Инструментални напонски трансформатори

Намена и принцип рада напонског трансформатора

Мерни напонски трансформатор се користи за спуштање високог напона који се доводи у инсталацијама наизменичне струје до бројила и релеја за заштиту и аутоматизацију.

Директна високонапонска веза би захтевала веома гломазне уређаје и релеје због потребе да се они имплементирају са високонапонском изолацијом. Производња и употреба такве опреме је практично немогућа, посебно на напонима од 35 кВ и више.

Употреба напонских трансформатора омогућава коришћење стандардних мерних уређаја за мерење високог напона, проширујући њихове границе мерења; намотаји релеја повезани преко напонских трансформатора могу имати и стандардне верзије.

Поред тога, напонски трансформатор изолује (одваја) мерне уређаје и релеје од високог напона, чиме се обезбеђује сигурност њиховог рада.

Напонски трансформатори се широко користе у високонапонским електричним инсталацијама, од њиховог рада зависи тачност електрична мерења и мерење електричне енергије, као и поузданост релејне заштите и аутоматизације у случају нужде.

Мерни напонски трансформатор се по принципу пројектовања не разликује од опадајући трансформатор напајања… Састоји се од челичног језгра које се састоји од електричних челичних лимова, примарног намотаја и једног или два секундарна намотаја.

На сл. 1а приказује шематски дијаграм напонског трансформатора са једним секундарним намотајем. Висок напон У1 се примењује на примарни намотај и мерни уређај је прикључен на секундарни напон У2. Почетак примарног и секундарног намотаја означен је словима А и а, а крајеви Кс и х. Такве ознаке се обично примењују на тело напонског трансформатора поред терминала његових намотаја.

Однос називног напона примара и називног напона секундара назива се називни напон. фактор трансформације напонски трансформатор Кн = У1ном / У2ном

Пиринач. 1. Шема и векторски дијаграм напонског трансформатора: а — дијаграм, б — векторски дијаграм напона, ц — векторски дијаграм напона

Када напонски трансформатор ради без грешака, његови примарни и секундарни напони се поклапају у фази и однос њихових вредности је једнак Кн. Са фактором трансформације Кн = 1 напон У2= У1 (слика 1, ц).

Легенда: Х — један терминал је уземљен; О — једнофазни; Т — трофазни; К — каскада или са компензационим калемом; Ф — с спољна изолација од порцелана; М — уље; Ц — сува (са ваздушном изолацијом); Е — капацитивни; Д је делилац.

Прикључци примарног намотаја (ХВ) су означени са А, Кс за једнофазне и А, Б, Ц, Н за трофазне трансформаторе. Главни прикључци секундарног намотаја (НН) су респективно означени а, к и а, б, ц, Н, прикључци секундарног додатног намотаја — ад тецхенд.

Прво су примарни и секундарни намотаји повезани на терминале А, Б, Ц и а, б, ц. Главни секундарни намотаји су обично повезани у звезду (група везе 0), додатни - према отвореној делта шеми. Као што знате, током нормалног рада мреже, напон на прикључцима додатног намотаја је близу нуле (небалансирани напон Унб = 1 — 3 В), а за земљоспојеве једнак је трострукој вредности напона 3УО са нултом секвенцом УО фаза.

У мрежи са уземљеном неутралом, максимална вредност је 3У0 једнака фазном напону, са изолованим - трофазним напоном. Сходно томе, изводе се додатни намотаји називног напона Уном = 100 В и 100/3 В.

Називни напон ТВ је његов номинални напон примарни намотај; ова вредност се може разликовати од класе изолације. Претпоставља се да је називни напон секундарног намотаја 100, 100/3 и 100/3 В. Нормално, напонски трансформатори раде у режиму без оптерећења.

Инструментални напонски трансформатори са два секундарна намотаја

Напонски трансформатори са два секундарна намотаја, поред напојних бројила и релеја, пројектовани су за рад уређаја за сигнализацију земљоспоја у мрежи са изолованим неутралним елементом или за заштиту од земљоспоја у мрежи са уземљеним неутралом.

Шематски дијаграм напонског трансформатора са два секундарна намотаја приказан је на Сл. 2, а. Прикључци другог (додатног) намотаја, који служе за сигнализацију или заштиту у случају земљоспоја, означени су ад и кд.

На сл. 2.6 приказује дијаграм укључивања три таква напонска трансформатора у трофазну мрежу. Примарни и главни секундарни намотаји су повезани звездама. Неутрал примарног намотаја је уземљен. Три фазе и неутрални могу се применити на бројила и релеје из главних секундарних намотаја. Додатни секундарни намотаји су повезани у отворени делта. Из њих се збир фазних напона све три фазе доводи до сигналних или заштитних уређаја.

У нормалном раду мреже у коју је прикључен напонски трансформатор овај векторски збир је нула. Ово се може видети из векторских дијаграма на сл. 2, ц, где су Уа, Вб и Уц вектори фазних напона примењених на примарне намотаје, а Уад, Убд и Уцд — вектори напона примарних и секундарних додатних намотаја. напони секундарних додатних намотаја, који се поклапају у правцу са векторима одговарајућих примарних намотаја (исто као на слици 1, ц).

