Измерительные трансформаторы тока: особенности применения

Измерительный трансформатор тока — это специальный прибор узкого направления, который предназначен для измерения переменного тока и его контроля. Чаще всего применяется в системах релейной защиты (автоматики) и измерительных приборов. Его использование необходимо тогда, когда непосредственное присоединение прибора для измерения, к электрической сети с переменным напряжением невозможно или небезопасно для персонала обслуживающего его. А также для организации гальванической развязки первичных силовых цепей от измерительных. Расчёт и выбор измерительного трансформатора тока выполняется таким образом, чтобы изменения формы сигнала были сведены к нулю, а влияние на силовую контролируемую цепь было минимальным.

Назначение измерительных трансформаторов

Главная функция этого измерительного прибора — это отображение изменений тока, максимально пропорционально. Трансформаторы тока гарантируют полную безопасность измерений, отделяя измерительные цепи от первичных с опасным высоким напряжением, которое чаще всего составляют тысячи вольт. Требования, предъявляемые к их классу точности очень велики, так как от этого зависит работа дорогостоящего мощного оборудования.

Принцип действия и конструкция

Трансформаторы измерительные выпускают с двумя и больше группами вторичных обмоток. Первая применяется для включения устройств релейной защиты и сигнализации. А другая, с большим классом точности, для подключения устройств точного измерения и учёта. Они помещены на специально изготовленный ферромагнитный сердечник, который набран из листов специальной электротехнической стали довольно тонкой толщины. Первичную обмотку непосредственно включают последовательно в измеряемую сеть, а ко вторичной обмотке подключают катушки различных измерительных приборов, чаще всего амперметров и счетчиков электроэнергии.

В трансформаторах тока, как и в большем количестве других таких электромагнитных устройств, величина первичного тока больше, чем вторичного. Первичная обмотка исполняется из провода разного сечения или же шины, в зависимости от номинального значения тока. В трансформаторах тока 500 А и выше, первичная обмотка чаще всего выполнена из 1-го единственного витка. Он может быть в виде прямой шины из меди или алюминия, которая проходит через специальное окно сердечника. Корректность измерений любого измерительного трансформатора характеризуется погрешностью значения коэффициента трансформации. Для того чтобы не перепутать концы, на них обязательно наносится маркировка.

Аварийная небезопасная работа, связана с обрывом вторичной цепи ТТ при включенной в цепь первичной, это приводит к очень сильному намагничиванию сердечника и даже при обрывe вторичной обмотки. Поэтому при включении без нагрузки вторичные обмотки соединяются накоротко.
По классу точности все измерительные ТТ разделены на несколько уровней. Особенно точные, называются лабораторные и имеют классы точности не больше 0,01–0,05;

Схемы соединений

Схемы соединений, представленные ниже, дают возможность персоналу контролировать токи в каждой из фаз.

В целях безопасности персонала, низковольтного измерительного оборудования и приборов один вывод вторичной обмотки, а также корпус заземляют.

Классификация и выбор

По конструкции и исполнению трансформаторы тока используемые в измерительных цепях делятся на:

• Встроенные. Первичная обмотка у них служит элементом для другого устройства. Они устанавливаются на вводах и имеют только вторичную обмотку. Функцию первичной обмотки выполняет другой токоведущий элемент линейного ввода. Конструктивно это магнитопровод кольцевого типа, а его обмотки имеют отпайки, соответствующие разным коэффициентам трансформации;
• Опорные. Предназначенные для монтажа и установки на опорной ровной плоскости;
• Проходной. По своей структуре это тот же встроенный, только вот находиться он может снаружи другого электрического устройства;
• Шинный. Первичной обмоткой служит одна или несколько шин включенных в одну фазу. Их изоляция рассчитывается с запасом, что бы он мог выдержать даже многократное увеличение напряжения;
• Втулочный. Это одновременно и проходной, и шинный трансформатор тока;
• Разъемный. Его магнитопровод состоит из разборных элементов;
• Переносной. Это устройство электрики называют токоизмерительные клещи. Они являются переносным и удобным измерительным трансформатором тока, у которого магнитная система размыкается и замыкается уже вокруг того провода в котором и нужно измерять значение тока.

При выборе трансформатора тока стоит знать главное, что при протекании по первичной обмотке номинального тока в его вторичной обмотке, которая замкнута на измерительный прибор, будет обязательно 5 А. То есть если нужно проводить измерение токовых цепей где его расчётная рабочая величина будет примерно равна 200 А. Значит, при установке измерительного трансформатора 200/5, прибор будет постоянно показывать верхние приделы измерения, это неудобно. Нужно чтобы рабочие пределы были примерно в середине шкалы, поэтому в этом конкретном случае нужно выбирать трансформатор тока 400/5. Это значит что при 200 А номинального тока оборудования на вторичной обмотке будет 2,5 А и прибор будет показывать эту величину с запасом в сторону увеличения или уменьшения. То есть и при изменениях в контролируемой цепи будет видно насколько данное электрооборудование вышло из нормального режима работы.

