Трансформаторы напряжения © Ставропольский государственный аграрный университет Ставрополь, 2010. - презентация

1 Трансформаторы напряжения © Ставропольский государственный аграрный университет Ставрополь, 2010

2 Первичные измерительные преобразователи напряжения К измерительным органам воздействующая величина – напряжение – обычно подводится от первичных измерительных преобразователей напряжения. Они, как и первичные измерительные преобразователи тока, обеспечивают изоляцию цепей напряжения измерительных органов от высокого напряжения и позволяют независимо от номинального первичного напряжения получить стандартное значение номинального вторичного напряжения U 2 ном =100 В. Распространенной разновидностью первичного измерительного преобразователя напряжения является измерительный трансформатор напряжения.

3 Особенностью измерительного трансформатора напряжения является режим холостого хода (близкий к холостому ходу) его вторичной цепи Особенностью измерительного трансформатора напряжения является режим холостого хода (близкий к холостому ходу) его вторичной цепи

4 Первичная обмотка трансформатора TV с числом витков W 1 включается на напряжение сети U 1. Под действием напряжения по обмотке W 1 проходит ток намагничивания Iнам, который создает в магнитопроводе магнитный поток Ф. Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной W 1 и вторичной W 2 обмотках ЭДС с действующими значениями соответственно Е 1 = 4,44·f·W1·Ф; Первичная обмотка трансформатора TV с числом витков W 1 включается на напряжение сети U 1. Под действием напряжения по обмотке W 1 проходит ток намагничивания Iнам, который создает в магнитопроводе магнитный поток Ф. Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной W 1 и вторичной W 2 обмотках ЭДС с действующими значениями соответственно Е 1 = 4,44·f·W1·Ф; Е 2 =4,44·f·W2·Ф. Отсюда Е 2 =4,44·f·W2·Ф. Отсюда (1) (1)

5 Отношение W 1 /W 2 называется коэффициентом трансформации и обозначается К U В режиме холостого хода ток I 2 =0, а ток в первичной обмотке I 1 =I нам При этом U 2 =Е 2 и напряжение U 1 незначительно отличается от ЭДС Е 1 Поэтому (2) (2)

6 Отношение W 1 /W 2 называется коэффициентом трансформации и.обозначается К U В режиме холостого хода ток I 2 =0, а ток в первичной обмотке I 1 =I нам При этом U 2 =Е 2 и напряжение U 1 незначительно отличается от ЭДС Е 1 Поэтому (2)

7 Схема замещения трансформатора напряжения

8 Векторная диаграмма трансформатора напряжения

9 Работа трансформатора с нагрузкой Zн (в виде, например, реле напряжения KV) сопровождается прохождением тока I 2 и увеличением (по сравнению с холостым ходом) тока I / 1. Эти токи создают падение напряжения ΔU в первичной и вторичной обмотках, вследствие чего.

10 Из векторной диаграммы следует, что вторичное напряжение отличается от приведенного первичного U 1 как по значению на ΔU, так и по фазе на угол δ. Поэтому трансформатор имеет две погрешности: погрешность напряжения, или вследствие незначительности угла δ (3) угловую погрешность, которая определяется углом δ между векторами напряжений U1 и U2.

11 Значения погрешностей трансформатора напряжения определяются падением напряжения ΔU, которое увеличивается с ростом вторичной нагрузки (тока I 2 ). Вместе с ним возрастают и погрешности. Поэтому нормальным режимом работы трансформатора напряжения является режим, близкий к холостому ходу. В условиях эксплуатации трансформатор напряжения может работать с различными погрешностями. В зависимости от погрешностей по ГОСТ 1983–77Е установлены четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3 соответственно погрешностям напряжения f U в процентах. Номинальная мощность трансформатора отнесена к определенному классу точности.

12 Однако по условию нагрева он может допускать перегрузки в несколько раз, выходя при этом из заданного класса точности. Начала и концы обмоток трансформатора напряжения TV маркируются в соответствии с правилом, которое изложено при рассмотрении трансформаторов тока.

13 . Принято обозначать: А – начало первичной обмотки, а – начало вторичной обмотки; X – конец первичной обмотки, х – конец вторичной обмотки.

14 Для трансформаторов напряжения, как и для трансформаторов тока, в зависимости от принятого положительного направления тока и напряжения можно построить векторные диаграммы с совпадающими или противоположно направленными векторами вторичного U 2 и приведенного первичного U 1 напряжений. При этом погрешности не учитываются. Для анализа действий релейной защиты и автоматики более удобной является векторная диаграмма с совпадающими векторами U 2 и U / 1.

15 Рассмотренные соотношения и векторная диаграмма характерны и для вторичных измерительных трансформаторов напряжения, которые, как правило, входят в измерительную часть устройств защиты, автоматики и телемеханики. Измерительные органы, в частности измерительные реле напряжения, включаются на фазные и междуфазные напряжения, а также на напряжения нулевой и обратной последовательностей. Для получения этих напряжений используются однофазные или трехфазные трансформаторы напряжения и фильтры напряжения обратной последовательности.

16 Трансформаторы в этом случае имеют различные схемы соединения обмоток, при выполнении которых придерживаются следующих правил: в случае включения первичных обмоток на фазные напряжения их начала присоединяются к соответствующим фазам, а концы объединяются и соединяются с землей; при включении первичных обмоток на междуфазные напряжения их начала присоединяются к предыдущим, а концы – к последующим фазам в порядке их электрического чередования.

