Чему равно вторичное напряжение трансформатора напряжения

Номинальное первичное и вторичное напряжения трансформатора

Номинальным первичным напряжением трансформатора называется такое напряжение, которое, необходимо подвести к его первичной обмотке, чтобы на зажимах разомкнутой вторичной обмотки получить вторичное номинальное напряжение, указанное в паспорте трансформатора.

Номинальным вторичным напряжением называют напряжение, которое устанавливается на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора (к зажимам первичной обмотки подведено напряжение, а вторичная обмотка разомкнута) и при подведении к первичной обмотке номинального первичного напряжения.

Напряжение на вторичной обмотке при нагрузке изменяется, так как ток нагрузки создает падение напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях обмотки. Это изменение вторичного напряжения зависит не только от величины тока и сопротивлений обмотки, но и от коэффициента мощности нагрузки (рис. 1). Если трансформатор нагружен чисто активной мощностью (рис. 1, а), то напряжение по сравнению с другими вариантами меняется в меньших пределах.

На векторной диаграмме Е2 — ЭДС. во вторичной обмотке трансформатора. Вектор вторичного напряжения будет равен геометрической разности:

где I2 — вектор тока во вторичной обмотке; X тр и R тр — соответственно индуктивное и активное сопротивления вторичной обмотки трансформатора.

При индуктивной нагрузке и при той же самой величине тока напряжение снижается в большей степени (рис. 1,б). Это связано с тем, что вектор I2 х X тр отстающий от тока на 90°, в этом случае более круто повернут навстречу вектору Е2 , чем в предыдущем. При емкостной нагрузке увеличение тока нагрузки вызывает повышение напряжения на обмотке трансформатора (рис. 2, в). В этом случае вектор I2 х X тр по длине равный аналогичному вектору в первых двух случаях и также отстающий от тока на 90°, благодаря емкостному характеру этого тока оказывается повернутым вдоль вектора Е2 , и увеличивает длину U2 по сравнению с Е2 .

Рис. 1. Изменение вторичного напряжения трансформатора U2 в зависимости от коэффициента мощности нагрузки (угла φ): а — при активной нагрузке; б — при индуктивной нагрузке; в — при емкостной нагрузке; Е2 — ЭДС. во вторичной обмотке трансформатора; I2 — ток во вторичной обмотке (ток нагрузки); I0 — намагничивающий ток трансформатора; Ф — магнитный поток в сердечнике трансформатора; Rтр Xтр. — активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки.

В процессе эксплуатации необходимо регулировать величину напряжения на обмотке трансформатора. Это достигается изменением числа витков обмотки высокого напряжения. Меняя число витков этой обмотки, включенных в цепь высокого напряжения, можно менять коэффициент трансформации в пределах от ±5 до ±7,5% номинального значения.

Схема отводов от обмоток с простым переключением представлена на рисунке 2. В соответствии с этими отводами в паспорте указано минимальное высокое напряжение, номинальное и максимальное. Если, например, номинальное вторичное напряжение трансформатора равно 10000 В, то напряжение максимальное 1,05 U н = 10500 В, а напряжение минимальное 0,95 U н = 9500 В.

Для номинального напряжения 6000 В имеем соответственно 6300 и 5700 В. Число витков обмотки высшего напряжения изменяют переключателем, контакты которого находится внутри трансформатора, а рукоятка выведена на его крышку.

Обычно для трансформаторов, которые устанавливаются вблизи понизительной подстанции 35/10 кВ или повышающей 0,4/10 кВ, коэффициент трансформации принимают равным 1 ,05х K н , то есть ставят переключатель отводов в положение +5%. Если потребительская подстанция удалена от районной, в линии электропередачи возникает значительная потеря напряжения, поэтому переключатель ставят в положение -5%. Трансформатор в средней точке линии электропередачи устанавливают на номинальный коэффициент трансформации (рис.3).

Рис. 2. Схема отводов от части витков для измерения коэффициента трансформации на ±5%

Рис. 3. Установка переключателя витков трансформатора в зависимости от удаления потребительской трансформаторной подстанции от питающей районной подстанции.

В настоящее время промышленность освоила выпуск силовых трансформаторов поной шкалы мощностей 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 кВА и т. д. Для регулирования напряжения новые трансформаторы снабжены устройствами ПБВ пли РПН. ПБВ означает: переключение обмоток без возбуждения, то есть при выключенном трансформаторе.

Отпайки от обмоток позволяют посредством их переключения менять напряжение в пределах от -5 до +5% через каждые 2,5%. РПН означает: регулирование напряжения под нагрузкой (автоматическое). Оно позволяет регулировать напряжение в пределах от—7,5 до+7,5% шестью ступенями, или через каждые 2,5%. Такими устройствами могут обеспечиваться трансформаторы от 63 кВА и выше. Обозначение трансформатора с таким устройством — ТМН, ТСМАН.