Вот основные величины, на которые стоит обратить внимание при выборе измерительных трансформаторов тока:

1. Номинальное и максимальное напряжение в первичной обмотке;
2. Номинальное значение первичного тока;
3. Частота переменного тока;
4. Класс точности, для цепей измерения и защиты он разный.

Техническое обслуживание

Эксплуатация измерительных трансформаторов не является очень сложным и трудоёмким процессом. Действия персонала заключаются, в основном, в надзоре за исправностью его вторичных цепей, наличием защитных заземлений и показаниями приборов контроля, а также счётчиков. Осмотр чаще всего производится визуальный, из-за опасности поражения человека высоким напряжением, вход за ограждения, где установлены трансформаторы строго запрещён. Однако, это касается в большей степени систем с напряжением выше 1000 Вольт. Для низковольтных цепей визуальный осмотр на наличие нагрева соединений, а также коррозии контактных зажимов является неотъемлемой работой электротехнического персонала. Самый часто применяемый прибор для измерения тока в цепях 0,4 кВ это токоизмерительные клещи. Так как при расчёте и разработке пусковой аппаратуры очень редко используются стационарные трансформаторы для измерения.

В любом случае нужно обращать внимание и принимать меры к устранению обнаруженных дефектов таких как:

1. Обнаружение трещин в изоляторах и фарфоровых диэлектрических элементах;
2. Плохое состояние армированных швов;
3. Потрескивания и разряды внутри устройства;
4. Отсутствие заземления корпуса или вторичной обмотки.

Проводя обслуживание измерительных трансформаторов, на щитах где установлены приборы, нужно смотреть не только за показаниями приборов, а ещё и за контактными соединениями проводов, которые подключаются к ним. Кстати, их сечение не должно быть меньше 2,5 мм² для медных проводов, и 4 мм² для алюминиевых.

Проверка измерительных трансформаторов

Испытание измерительных трансформаторов сводится к измерению сопротивления изоляции и коэффициента трансформации, который определяется по следующей схеме.

При этом в первичную обмотку от специального нагрузочного трансформатора или автотрансформатора подаётся ток не меньше 20% от номинального. Как известно, коэффициент трансформации будет равен соотношению тока в первичной обмотке к току во вторичной. После чего это значение сравнивается с номиналом. Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то необходимо проверит каждую. И также нельзя забывать о наличии правильной маркировки.

Выбор нужно трансформатора тока, а также их испытательные характеристики определяют в лабораторных условиях специальный высококвалифицированный электротехнический персонал, где и выдаётся соответствующий документ по его результатам.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Измерительные трансформаторы тока и напряжения применяются на промышленных предприятиях, в линиях электропередач для контроля различного электрического оборудования. Аварийность высоковольтных измерительных трансформаторов контролируется соответствующими системами. С их участием ведется учет потребления электричества. Что собой представляют измерительные трансформаторы напряжения и тока, назначение и принцип действия установок будет рассмотрено далее.

Разновидности

Высоковольтное измерительное оборудование включает в себя два типа устройств. В эту категорию устройств входят:

• Измерительный трансформатор напряжения.
• Измерительный трансформатор тока.

Первая категория приборов предназначена для работы вольтметров, фазометров, реле соответствующих типов. В область работы измерительных трансформаторов тока входит осуществление функционирования амперметров и прочего подобного оборудования.

Представленные типы измерительных трансформаторов производятся с номинальной мощностью от 5 до нескольких сот ВА. Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для совместной работы с вольтметрами на 100 В и амперметрами 1-5 А.

Трансформатор тока

Измерительными преобразователями тока выполняется несколько особых функций. К ним подключаются установки, которые выполняют измерение работы оборудования в разных режимах. Принцип действия, которым характеризуется трансформатор тока, обеспечивает несколько основных функций аппаратуры. К ним относится следующее:

• Преобразование переменных токовых показателей к значениям 1 или 5 А.
• В нормальном режиме изолируют вторичный токовый контур от высоковольтной составляющей первичной обмотки.
• Снижение аварийности. Установка предотвращает поражение обслуживающего персонала током, защиту вторичных цепей от перегрузки.

Измерительные трансформаторы постоянного тока помимо перечисленных функций имеют в своем составе выпрямитель. Вторичные цепи заземляются во всех трансформаторах в одной точке. При повреждении изоляции монтаж измерительных трансформаторов позволяет предотвратить перегрузку вторичного контура.

