Mjerni naponski transformatori u krugovima relejne zaštite i automatike

Ovaj članak opisuje kako se struje ogromne količine visokonaponske energetske opreme modeliraju s visokom točnošću za sigurnu upotrebu u relejnim zaštitnim krugovima— Mjerni strujni transformatori u krugovima relejne zaštite i automatike.

Također opisuje kako pretvoriti napone u desetke i stotine kilovolta za upravljanje radom uređaja za relejnu zaštitu i automatizaciju na temelju dva principa:

1. transformacija električne energije;

2. kapacitivno odvajanje.

Prva metoda omogućuje točniji prikaz vektora primarnih veličina i stoga je raširena. Drugi način se koristi za praćenje određene faze napona mreže 110 kV u obilaznim sabirnicama iu nekim drugim slučajevima. Ali posljednjih godina nalazi sve veću primjenu.

Kako se izrađuju i rade instrumentalni naponski transformatori

Glavna temeljna razlika između mjernih naponskih transformatora (VT) od strujni transformatori (CT) je da su oni, kao i svi modeli napajanja, dizajnirani za normalan rad bez kratkog spoja sekundarnog namota.

Istodobno, ako su energetski transformatori projektirani za prijenos prenesene snage uz minimalne gubitke, onda su mjerni naponski transformatori projektirani s ciljem visoke preciznosti ponavljanja u skali vektora primarnog napona.

Principi rada i uređaji

Dizajn naponskog transformatora, sličan strujnom transformatoru, može se prikazati magnetskim krugom s dvije zavojnice omotane oko njega:

• primarni;

• drugi.

Za najtočniju pretvorbu napona s najmanjim gubicima odabiru se posebne vrste čelika za magnetski krug, kao i metal njihovih namota i izolacijskog sloja. Broj zavoja primarnog i sekundarnog namota izračunava se tako da se nazivna vrijednost visokonaponskog međulinijskog napona primijenjenog na primarni namot uvijek reproducira kao sekundarna vrijednost od 100 volti s istim smjerom vektora za neutralno uzemljeni sustavi.

Ako je primarni strujni krug prijenosa energije projektiran s izoliranom neutralnom spojnicom, tada će na izlazu mjernog svitka biti prisutno 100 / √3 volta.

Kako bi se stvorile različite metode simulacije primarnih napona na magnetskom krugu, ne može se locirati jedan, već nekoliko sekundarnih namota.

VT sklopni krugovi

Mjerni transformatori koriste se za mjerenje linearnih i/ili faznih primarnih veličina. Da biste to učinili, zavojnice za napajanje uključuju između:

• Linijski vodiči za kontrolu mrežnih napona;

• sabirnica ili žica i uzemljenje za uzimanje fazne vrijednosti.

Važan zaštitni element mjernih naponskih transformatora je uzemljenje njihovog kućišta i sekundarnog namota. Treba biti oprezan jer kada izolacija primarnog namota pukne na kućište ili na sekundarne krugove, u njima će se pojaviti potencijal za visoki napon koji može ozlijediti ljude i spaliti opremu.

Namjerno uzemljenje kućišta i jednog sekundarnog namota dovodi ovaj opasni potencijal u zemlju, čime se sprječava daljnji razvoj nesreće.

1. Električna oprema

Na fotografiji je prikazan primjer spajanja transformatora za mjerenje napona u mreži od 110 kilovolti.

Ovdje je naglašeno da je opskrbna žica svake faze spojena granom na stezaljku primarnog namota njenog transformatora, smještenog na zajedničkom uzemljenom armiranobetonskom nosaču, podignutom na visini sigurnoj za elektrotehničare.

Tijelo svakog mjernog VT s drugom stezaljkom primarnog namota uzemljeno je izravno na ovu platformu.

Izlazi sekundarnih namota sastavljeni su u priključnoj kutiji koja se nalazi na dnu svakog VT. Spojeni su na vodiče kabela prikupljenih u električnoj razvodnoj kutiji koja se nalazi u blizini na visini pogodnoj za servisiranje s tla.