Трехфазные трансформаторы ТМ и ТМН для трансформации энергии с 20 и 35 кВ на 0,4 кВ имеют мощности 100, 160, 250, 400 и 630 кВА.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Устройство измерительных трансформаторов напряжения

Приборы, которые применяются в электросетях (Рис. 1) – счетчики, реле, ваттметры, амперметры, вольтметры рассчитаны на небольшие значения токов и напряжений. Это связано с целесообразностью изготовления этих приборов с малой изоляцией (габариты, стоимость). Однако рост мощности электрических станций влечет за собой увеличение тока и напряжения в первичных сетях. Для измерения параметров электрических сетей используют измерительные трансформаторы тока и напряжения. Они могут применяться как самостоятельные комплектующие в электросетях, а также на электрических и испытательных станциях и в распределительных устройствах.

Рис. 1. Измерительные приборы

Измерительные трансформаторы напряжения

Для изолирования цепей высокого (от 6, 10 кВ и выше) от низкого напряжения вторичных обмоток (как правило, 100 В) используют измерительный трансформатор напряжения (ТН) рис. 2. Первичное и вторичное напряжение в нем соотносятся друг с другом.

Рис. 2. Трехфазная группа 3хЗНОЛП-СВЭЛ-6(10) УХЛ2

Как подключить в сеть трансформатор напряжения

Если в цепи переменного тока напряжение выше 220 В, необходимо использовать трансформаторы напряжения. Способ подключения устройства будет зависеть от конструкции трансформатора. Так, на линейное напряжение подключается однофазный незаземляемый трансформатор в трехфазной сети, как показано на рис. 3, а на фазное – заземляемый.

Рис. 3. Схема включения трансформатора напряжения в сеть, где U₁ – междуфазное (линейное) напряжение первичной обмотки 1; U₂ – напряжение вторичной обмотки 2; 3 – магнитопровод трансформатора; F – предохранители трансформатора; A, X и а, х – выводы первичной и вторичной обмотки соответственно (вывод «х» необходимо заземлить); w₁ и w₂ – количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно; V – вольтметр; W – ваттметр; KV – реле напряжения (устройство защиты)

Принцип работы

Принцип работы всех трансформаторов основан на двух базовых принципах:

• Изменяющийся во времени электрический ток первичной обмотки создаёт изменяющееся во времени магнитное поле.
• Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция).

От внешнего источника на первичную обмотку подается напряжение. По ней же протекает переменный ток I₁ намагничивания. В магнитопроводе возникает переменный магнитный поток за счет электромагнитной индукции, которая создаёт электродвижущую силу (ЭДС) индукции в обмотке. ЭДС индукции во вторичной обмотке приводит к протеканию тока I₂ в ней.

Рис. 4. Условная схема трансформатора

Класс точности измерительных трансформаторов

В реальных трансформаторах преобразование тока сопровождается потерями энергии. Эта энергия расходуется на создание магнитного потока в магнитопроводе, на его нагрев и перемагничивание, а также нагрев проводов обмоток и вторичной цепи. Это создает погрешности в работе трансформаторов.

Класс точности – обобщенная характеристика трансформатора напряжения, определяемая установленными пределами допускаемых погрешностей при заданных условиях работы. Чтобы обозначить класс точности вторичной обмотки, надо знать ее назначение.

Значения классов точности обмоток трансформатора напряжения:

• 0,2, 0,5, 1, 3 – для измерений,
• 3Р, 6Р – для защиты.

Конструкция измерительных трансформаторов напряжения

Активная часть

Основной узел трансформаторов тока и напряжения – это сборка медных обмоток и магнитопровода. Технические параметры будущего трансформатора будут зависеть именно от нее. В активную часть устройств входят также литая изоляция, различные контакты и втулки, картонные прокладки и шайбы и т.п.

Магнитопровод

В трансформаторах напряжения применяются С-образные ленточные магнитопроводы рис. 5, которые получаются путем распила овальных магнитопроводов на две части.

Рис. 5. Магнитопровод трансформатора напряжения

Первичная и вторичная обмотки трансформатора напряжения

Они мотаются концентрически друг на друга, сначала вторичные, затем первичная. Обмотки трансформаторов напряжения изолируются друг от друга прокладками из электроизоляционного картона. Первичная обмотка состоит из нескольких тысяч витков тонкого провода диаметром 0,14-0,16 мм, намотанных виток к витку слой за слоем. Межслоевая изоляция – пленка.

