suho (sa zračnom izolacijom); E — kapacitivni; D je djelitelj.

Priključci primarnog namota (HV) označeni su A, X za jednofazne i A, B, C, N za trofazne transformatore. Glavni terminali sekundarnog namota (LV) označeni su redom a, x i a, b, c, N, terminali sekundarnog dodatnog namota — ad techend.

Prvo se primarni i sekundarni namot spajaju na priključke A, B, C odnosno a, b, c. Glavni sekundarni namoti obično su spojeni u zvijezdu (vezna grupa 0), dodatni - prema shemi otvorenog trokuta. Kao što znate, tijekom normalnog rada mreže, napon na stezaljkama dodatnog namota je blizu nule (neuravnoteženi napon Unb = 1 - 3 V), a za zemljospojeve jednak je trostrukoj vrijednosti napona 3UO. s nultom sekvencom UO faze.

U mreži s uzemljenom nultom, najveća vrijednost je 3U0 jednaka faznom naponu, s izoliranim - trofaznim naponom. Sukladno tome izvode se dodatni namoti nazivnog napona Unom = 100 V i 100/3 V.

Nazivni napon TV je njegov nazivni napon primarnog namota; ova se vrijednost može razlikovati od klase izolacije. Pretpostavlja se da je nazivni napon sekundarnog namota 100, 100/3 i 100/3 V. Normalno, naponski transformatori rade u praznom hodu.

Mjerni naponski transformatori s dva sekundarna namota

Naponski transformatori s dva sekundarna namota, osim za napajanje brojila i releja, namijenjeni su za upravljanje signalizatorima zemljospoja u mreži s izoliranom neutralnom nulom ili za zaštitu od zemljospoja u mreži s uzemljenom neutralnom nulom.

Shematski dijagram naponskog transformatora s dva sekundarna namota prikazan je na sl. 2, a. Stezaljke drugog (dodatnog) namota, koje se koriste za signalizaciju ili zaštitu u slučaju zemljospoja, označene su ad i xd.

Na sl. 2.6 prikazuje dijagram uključivanja tri takva naponska transformatora u trofaznu mrežu. Primarni i glavni sekundarni namot spojeni su u zvijezdu. Neutralni vod primarnog namota je uzemljen. Tri faze i nula mogu se primijeniti na brojila i releje iz glavnih sekundarnih namota. Dodatni sekundarni namoti spojeni su u otvoreni trokut. Iz njih se zbroj faznih napona sve tri faze dovodi do signalnih ili zaštitnih uređaja.

U normalnom radu mreže u koju je uključen naponski transformator, ovaj vektorski zbroj je nula. To se može vidjeti iz vektorskih dijagrama na sl. 2, c, gdje su Ua, Vb i Uc vektori faznih napona koji se primjenjuju na primarne namotaje, a Uad, Ubd i Ucd - vektori napona primarnog i sekundarnog dodatnog namota. naponi sekundarnih dodatnih namota, koji se podudaraju u smjeru s vektorima odgovarajućih primarnih namota (isto kao na slici 1, c).

Riža. 2. Naponski transformator s dva sekundarna namota. a — dijagram; b - uključivanje u trofazni krug; c — vektorski dijagram

Zbroj vektora Uad, Ubd i Ucd dobiva se njihovim spajanjem prema shemi spajanja dodatnih namota, pri čemu se pretpostavlja da strelice vektora i primarnog i sekundarnog napona odgovaraju početku namota transformatora.

Rezultirajući napon 3U0 između kraja namota faze C i početka namota faze A na dijagramu je nula.

Pod stvarnim uvjetima, obično postoji zanemariv napon neuravnoteženosti na izlazu otvorenog trokuta, koji ne prelazi 2 do 3% nazivnog napona. Ova neravnoteža nastaje stalno prisutnom blagom asimetrijom sekundarnih faznih napona i blagim odstupanjem oblika njihove krivulje od sinusoide.

Napon koji jamči pouzdan rad releja primijenjen na krug otvorenog trokuta pojavljuje se samo u slučaju zemljospoja na strani primarnog namota naponskog transformatora. Budući da su zemljospojevi povezani s prolazom struje kroz nultu, rezultirajući napon na izlazu otvorenog trokuta prema metodi simetričnih komponenti naziva se napon nulte sekvence i označava se 3U0. U ovoj oznaci, broj 3 označava da je napon u ovom krugu zbroj triju faza. Oznaka 3U0 također se odnosi na otvoreni trokut izlazni krug primijenjen na alarmni ili zaštitni relej (Sl. 2.6).