Условия эксплуатации

Измерительные трансформаторы постоянного тока, переменного тока представляют собой высоковольтный агрегат. Прибор нормально функционирует только при выполнении правил по эксплуатации, требований охраны труда. Персонал знакомится со всеми установленными нормами, в каком режиме производится обслуживание, испытание измерительного оборудования. Сотрудники допускаются до работы с трансформатором только после полного инструктажа.

Персонал должен знать, при каких условиях производится испытания, осмотр, поверка и ремонт измерительных трансформаторов. В противном случае даже при условии правильного монтажа работу технической установки могут нарушить неправильные действия сотрудников.

Принцип устройства конструкции запрещает размыкать вторичную обмотку в трансформаторе, которая находится под напряжением. Такому действию сопутствует нарушение изоляции. Потребуется произвести ее замену. Сердечник перегревается. Нормальный режим работы нарушается. В процессе постоянных перегрузок трансформатору становится невозможно выполнять возложенные на него действия. Работает в этом случае неправильно и первичная обмотка. Здесь появляется замыкание. Это также приводит к замене контура.

Чтобы переключить в процессе испытаний в схеме при подведенном электрическом токе, предварительно вторичную катушку закорачивают.

Погрешность

Измерительные выпрямители и трансформаторы тока нуждаются в проверке погрешности. В ходе испытательного процесса к агрегату присоединяется аналогичное оборудование. При монтаже важно, чтобы при поверке техники применялся образцовый, исправный трансформатор тока. В ходе измерений на его вторичном контуре определяется показатель при помощи амперметра.

Испытание оборудования определяет не только погрешность, но и ряд других показателей. В ходе поверки вычисляется коэффициент трансформации, производится техническое освидетельствование качества изоляции контуров, состояние сердечника. Исследуется вопрос о том, выполняется ли установкой возложенные на нее функции, соответствует ли полярность обмоток заданным производителем характеристикам.

При проведении технического освидетельствования соответствия оборудования нормативным требованиям производится контроль вторичных цепей. В случае выявления отклонений, дефектов, требуется замена комплектующих. В зависимости от назначения аппаратура должна демонстрировать заявленные производителем характеристики.

Трансформатор напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения применяются для понижения напряжений первичного контура с уровня 110, 40, 6, 10 кВ и т. д. Таким трансформаторам доступно выполнять ряд функций:

• Преобразовывать первичное переменное напряжение в стандартный электрический ток.
• Защита обслуживающего персонала, подключенных приборов от перегрузок.
• Техническая поддержка оперативных цепей, которые работают от постоянного и переменного тока

По принципу функционирования измерительные трансформаторы напряжения приближаются к режиму холостого хода. Пользуются спросом такие разновидности представленной измерительной техники, как НТМК, НАМИ, НОЛ и прочие агрегаты. Установки работают с постоянным и переменным током, которые соответствуют назначению. Мы уже писали про трансформаторы НТМИ, подробнее читайте здесь.

Конструкция

Конструкция приборов измерительного типа схожа на обычные силовые разновидности оборудования. Агрегат имеет первичную и вторичную (одну или несколько) обмотки. Активная часть включает в себя серечник из специальной электротехнической стали. Материал набран в виде пластин определенной конфигурации.

Первичный контур имеет большее количество витков, чем на вторичной катушке. На него подается напряжение от сети. К выводам вторичной обмотки подсоединяется ваттметр или иное подобное измерительное оборудование. Оно характеризуется высоким сопротивлением. Поэтому в ходе нормальной работы по вторичной обмотке подается ток с малым значением.

 

На выходе устройство может коммутироваться с различными реле, вольтметром, ваттметром. Принцип действия системы похож на работу силового оборудования. Работа производится с переменным значением электрического тока. Чтобы преобразовать его в постоянную величину, используется в конструкции выпрямитель.

Погрешность

Класс точности представленного оборудования зависит от определенных факторов. На этот показатель влияют потери при намагничивании. На величину погрешности измерительного преобразователя напряжения влияют следующие факторы:

• Проницаемость электротехнической стали сердечника.
• Конструкционное исполнение магнитопривода.
• Коэффициент мощности, который определяется вторичной нагрузкой.

Оборудование способно компенсировать погрешность показателя напряжения при уменьшении количества витков в первичной катушке. Компенсирующие обмотки влияют на уменьшение угловой погрешности.

Обслуживание

Перед монтажом, запуском в эксплуатацию производится испытание представленного оборудования. При измерениях выполняется изучение режимов работы поверяемых агрегатов, а также контроль изоляционных слоев.