Сборка заливочной формы

Готовая активная часть устанавливается в заливочную форму, для дальнейшего залития компаундом. Компаунд представляет собой смесь нескольких веществ: эпоксидная смола, отвердитель, ускоритель, пластификатор и кварцевый песок, смешанных в нужных пропорциях. Готовый компаунд обладает отличными электроизоляционными и механическими свойствами. Является корпусом трансформатора.

Проверяется выполнение всех изоляционных расстояний. Собираются оставшиеся элементы заливочной формы (установочные втулки, заглушки). Форма отправляется на заливку, а затем в печь для дальнейшей полимеризации – процесс образования литой изоляции.

Конструктивные и технологические особенности

К конструктивным и технологическим особенностям измерительных трансформаторов напряжения относится:

1. Изготовление трансформаторов напряжения со съемным предохранительным устройством, которое не имеет аналогов в мире, а его действие основывается на электромагнитном принципе действия СПУЭ, собственного производства, на стороне высокого напряжения.
2. Возможность изготовления трансформатора напряжения с тремя вторичными обмотками. Переключаемые трансформаторы напряжения – возможность переключения номинального первичного напряжения. Являются аналогами зарубежных производителей, не имеют аналогов в России.
3. Применение глубокой вакуумизации исключает воздушные включения и раковины в литой изоляции. Влияет на надежность конструкции и срок службы трансформаторов.
4. Применение магнитопроводов различной формы, для возможности изготовлений трансформаторов необходимых габаритов по требованию заказчика.

Применяемые материалы и изделия

Группа СВЭЛ очень трепетно относится к выбору поставщиков и материалов, так как от их качества зависит надежность трансформаторов и сроки поставки готовой продукции. Материал первичной и вторичных обмоток измерительных трансформаторов – медь, обеспечивающая минимальные активные потери в трансформаторе. Детали для основных узлов измерительных трансформаторов с ростом и возможностью собственного производства изготавливаются на площадках группы СВЭЛ, что позволяет снижать себестоимость и быть конкурентоспособными на рынке трансформаторостроения.

Реализация защиты трансформатора

Высококачественная литая изоляция без воздушных включений и строгое соблюдение всех изоляционных расстояний при сборке активной части в заливочную форму, применение качественных электроизоляционных материалов гарантирует долгосрочную службу и повышенную надежность устройств производства СВЭЛ-ИТ.

На трансформаторах напряжения на первичную обмотку устанавливается защитный экран, который защищает трансформатор при перенапряжениях в результате грозовых импульсов. Конструкция трансформаторов напряжения СВЭЛ антиферрорезонансная. Феррорезонанс – это неблагоприятные явления в сети, термически разрушающие первичную обмотку. Как правило, однофазные замыкания на землю дают такой результат. Возникновение феррорезонанса зависит от параметров сети, когда емкости и индуктивности при определенных условиях уравниваю друг друга. Емкость — это параметр сети. Один из основных параметров трансформатора – индуктивность. Из-за насыщения магнитопровода имеет нельнейный характер. Чтобы бороться с феррорезанансом, мы используем заниженную индукцию в нашем трансформаторе. Устройство не уходит в насыщение в случае короткого замыкания, индуктивность при этом линейная, и феррорезонанс не возникает. А при возникновении гасится потерями в резисторах, которые мы рекомендуем устанавливать.

«Ноу хау» нашей компании — съемное предохранительное устройство, электромагнитного принципа действия (СПУЭ) рис. 6. Устанавливается на устройства типа ЗНОЛ-СВЭЛ-6(10). По назначению аналогичен предохранителям с плавкой вставкой (перегорающий проводник), однако преимуществом его использования – удобство в эксплуатации и возможность многоразового использования.

Рис. 6. Съемное предохранительное устройство, электромагнитного принципа действия

Классификация трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения делятся по следующим признакам согласно ГОСТ 1983-2001:

1. По категории размещения и климатическому исполнению.
2. По виду изоляции.
3. По принципу действия.
4. По количеству фаз: однофазные или трехфазные.
5. По особенностям конструктивного исполнения.
6. По числу ступеней трансформации.
7. По наличию или отсутствию заземления вывода X первичной обмотки.
8. По наличию компенсационной обмотки или обмотки для контроля изоляции сети.

Категория размещения и климатическое исполнение по ГОСТ 15150

Буквенная часть категории размещения обозначает климатическую зону:

У — умеренный климат;
ХЛ — холодный климат;
УХЛ — умеренный и холодный климат;
Т — тропический климат;
М — морской умеренно-холодный климат;
О — общеклиматическое исполнение (кроме морского);
ОМ — общеклиматическое морское исполнение;
В — всеклиматическое исполнение.

Категория размещения (цифровая часть, которая следует за буквенной):

1 — на открытом воздухе;
2 — под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации, атмосферных осадков;
3 — в закрытом помещении без искусственного регулирования климатических условий;
4 — в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция, отопление);
5 — в помещениях с повышенной влажностью, без искусственного регулирования климатических условий.