Ne samo da prebacuje strujni krug, već također instalira automatske sklopke na sekundarne naponske krugove i sklopke ili blokove za obavljanje operativnog preklapanja i sigurnog održavanja opreme.

Ovdje prikupljene naponske sabirnice dovode se do uređaja za relejnu zaštitu i automatizaciju posebnim kabelom za napajanje, koji podliježe povećanim zahtjevima za smanjenje gubitaka napona. Ovaj vrlo važan parametar mjernih krugova pokriven je u zasebnom članku ovdje — Gubitak i pad napona

Kabelske trase za mjerenje VT također su zaštićene metalnim kutijama ili armirano-betonskim pločama od slučajnih mehaničkih oštećenja, kao i CT.

Druga mogućnost spajanja naponskog mjernog transformatora tipa NAMI, koji se nalazi u ćeliji mreže od 10 kV, prikazana je na slici ispod.

Naponski transformator na visokonaponskoj strani zaštićen je staklenim osiguračima u svakoj fazi i može se odvojiti od ručnog aktuatora od strujnog kruga napajanja radi provjere rada.

Svaka faza primarne mreže spojena je na odgovarajući ulaz opskrbnog namota. Vodiči sekundarnih strujnih krugova izvode se posebnim kabelom na stezaljku.

2. Sekundarni namoti i njihovi sklopovi

Ispod je jednostavan dijagram za spajanje jednog transformatora na mrežni napon kruga napajanja.

Ovaj dizajn može se naći u krugovima do i uključujući 10 kV. Sa svake strane je zaštićen osiguračima odgovarajuće snage.

U mreži od 110 kV takav se naponski transformator može ugraditi u jednu fazu sustava premosnice kako bi se osiguralo sinkrono upravljanje povezanim spojnim krugovima i SNR.

Na sekundarnoj strani koriste se dva namota: glavni i dodatni, koji osiguravaju provedbu sinkronog načina rada kada se prekidačima upravlja s blok ploče.

Za spajanje naponskog transformatora na dvije faze sustava premosnice pri upravljanju prekidačima s glavne ploče koristi se sljedeća shema.

Ovdje se vektor «uk» dodaje sekundarnom vektoru «kf» formiranom prethodnom shemom.

Sljedeća shema naziva se «otvoreni trokut» ili nepotpuna zvijezda.

Omogućuje vam simulaciju sustava dvofaznih ili trofaznih napona.

Najveće mogućnosti ima spajanje tri naponska transformatora prema shemi pune zvijezde. U ovom slučaju možete dobiti i sve fazne i linijske napone u sekundarnim krugovima.

Zbog ove mogućnosti, ova se opcija koristi na svim kritičnim trafostanicama, a sekundarni krugovi za takve VT-ove stvaraju se s dvije vrste namota uključenih prema krugu zvijezde i trokuta.

Navedene sheme za uključivanje zavojnica su najtipičnije i daleko od jedine. Suvremeni mjerni transformatori imaju različite mogućnosti i za njih su napravljene određene prilagodbe u konstrukciji i shemi spajanja.

Razredi točnosti naponskih mjernih transformatora

Za utvrđivanje pogrešaka u mjeriteljskim mjerenjima, VT-ovi su vođeni ekvivalentnim krugom i vektorskim dijagramom.

Ova prilično složena tehnička metoda omogućuje određivanje pogrešaka svakog mjerenja VT u smislu amplitude i kuta odstupanja sekundarnog napona od primara te određivanje klase točnosti za svaki ispitivani transformator.

Svi parametri se mjere pri nominalnim opterećenjima u sekundarnim krugovima za koje je VT stvoren. Ako se prekorače tijekom rada ili pregleda, tada će pogreška premašiti vrijednost nominalne vrijednosti.

Mjerni naponski transformatori imaju 4 razreda točnosti.

Razredi točnosti naponskih mjernih transformatora

Klase točnosti mjerenja VT Maksimalne granice za dopuštene pogreške FU,% δU, min 3 3,0 nije definirano 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Klasa br. 3 koristi se u modelima koji rade u uređajima za relejnu zaštitu i automatizaciju koji ne zahtijevaju visoku točnost, na primjer, za pokretanje alarmnih elemenata za pojavu načina kvara u strujnim krugovima.