Пиринач. 2. Напонски трансформатор са два секундарна намотаја. а — дијаграм; б — укључивање у трофазно коло; ц — векторски дијаграм

Збир вектора Уад, Убд и Уцд добија се њиховим комбиновањем по шеми повезивања додатних намотаја, док се претпоставља да стрелице вектора и примарног и секундарног напона одговарају почетку намотаја трансформатора.

Резултујући напон 3У0 између краја намотаја фазе Ц и почетка намотаја фазе А на дијаграму је нула.

У стварним условима, обично постоји занемарљив дебаланс напона на излазу отвореног делта, који не прелази 2 до 3% називног напона. Ова неравнотежа је створена увек присутном благом асиметријом напона секундарне фазе и благим одступањем облика њихове криве од синусоида.

Напон који гарантује поуздан рад релеја примењених на отворени трокут јавља се само у случају земљоспоја на страни примарног намотаја напонског трансформатора. Пошто су земљоспојеви повезани са проласком струје кроз нулу, резултујући напон на излазу отворене делте по методи симетричних компоненти назива се напон нулте секвенце и означава се 3У0. У овој нотацији, број 3 означава да је напон у овом колу збир три фазе. Ознака 3У0 се такође односи на отворени трокут излазни круг примењен на алармни или заштитни релеј (слика 2.6).

Пиринач. 3. Векторски дијаграми напона примарног и секундарног додатног намотаја са једнофазним земљоспојем: а — у мрежи са уземљеним неутралом, б — у мрежи са изолованим нултом.

Напон 3У0 има највећу вредност за једнофазни земљоспој.Треба узети у обзир да је максимална вредност напона 3У0 у мрежи са изолованим неутралним елементом много већа него у мрежи са уземљеним неутралом.

Опште склопне шеме напонских трансформатора

Најједноставнија шема користећи један једнофазни напонски трансформаторприказано на сл. 1, а, користи се при покретању ормара мотора и на уклопним местима 6-10 кВ за укључивање волтметра и напонског релеја АВР уређаја.

На слици 4 приказани су дијаграми повезивања једнофазних једнонамотајних напонских трансформатора за напајање трофазних секундарних кола. Група монофазних трансформатора са три звездице приказана на Сл. 4, а, служи за напајање мерних уређаја, мерних уређаја и волтметара за надзор изолације у електричним инсталацијама од 0,5-10 кВ са изолованом неутралном и нерачваном мрежом, где није потребна сигнализација појаве једнофазног уземљења.

Да би детектовали "земљу" на овим волтметрима, они морају показати величину примарних напона између фаза и земље (погледати векторски дијаграм на слици 3.6). У ту сврху, неутрални део ВН намотаја је уземљен, а волтметри су повезани на напоне секундарне фазе.

Пошто у случају једнофазних земљоспоја напонски трансформатори могу бити под напоном дуго времена, њихов називни напон мора да одговара првом напону између линије. Као резултат тога, у нормалном режиму рада, када ради на фазном напону, снага сваког трансформатора, а самим тим и целе групе, једном се смањује за √ 3. Пошто коло нема уземљене секундарне намотаје, секундарни осигурачи су уграђени у све три фазе .

Пиринач. 4.Шеме повезивања монофазних напонских мерних трансформатора са једним секундарним намотајем: а — коло звезда-звезда за електричне инсталације од 0,5 — 10 кВ са изолованом нулом, б — отворено троугао коло за електричне инсталације 0,38 — 10 кВ, ц — исто за електричне инсталације 6 — 35 кВ, д — укључивање напонских трансформатора 6 — 18 кВ по троугластој звездастој шеми за напајање АРВ уређаја синхроних машина.

На сл. 4.6 и напонски трансформатори пројектовани за напајање мерних уређаја, бројила и релеја прикључених на фазно-фазни напон су повезани у отворени трокут. Ова шема обезбеђује симетричан напон између водова Уаб, Убц, У°Ца када раде напонски трансформатори у било којој класи тачности.

Функција отвореног троугла кола ово је недовољна употреба снаге трансформатора, јер је снага такве групе од два трансформатора мања од снаге групе од три трансформатора спојених у комплетан троугао не 1,5 пута, већ √3 једном .

Дијаграм на сл. 4, б служи за напајање нерачваних напонских кола електричних инсталација 0,38 -10 кВ, што омогућава да се уземљење секундарних кола инсталира директно на напонски трансформатор.

У секундарним колима кола приказаног на сл. 4, ц, уместо осигурача, уграђен је двополни прекидач, када се активира, контакт блока затвара сигнално коло «прекид напона»... Уземљење секундарних намотаја се врши на штиту у фаза Б, која је додатно уземљена директно на напонски трансформатор преко кварног осигурача.Прекидач обезбеђује искључење секундарних кола напонског трансформатора са видљивим прекидом. Ова шема се користи у електричним инсталацијама 6 — 35 кВ када се напајају разгранати секундарни кругови из два или више напонских трансформатора.

На сл. 4, г напонски трансформатори су повезани по троугаоном колу — звезда, обезбеђујући напон на секундарном воду У = 173 В, који је неопходан за напајање уређаја за аутоматску контролу побуде (АРВ) синхроних генератора и компензатора. Да би се повећала поузданост рада АРВ-а, осигурачи у секундарним круговима нису уграђени, што је дозвољено ПУЕ за неразгранана напонска кола.

Такође видети: Шеме повезивања мерних напонских трансформатора