Основные параметры трансформаторов напряжения согласно ГОСТ 1983-2001:

Название параметра	Обозначение
Класс точности	0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 3Р; 6Р
Номинальное напряжение первичной обмотки U1ном, кВ	3; 3√3; 6; 6/3 и т.п.
Номинальное напряжение вторичной основной обмотки U2ном, кВ	100;100/√3
Номинальное напряжение вторичной дополнительной обмотки U2доп, ВА	100; 100/3
Номинальная мощность (нагрузка) основной (дополнительной) обмотки Sном (Sдоп), ВА	10; 15; 20; 25; 30; 45; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200
Предельная мощность вне класса точности Smax, ВА	160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2000; 2500
Номинальная частота сети f, Гц	50, 60

Взаимосвязь технических характеристик и конструктивных особенностей.

Габариты и материал магнитопровода трансформаторов напряжения заданы изначально. Поэтому почти все параметры устройства являются постоянными. Это отличает трансформаторы напряжения от трансформаторов тока.

Номинальные первичные и вторичные напряжения указаны в ГОСТ 1983-2001. Это важно: при указании фазных напряжений (в случае ЗНОЛ) необходимо деление на корень из трех. При указании линейного напряжения (НОЛ или 3хЗНОЛ) это не требуется.

Номинальная мощность и класс точности напрямую определяют друг друга: чем больше мощность, тем больше погрешность в устройстве, а значит ниже класс точности.

Предельная мощность так же задана и определяется сечением провода вторичной обмотки. При указании параметров трехфазной группы 3хЗНОЛ значения номинальной и предельной мощности следует умножить на 3.

Структура условного обозначения трансформаторов напряжения

Таблица 1 – Условное обозначение типов трансформаторов по различным признакам
Конструктивное исполнение	Условное обозначение
Заземляемый	З
Незаземляемый	—
Однофазный	О
Трехфазный	Т
Электромагнитный	—
Электромагнитный каскадный	К
С емкостным делителем	ДЕ
Двухобмоточный	—
Трехобмоточный	—
С дополнительной обмоткой для контроля изоляции сети	И
С компенсационной обмоткой	К
Защищенное исполнение	З
Водозащищенное исполнение	В
Герметичное исполнение	Г
С встроенным предохранителем	П
Антиферрорезонансная конструкция	А

Таблица 2 – Условное обозначение типа трансформатора по виду изоляции
Вид изоляции	Условное обозначение
Воздушно-бумажная	С
Литая	Л
Битумный компаунд	К
С фарфоровой покрышкой	Ф
Масляная	М
Газовая	Г

Например: ЗНОЛП – СВЭЛ – 10 – УХЛ 2

Номенклатура измерительных трансформаторов напряжения «СВЭЛ»

ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-10	1ЭТ.752.001	Однофазный трансформатор напряжения с заземляемым выводом первичной обмотки. Класс напряжения – 10 кВ.
ЗНОЛ-СВЭЛ-20	1ЭТ.752.004	Однофазный. Класс напряжения – 20 кВ.
ЗНОЛ-СВЭЛ-35 + ЗНОЛ-СВЭЛ-35 (III)	1ЭТ.752.005 + 1ЭТ.752.011	Однофазный. Класс напряжения – 35 кВ.
3хЗНОЛ(П)-СВЭЛ-10	1ЭТ.753.001	Трехфазная антирезонансная группа. Класс напряжения – 10 кВ.
НОЛ-СВЭЛ-10	1ЭТ.752.002	Двухполюсный трансформатор напряжения. Класс напряжения – 10 кВ.
НОЛ-СВЭЛ-20	1ЭТ.752.006	Двухполюсный трансформатор напряжения. Класс напряжения – 20 кВ.
НОЛ-СВЭЛ-35	1ЭТ.752.007	Двухполюсный трансформатор напряжения. Класс напряжения – 35 кВ,

НОЛ-СВЭЛ-6(10)

НОЛ-СВЭЛ-6(10) – незаземляемый двухполюсный двухобмоточный трансформатор напряжения. Номинальное напряжение первичной обмотки составляет 6 или 10 кВ. Климатическое исполнение возможно в двух вариантах: УХЛ 2 или Т. Устройство устанавливается в комплектном распределительном устройстве и служит для измерения параметров электрической сети. Трансформатор может применяться как силовое устройство без указания гарантированного класса точности. Мы можем предложить исполнение трансформатора с нестандартной нагрузкой по вашему заказу (см. каталог). Группа соединения обмоток трансформатора имеет условное обозначение 1/1-0.