Najveću točnost od 0,2 postižu instrumenti koji se koriste za kritična mjerenja visoke preciznosti pri postavljanju složenih uređaja, provođenju primopredajnih ispitivanja, postavljanju automatske regulacije frekvencije i sličnim poslovima. VT s razredima točnosti 0,5 i 1,0 najčešće se ugrađuju na visokonaponsku opremu za prijenos sekundarnog napona do razvodnih ploča, kontrolnih i regulacijskih brojila, relejnih sklopova blokada, zaštita i strujne sinkronizacije.

Metoda kapacitivnog izvlačenja napona

Princip ove metode sastoji se u obrnuto proporcionalnom oslobađanju napona na krugu serijski spojenih ploča kondenzatora različitih kapaciteta.

Nakon izračuna i odabira vrijednosti kondenzatora spojenih u seriju s faznim naponom sabirnice ili linije Uph1, moguće je na konačnom kondenzatoru C3 dobiti sekundarnu vrijednost Uph2, koja se uklanja izravno iz spremnika ili preko transformatorskog uređaja spojenog na olakšavaju postavke s podesivim brojem zavojnica.

Radna svojstva mjernih naponskih transformatora i njihovih sekundarnih krugova

Zahtjevi za instalaciju

Iz sigurnosnih razloga svi sekundarni krugovi VT moraju biti zaštićeni. automatski prekidači tipa AP-50 i uzemljen bakrenom žicom poprečnog presjeka od najmanje 4 mm sq.

Ako se u trafostanici koristi sustav dvostruke sabirnice, krugovi svakog mjernog transformatora moraju biti povezani kroz relejni krug ponavljača položaja rastavljača, što isključuje istodobnu opskrbu naponom na jedan relejni zaštitni uređaj iz različitih VT.

Svi sekundarni krugovi od priključnog čvora VT do uređaja relejne zaštite i automatizacije moraju biti izvedeni jednim energetskim kabelom tako da zbroj struja svih žila bude jednak nuli. U tu svrhu zabranjeno je:

• odvojite sabirnice «B» i «K» i spojite ih za zajedničko uzemljenje;

• spojite sabirnicu "B" na uređaje za sinkronizaciju preko kontakata prekidača, prekidača, releja;

• uključite sabirnicu «B» brojača s RPR kontaktima.

Operativno prebacivanje

Sve radove s pogonskom opremom obavlja posebno obučeno osoblje pod nadzorom službenih osoba i prema obrascima za prespajanje. U tu svrhu u krugove naponskog transformatora ugrađuju se prekidači, osigurači i automatske sklopke.

Kada se određeni dio naponskih krugova isključi iz upotrebe, mora se navesti način provjere poduzete mjere.

Periodično održavanje

Tijekom rada, sekundarni i primarni krugovi transformatora podvrgnuti su različitim periodima pregleda, koji su vezani za vrijeme proteklo od puštanja uređaja u rad i uključuju različit opseg električnih mjerenja i čišćenja opreme od strane posebno obučenog servisnog osoblja .

Glavni kvar koji se može pojaviti u naponskim krugovima tijekom njihovog rada je pojava struja kratkog spoja između namota. Najčešće se to događa kada električari ne rade pažljivo u postojećim naponskim krugovima.

U slučaju slučajnog kratkog spoja namota, zaštitne sklopke smještene u priključnoj kutiji mjernog VT se isključuju, a naponski krugovi koji napajaju releje snage, sklopove blokada, sinkronizam, distantne zaštite i druge uređaje nestaju.

U tom slučaju moguće je lažno aktiviranje postojećih zaštita ili neispravnost njihovog rada u slučaju kvara u primarnoj petlji. Takvi kratki spojevi moraju se ne samo brzo otkloniti, već i uključiti sve automatski onesposobljene uređaje.

Strujni i naponski mjerni transformatori obvezni su u svakoj trafostanici. Oni su neophodni za pouzdan rad uređaja relejne zaštite i automatizacije.