Riža. 3. Vektorski dijagrami napona primarnog i sekundarnog dodatnog namota s jednofaznim zemljospojem: a — u mreži s uzemljenom nultom, b — u mreži s izoliranom nultom.

Napon 3U0 ima najveću vrijednost za jednofazni zemljospoj.Treba uzeti u obzir da je maksimalna vrijednost napona 3U0 u mreži s izoliranom neutralnom nulom puno veća nego u mreži s uzemljenom neutralnom nulom.

Opće sklopne sheme naponskih transformatora

Najjednostavnija shema pomoću jednog jednofazni naponski transformatorprikazano na sl. 1, a, koristi se pri pokretanju ormara motora i na sklopnim točkama 6-10 kV za uključivanje voltmetra i naponskog releja AVR uređaja.

Na slici 4 prikazani su dijagrami spajanja jednofaznih jednonamotnih naponskih transformatora za napajanje trofaznih sekundarnih krugova. Skupina od tri zvjezdasta jednofazna transformatora prikazana na sl. 4, a, koristi se za napajanje mjernih uređaja, mjernih uređaja i voltmetara za nadzor izolacije u električnim instalacijama od 0,5-10 kV s izoliranom neutralnom i nerazgranatom mrežom, gdje nije potrebna signalizacija pojave jednofaznog uzemljenja.

Kako bi se otkrilo "uzemljenje" na ovim voltmetrima, oni moraju pokazati veličinu primarnih napona između faza i zemlje (vidi vektorski dijagram na slici 3.6). U tu svrhu, nula VN namota je uzemljena, a voltmetri spojeni na sekundarne fazne napone.

Budući da u slučaju jednofaznih zemljospojeva naponski transformatori mogu biti pod naponom dugo vremena, njihov nazivni napon mora odgovarati prvom naponu međulinijski. Kao rezultat toga, u normalnom načinu rada, pri radu na faznom naponu, snaga svakog transformatora, a time i cijele skupine, smanjuje se jednom za √3. Budući da krug ima nula sekundarnih namota uzemljenih, sekundarni osigurači ugrađeni su u sve tri faze .

Riža. 4.Dijagrami spajanja jednofaznih naponskih mjernih transformatora s jednim sekundarnim namotom: a — krug zvijezda-zvijezda za električne instalacije od 0,5 — 10 kV s izoliranom nulom, b — krug otvoreni trokut za električne instalacije 0,38 — 10 kV, c — isto za električne instalacije 6 — 35 kV, d — uključivanje naponskih transformatora 6 — 18 kV prema shemi trokutaste zvijezde za napajanje ARV uređaja sinkronih strojeva.

Na sl. 4.6 i naponski transformatori namijenjeni za napajanje mjernih uređaja, brojila i releja spojenih na fazni napon spojeni su u otvoreni trokut. Ova shema osigurava simetrični napon između vodova Uab, Ubc, U°Ca pri radu naponskih transformatora u bilo kojoj klasi točnosti.

Funkcija otvorenog trokuta je nedovoljna iskorištenost snage transformatora, jer je snaga takve skupine od dva transformatora manja od snage skupine od tri transformatora spojena u puni trokut ne 1,5 puta, već √3 jednom .

Dijagram na sl. 4, b koristi se za napajanje nerazgranatih naponskih krugova električnih instalacija 0,38 -10 kV, što omogućuje da se uzemljenje sekundarnih krugova ugradi izravno na naponski transformator.

U sekundarnim krugovima kruga prikazanog na sl. 4, c, umjesto osigurača, ugrađen je dvopolni prekidač, kada se aktivira, kontakt bloka zatvara signalni krug «prekid napona» ... Uzemljenje sekundarnih namota provodi se na štitu u faza B, koja je dodatno uzemljena direktno na naponski transformator preko osigurača kvara.Prekidač osigurava odspajanje sekundarnih krugova naponskog transformatora s vidljivim prekidom. Ova se shema koristi u električnim instalacijama od 6 do 35 kV kada se napajaju razgranati sekundarni krugovi iz dva ili više naponskih transformatora.

Na sl. 4, g naponski transformatori spojeni su prema krugu trokut - zvijezda, osiguravajući napon na sekundarnom vodu U = 173 V, što je potrebno za napajanje uređaja za automatsku regulaciju uzbude (ARV) sinkronih generatora i kompenzatora. Da bi se povećala pouzdanost rada ARV, osigurači u sekundarnim krugovima nisu ugrađeni, što je dopušteno PUE za nerazgranate naponske krugove.

Vidi također: Sheme spajanja mjernih naponskih transformatora