Рис. 7. Трансформатор напряжения НОЛ-СВЭЛ-10

ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6 (10, 35)

ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6 (10, 35) – заземляемый однополюсный трансформатор напряжения. Изготавливается со стандартным номинальным напряжением 6/√3, 10/√3, 35/√3 кВ. в климатическом исполнении в двух вариантах: УХЛ 2 или Т. Основная вторичная обмотка (звезда с нулем) предназначена для измерения, а для контроля изоляции сети – дополнительная (разомкнутый треугольник). По вашему заказу мы можем изготовить устройство с 2 основными вторичными обмотками: первая — класса 0,2 для коммерческого учета и вторая — класса 0,5 для технического учета. Группа СВЭЛ производит трансформаторы с переключением первичного напряжения (отпайки во вторичной обмотке), т.е. номинальное напряжение (6/√3)-(10/√3) кВ в зависит от подключения к панели контактов. Группа СВЭЛ изготовит по вашему заказу не имеющее аналогов оборудование с предохранителем СПУЭ, разработанным на нашем предприятии. Группа соединения обмоток трансформатора имеет условное обозначение: 1/1/1-0-0, или 1/1/1/1-0-0-0 (для четырех обмоточных трансформаторов).

Рис. 8. Трансформатор напряжения ЗНОЛП-СВЭЛ-10

Рис. 9. Трансформатор напряжения ЗНОЛП-СВЭЛ-35

ЗНОЛ-СВЭЛ-35 III

ЗНОЛ-СВЭЛ-35 III – заземляемый однополюсный трансформатор напряжения (Рис. 10). Имеет класс напряжения 35 кВ и климатическое исполнение в двух вариантах: УХЛ 1 или Т по ГОСТ 15150-69. То есть это устройство наружного (уличного) исполнения. Оно используется на открытых распределительных устройствах.

Рис. 10. Трансформатор напряжения ЗНОЛ-СВЭЛ-35 III

3хЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10)

3хЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10) – 3-фазная антиферрорезонансная группа трансформаторов напряжения. Устойчива к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в случае замыкания одной из фаз сети на землю. Возможно климатическое исполнение: УХЛ 2 или Т. Устройство имеет номинальное напряжение 6 или 10 кВ. Группа соединения обмоток трансформатора имеет условное обозначение Y/Y/п-0, когда дополнительные вторичные обмотки трансформаторов соединяются в открытый треугольник.

Также есть группа трансформаторов 3хЗНОЛП-СВЭЛ-6(10) со СПУЭ уменьшенных габаритов внутри литого корпуса трансформатора (Рис. 11).

Рис. 11. Трехфазная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛП-СВЭЛ-10

Габаритный чертеж

Габаритный чертеж – документ, содержащий изображение изделия (трансформатора) с габаритными, установочными и присоединительными размерами.

Для этого необходимо знать наибольшие длину, высоту и ширину трансформатора, то есть габаритный размер.

Для определения установочных и присоединительных размеров потребуются значения расстояния между отверстиями крепления, диаметров отверстий под болты, присоединительные размеры резьбы и другие данные, позволяющие измерить величины элементов. Это поможет установить трансформатор или присоединить его к другому оборудованию.

По габаритным чертежам не изготавливают изделия, в них не отражены данные для изготовления и сборки. Он максимально прост и только схематично указывает на характеристики устройства.

Чтобы присоединить трансформатор к другому устройству. Нужно обозначить установочные и присоединительные размеры с предельными отклонениями.

Техническая спецификация

Спецификация — перечисление специфических особенностей чего-либо, необходимый набор параметров и требований к конкретному объекту.

Техническая спецификация (ТС) на измерительные трансформаторы является частью договора поставки оборудования. Ошибки в этом документе недопустимы и могут привести к несоответствию запрашиваемой и произведенной продукции. Следует крайне внимательно отнестись к заполнению всех технических характеристик.

Схемы соединения трансформаторов напряжения.

Трехфазная группа 3хЗНОЛП-СВЭЛ-6(10) (Рис. 12) хорошо иллюстрирует схемы соединения устройств. Условно обозначается следующим образом — Как видно из схемы, первичная и основная вторичная обмотки соединяются по схеме звезда с нейтралью, а дополнительная вторичная соединяется по схеме открытого треугольника.

Рис. 12. Принципиальная схема соединения 3хЗНОЛП-СВЭЛ-6(10)

Нормативная документация

Технические условия

Технические условия (ТУ) — это документ, устанавливающий технические требования, которым должны удовлетворять конкретное изделие, материал, вещество и пр. или их группа. Кроме того, в них должны быть указаны процедуры, с помощью которых можно установить, соблюдены ли данные требования.

Технические условия являются неотъемлемой частью комплекта конструкторской или другой технической документации на продукцию.

Требования, установленные техническими условиями, не должны противоречить обязательным требованиям государственных или межгосударственных стандартов, распространяющихся на данную продукцию.