17 Включение однофазного трансформатора напряжения. Первичная обмотка трансформатора включается на напряжение двух любых фаз. Такая схема применяется в тех случаях, когда достаточно иметь одно междуфазное напряжение, например напряжение U bc. Первичная обмотка трансформатора включается на напряжение двух любых фаз. Такая схема применяется в тех случаях, когда достаточно иметь одно междуфазное напряжение, например напряжение U bc.

18 Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник.

19 Первичные обмотки двух однофазных трансформаторов напряжения включаются на два любых междуфазных напряжения. Вторичные обмотки соединяются последовательно. Такая схема дает возможность включать реле на все междуфазные напряжения (реле KV1–KV3) и на напряжения фаз по отношению к нулевой точке системы междуфазных напряжений.

20 В последнем случае включение можно выполнить тремя реле, обмотки которых имеют равные сопротивления и соединены в звезду (реле KV4–KV6). Схема соединения двух однофазных трансформаторов в открытый треугольник является наиболее распространенной. Она не может применяться в тех случаях, когда необходимо иметь фазные напряжения относительно земли.

21 Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в звезду

22 Эта схема, как и рассмотренная схема соединения обмоток в открытый треугольник, дает возможность включать реле на любые междуфазные напряжения (реле KV1–KV3) и на напряжения фаз относительно нулевой точки системы (реле KV4–KV6), а также по отношению к земле, т. е. на любые фазные напряжения (реле KV7– KV9).

23 Рассматриваемую схему можно выполнить посредством трех однофазных трансформаторов напряжения или одного трехфазного пятистержневого. Применение трехфазных трехстержневых трансформаторов напряжения в данном случае не допускается в связи с тем, что при замыкании на землю в сети по первичным обмоткам трансформатора через его заземленную нейтраль проходят большие токи намагничивания нулевой последовательности и трансформатор сильно перегревается.

24 Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в фильтр напряжения нулевой последовательности.

25 Напряжения отдельных последовательностей можно выделить из полных фазных напряжений посредством фильтров напряжений симметричных составляющих. Так, для получения напряжения нулевой последовательности Uo первичные обмотки трансформаторов должны соединяться в звезду с заземленной нейтралью. Полученные при этом вторичные фазные напряжения суммируются путем соединения вторичных обмоток в разомкнутый треугольник, к которому подключается реле. Напряжение на обмотке реле

26 При отсутствии в полных фазных напряжениях составляющих нулевой последовательности напряжение на выходе разомкнутого треугольника близко к нулю. В связи с погрешностью трансформаторов напряжения, наличием в первичных напряжениях гармонических, кратных трем, и по другим причинам на зажимах разомкнутого треугольника в нормальном режиме возникает напряжение небаланса, которое обычно не превышает U нб = 3÷4 В (при замыкании на землю максимальное напряжение на зажимах фильтра 3U max = 100B).

27 Обычно трансформаторы напряжения изготовляют с двумя вторичными обмотками, одну из которых можно использовать в схеме соединения звезды, а другую – разомкнутого треугольника

28 В системах с заземленной нейтралью напряжение на зажимах разомкнутого треугольника при замыкании на землю не превышает фазного U ф, а в системах с изолированной нейтралью оно может достигать 3U ф. Поэтому номинальное вторичное фазное напряжение обмоток, соединяемых в треугольник, принимается равным U 2 ном = 100 В, если трансформатор устанавливается в системе с заземленной нейтралью, и равным = 100/3В, если трансформатор устанавливается в системе с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью.

29 . Выполнение вторичных цепей трансформаторов напряжения и контроль за их состоянием. Исходя из требований техники безопасности вторичные обмотки трансформаторов напряжения в установках напряжением 500 В и выше должны обязательно заземляться. Предохранители с первичной стороны трансформаторов напряжения не защищают их от перегрузок и коротких замыканий в их вторичных цепях. Исходя из требований техники безопасности вторичные обмотки трансформаторов напряжения в установках напряжением 500 В и выше должны обязательно заземляться. Предохранители с первичной стороны трансформаторов напряжения не защищают их от перегрузок и коротких замыканий в их вторичных цепях.

30 Поэтому все незаземленные провода, подключаемые к вторичным обмоткам трансформаторов напряжения, соединяются с ними через низковольтные плавкие предохранители или малогабаритные автоматы, которые являются более быстродействующими; они надежнее и удобнее предохранителей. Поэтому все незаземленные провода, подключаемые к вторичным обмоткам трансформаторов напряжения, соединяются с ними через низковольтные плавкие предохранители или малогабаритные автоматы, которые являются более быстродействующими; они надежнее и удобнее предохранителей.

31 Перегорание предохранителей или срабатывание автоматов и возможные обрывы в цепях напряжения могут повлечь за собой неправильное действие некоторых устройств защиты и автоматики. Поэтому они должны снабжаться специальными устройствами, автоматически выводящими их из действия при нарушениях цепей напряжения. В тех случаях, когда указанные нарушения непосредственно не приводят к неправильной работе устройств защиты и автоматики, достаточна сигнализация об исчезновении напряжения.