Руководство по эксплуатации

Руководство по эксплуатации входит в состав конструкторской документации на готовое изделие (трансформатор).

Руководство по эксплуатации предназначено для двух видов деятельности:

• целевое применение трансформатора;
• техническое обслуживание трансформатора.

Задача руководства по эксплуатации — обеспечить необходимой технической информацией, как для применения, так и для обслуживания оборудования.

В руководстве по эксплуатации оборудования должны быть описаны:

Описание и работа оборудования; эксплуатация оборудования; поверка оборудования; техническое обслуживание; хранение оборудования; транспортирование оборудования и другое.

Фактически, это разделы руководства по эксплуатации.

Испытания измерительных трансформаторов напряжения

Любой трансформатор должен соответствовать требованиям ГОСТ. Чтобы это подтвердить, проводят испытания. следует проводить испытания: для утверждения типа, на соответствие утвержденному типу, квалификационные, приемосдаточные, периодические, типовые. Самые основные описаны ниже.

Квалификационные испытания проводятся для нового типа оборудования. Данные испытания включают в себя весь перечень испытания согласно требованиям ГОСТ.

Типовым испытаниям должен быть подвергнут каждый новый тип электрооборудования. Так же типовые испытания проводят при изменении конструкции, применяемых материалов или технологии производства, если эти изменения могут оказать влияние на характеристики или параметры трансформаторов. В отличии от квалификационных, в типовые входят только те испытания, на которые могли бы повлиять изменения конструкции и т.п.

Приемосдаточные испытания проводятся для каждого трансформатора службой технического контроля или другой уполномоченной на это службой предприятия-изготовителя. СВЭЛ имеет собственную лицензированную испытательную станцию, которая может осуществлять весь перечень необходимых приемосдаточных испытаний, таких как: испытание электрической прочности изоляции; измерением тока холостого хода для ТН; проверка полярности; метрологические испытания на соответствие заявленному классу точности и т.п. Испытания на уровень частичных разрядов допускается не проводить для трансформаторов с изоляцией уровня «б».

Сертификаты

Чтобы сертифицировать средства измерений (СИ), их проверяют на безопасность, отслеживают электромагнитную совместимость, а тип устройства вносят в соответствующий государственный реестр. Исходя из этого, необходимо получить два сертификата соответствия для большинства средств измерения:

• сертификат утверждения типа средств измерения;
• сертификат соответствия в системе обязательной сертификации ГОСТ Р или декларации о соответствии ГОСТ Р.

Свидетельство об утверждении типа удостоверяет, что устройство прошло требуемые для данного типа испытания образцов, показало положительные результаты, тип устройства средства измерений был утвержден, прошел официальную государственную регистрацию в соответствующем реестре, ему присвоен уникальный регистрационный номер в реестре, СИ разрешено к использованию для измерений на территории РФ.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

На рис. 1,а показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение U1, а на напряжение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, концы — X и х. Такие обозначения обычно наносятся на корпусе трансформатора напряжения рядом с зажимами его обмоток.

Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения Кн = U1 ном / U2 ном

Рис. 1. Схема и векторная диаграмма трансформатора напряжения: а — схема, б — векторная диаграмма напряжений, в — векторная диаграмма напряжений

При работе трансформатора напряжения без погрешностей его первичное и вторичное напряжение совпадают по фазе и отношение их величин равно K н. При коэффициенте трансформации K н=1 напряжение U 2 =U 1 (рис. 1,в).

Условные обозначения: З — один вывод заземляется; О — однофазный; Т — трехфазный; К — каскадный или с компенсационной обмоткой; Ф — с фарфоровой наружной изоляцией; М — масляный; С — сухой (с воздушной изоляцией); Е — емкостный; Д — делитель.

Выводы первичной обмотки (ВН) имеют обозначения А, Х для однофазных и A, B, С, N для трехфазных трансформаторов. Выводы основной вторичной обмотки (НН) имеют соответственно обозначения a, x и a, b, c, N, выводы вторичной дополнительной обмотки — а_д и х_д.

Начала первичных и вторичных обмоток присоединяются соответственно к выводам А, В, С и а, b, с. Основные вторичные обмотки соединяются обычно в звезду (группа соединения 0), дополнительные — по схеме разомкнутого треугольника. Как известно, в нормальном режиме работы сети напряжение на зажимах дополнительной обмотки близко к нулю (напряжение небаланса Uнб = 1 — 3 В), а при замыканиях на землю равно утроенному значению 3U_О напряжения нулевой последовательности U_О фазы.

В сети с заземленной нейтралью максимальное значение 3U₀ равно фазному напряжению, с изолированной — утроенному фазному напряжению. Соответственно дополнительные обмотки выполняются на номинальное напряжение Uном = 100 В и 100/3 В.

Номинальным напряжением ТV называется номинальное напряжение его первичной обмотки; это значение может отличаться от класса изоляции. Номинальное напряжение вторичной обмотки принимается равным 100, 100/3 и 100/3 В. Как правило, трансформаторы напряжения работают в режиме холостого хода.

Измерительные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис. 2,а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначены ад и хд.

На рис. 2,6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.

При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2,в, где Uа, Vв и Uc — векторы фазных напряжений, приложенных к первичным обмоткам, a Uaд, У b д и Ucд — векторы напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1,в).

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками. а — схема; б — включение в трехфазную цепь; в — векторная диаграмма

Сумма векторов Uaд, U b д и Ucд получена путем их совмещения соответственно схеме соединения дополнительных обмоток, при этом принималось, что стрелки векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора.

Результирующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю.

В действительных условиях обычно на выходе разомкнутого треугольника имеется ничтожно малое напряжение небаланса, не превышающее 2 — 3% номинального напряжения. Этот небаланс создается всегда имеющимися незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений и небольшим отклонением формы их кривой от синусоиды.

Напряжение, обеспечивающее надежную работу реле, приключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Так как замыкания на землю связаны с прохождением тока через нейтраль, появляющееся при этом напряжение на выходе разомкнутого треугольника согласно методу симметричных составляющих называют напряжением нулевой последовательности и обозначают 3U0. В этом обозначении цифра 3 указывает, что напряжение в данной цепи является суммарным для трех фаз. Обозначение 3U0 применяется также и для выходной цепи разомкнутого треугольника, подаваемой на реле сигнализации или защиты (рис. 2,6).

Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений первичной и вторичной дополнительной обмоток при однофазном замыкании на землю: а — в сети с заземленной нейтралью, б — в сети с изолированной нейтралью.

Наибольшее значение напряжение 3U0 имеет при однофазном замыкании на землю. При этом следует иметь в виду, что максимальная величина напряжения 3U0 в сети с изолированной нейтралью значительно, больше, чем в сети с заземленной нейтралью.

Распространенные схемы включения измерительных трансформаторов напряжения

Простейшая схема с использованием одного однофазного трансформатора напряжения, показанная на рис. 1,а, применяется в пусковых шкафах двигателей и на переключательных пунктах 6 — 10 кВ для включения вольтметра и реле напряжения устройства АВР.

На рис.4 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей. Группа из трех соединенных по схеме звезда — звезда однофазных трансформаторов, показанная на рис. 4,а, применяется для питания измерительных приборов, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью и неразветвленной сетью, где не требуется сигнализация возникновения однофазных замыканий на землю.

Для обнаружения «земли» по этим вольтметрам они должны показывать величины первичных напряжений между фазами и землей (см. векторную диаграмму на рис. 3,6). Для этого нуль обмоток ВН заземляется и вольтметры включаются на вторичные фазные напряжения.

Так как при однофазных замыканиях на землю трансформаторы напряжения могут длительно находиться под линейным напряжением, их номинальное напряжение должно соответствовать первичному междуфазному напряжению. Вследствие этого в нормальном режиме при работе под фазным напряжением мощность каждого трансформатора, а следовательно, и всей группы понижается в √ 3 раз . Поскольку в схеме заземлен нуль вторичных обмоток, предохранители во вторичной цепи установлены во всех трех фазах.

Рис. 4. Схемы включения однофазных измерительных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой: а — схема звезда — звезда для электроустановок 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью, б — схема открытого треугольника для электроустановок 0,38 — 10 кВ, в — то же для электроустановок 6 — 35 кВ, г — включение трансформаторов напряжения 6 -18 кВ по схеме треугольник — звезда для питания устройств АРВ синхронных машин.

На рис. 4, 6 и в трансформаторы напряжения, предназначенные для питания измерительных приборов, счетчиков и реле, включаемых на междуфазные напряжения, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напряжения Uab , Ubc, U c a при работе трансформаторов напряжения в любом классе точности.

Особенность схемы открытого треугольника это недоиспользование мощности трансформаторов, так как мощность такой группы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансформаторов не в 1,5 раза, а в √ 3 раз.

Схема рис.4,б применяется для питания неразветвленных цепей напряжения электроустановок 0,38 -10 к В , что позволяет устанавливать заземление вторичных цепей непосредственно у трансформатора напряжения.

Во вторичных цепях схемы, показанной на рис. 4,в, вместо предохранителей установлен двухполюсный автомат, при срабатывании которого блок-контакт замыкает цепь сигнала » обрыв напряжения » . Заземление вторичных обмоток выполнено на щите в фазе B, которая дополнительно заземлена непосредственно у трансформатора напряжения через пробивной предохранитель. Рубильник обеспечивает отключение вторичных цепей от трансформатора напряжения с видимым разрывом. Эта схема применяется в электроустановках 6 — 35 кв при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более трансформаторов напряжения.

На рис. 4 ,г трансформаторы напряжения включены по схеме треугольник — звезда, обеспечивающей вторичное линейное напряжение U = 173 В , что необходимо для питания устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов. С целью повышения надежности работы АРВ предохранители во вторичных цепях не устанавливаются, что допускается ПУЭ для неразветвленных цепей напряжения.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Чему равно вторичное напряжение трансформатора напряжения

Номинальным первичным напряжением трансформатора называют такое напряжение, которое необходимо подвести к его первичной обмотке, чтобы на зажимах разомкнутой вторичной обмотки получить вторичное напряжение, указанное в паспорте трансформатора.

Номинальным вторичным напряжением называют напряжение, которое устанавливается на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора, когда к зажимам первичной обмотки подведено номинальное напряжение, а вторичная обмотка разомкнута.

Напряжение на вторичной обмотке в режиме нагрузки отличается от напряжения на той же обмотке в режиме холостого хода, так как ток нагрузки создает падение напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях обмотки.

Это изменение вторичного напряжения зависит не только от значения тока и сопротивлений обмотки, но и от коэффициента мощности нагрузки. Если трансформатор нагружен чисто активной мощностью (рис. 11.1, а), то напряжение в сравнении с другими вариантами изменяется в меньших пределах. На векторной диаграмме É₂ — э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора. Вектор вторичного напряжения равен геометрической разности:

Ú₂ = É₂ — i₂Z_Tp, (11.2)

При индуктивной нагрузке и при том же самом значении тока напряжение снижается в большей степени (рис. 11.1,6). Это связано с тем, что вектор i_2•Х_тр, отстающий от тока на 90°, в этом случае более круто повернут навстречу вектору É₂, чем в предыдущем.

При емкостной нагрузке увеличение тока нагрузки вызывает повышение напряжения на обмотке трансформатора (рис. 11.1, в). Здесь вектор i_2•Х_Тр, равный аналогичному вектору в первых двух случаях и. также отстающий от тока на 90°, благодаря емкостному характеру этого тока оказывается повернутым вдоль вектора É₂ и увеличивает Ú₂ по сравнению с É₂.

В процессе эксплуатации возникает необходимость регулирования напряжения. Для этого изменяют число рабочих витков обмотки высокого напряжения, изменяя коэффициент трансформации в пределах от ± 5 до ± 7,5% номинального значения.

Схема отводов от обмоток с простым переключением приведена на рисунке 11.2. В паспорте такого трансформатора указывают минимальное, номинальное и максимальное значения напряжения. Если, например, номинальное вторичное напряжение трансформатора равно 10 ООО В, то максимальное напряжение 1,05 U_н = 10 500 В, а минимальное 0,95 U_н = 9500 В.

Число витков обмотки высшего напряжения изменяют при помощи специального переключателя, контакты которого находятся внутри трансформатора, а рукоятка выведена на его крышку.

Обычно для трансформаторов, которые устанавливают вблизи понизительной подстанции 35/10 кВ или повысительной 0,4/10 кВ, коэффициент трансформации принимают равным 1,05 к , то есть ставят переключатель в положение + 5 %. Если потребительская подстанция удалена от районной, в линии электропередачи возникает значительная потеря напряжения, поэтому переключатель ставят в положение —5%. Трансформатор в средней точке линии электропередачи устанавливают на номинальный коэффициент трансформации (рис. 11.3).

Для автоматической стабилизации вторичного напряжения под нагрузкой применяются стабилизаторы напряжения типа СТС на 10, 16, 25, 40, 63, 100 кВ • А. По способу стабилизации они могут быть со стабилизацией по трем фазным напряжениям 220 В или со стабилизацией [по трем линейным напряжениям. Они обеспечивают стабильность напряжения в пределах ±1,5% номинального при изменении напряжения питающей сети от +10 до —15% от номинального. Схема управления стабилизаторами выполнена на полупроводниковых элементах.

Для регулирования напряжения трансформаторы снабжены устройствами ПРБ или РПН. ПРБ означает: переключение обмоток без возбуждения, то есть при выключенном трансформаторе. Отпайки от обмоток сделаны с таким расчетом, чтобы можно было регулировать напряжение в пределах от —5 до +5% через каждые 2,5%. РПН означает: регулирование напряжения под нагрузкой (автоматическое). В этом случае напряжение изменяют в пределах от —7,5 до + 7,5 %, шестью ступенями или через каждые 2,5%. Такими устройствами можно оборудовать трансформаторы мощностью от 63 кВ•А и выше.