В измерительном процессе применяется соответствующая техника. Поверка производится в условиях производства оборудования. После монтажа также необходимо производить соответствующую оценку работы оборудования заявленным характеристикам. Если будут выявлены отклонения, выполняется ремонт измерительных трансформаторов.

Периодически в соответствии с условиями эксплуатации производится техническое обслуживание агрегата. На это влияет тип конструкции. Соответствующее обслуживание аппаратуры позволяет избежать сбоев в работе системы, непредвиденных поломок, остановок в работе.

Установкой, обслуживанием представленной техники имеет право заниматься только квалифицированный персонал. В противном случае это будет небезопасно для сотрудников. Неправильное обслуживание приводит к нарушению работы техники.

Рассмотрев особенности измерительных преобразовательных приборов, можно понять их отличие, особенности эксплуатации и обслуживания. Это поможет подобрать оборудование, необходимое для обеспечения соответствующих потребителей электрическим током заданного значения.

Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для возможности измерения высокого напряжения электроустановок переменного тока путем снижения этого напряжения для подачи на защитные реле, приборы измерения и системы автоматики.

При отсутствии измерительных трансформаторов понадобилось бы применять приборы и реле с большими габаритными размерами, так как необходима надежная изоляция от высокого напряжения, которая увеличивает размеры устройств. Изготовить такое оборудование практически невозможно, так как напряжения линий могут достигать величины 110 киловольт.

Измерительные трансформаторы для замера напряжения дают возможность применять стандартные обычные приборы для измерений электрических параметров, при этом увеличивая их диапазон измерения. Защитные реле, подключаемые через эти трансформаторы, могут применяться обычного исполнения.

Гальваническая развязка, которую обеспечивают трансформаторы путем отделения измерительной цепи от высокого напряжения, позволяет создать необходимый уровень безопасности обслуживающего персонала.

Такие трансформаторы нашли свою популярность в устройствах высокого напряжения. От их качественного функционирования зависит степень точности учета расхода электрической энергии и электрических измерений, а также автоматических аварийных систем и защитных реле.

Устройство и работа

Измерительные трансформаторы устроены аналогично понижающим силовым трансформаторам, и состоят из металлического сердечника, выполненного из электротехнической листовой стали, первичной и вторичной обмоток. Трансформаторы могут оснащаться несколькими вторичными обмотками, в зависимости от конструкции и предъявляемых требований к трансформатору.

К первичной обмотке подключается высокое напряжение, а с вторичной обмотки снимается напряжение измерительными устройствами. Коэффициент трансформации такого устройства равен отношению первичного высокого напряжения к номинальному значению вторичного напряжения.

Если бы трансформатор функционировал абсолютно без потерь и с абсолютной точностью, то оба напряжения на обеих обмотках совпадали бы по фазе, и коэффициент трансформации был бы равен единице. Однако на практике коэффициент трансформации всегда меньше единицы, так как всегда имеются некоторые потери энергии при работе трансформатора.

Погрешность измерительного трансформатора зависит от:

• Величины вторичной нагрузки.
• Магнитной проницаемости сердечника.
• Устройства магнитопровода.

Существуют методы снижения погрешности по напряжению путем снижения числа витков первичной обмотки, добавления различных компенсирующих обмоток.

Число витков первичной обмотки намного больше, чем вторичной. Измеряемое напряжение подается на первичную обмотку, к вторичной обмотке подключают различные измерительные приборы: вольтметры, ваттметры, фазометры и т.д.

Трансформаторы напряжения эксплуатируются в режимах, подобных холостому ходу. Это объясняется тем, что подключенный к вторичной обмотке прибор, например, вольтметр, обладает большим сопротивлением, и ток, протекающий по этой обмотке, очень незначителен.

Особенности подключения

Трансформаторы могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом отдельном объекте. Перед электрическим монтажом необходимо осмотреть трансформатор на предмет необходимого уровня масла для масляных моделей, исправности армированных швов, целостности изоляции.

При проведении монтажа обе обмотки трансформатора должны быть завернуты в изоляцию, так как случайное касание выводов вторичной обмотки с проводами, находящимися под напряжением, может привести к возникновению на первичной обмотке опасного для жизни напряжения.

Для безопасности вторичную обмотку перед подключением заземляют. Это предотвращает возможность попадания высокого напряжения в цепи низкого напряжения при возможном пробивании изоляции.

Необходимо учитывать, что если к вторичной цепи подключить слишком много измерительных и других приборов, то величина тока вторичной цепи значительно увеличится, так же как и погрешность измерения. Вследствие этого необходимо следить, чтобы общая мощность присоединенных приборов не превзошла наибольший допустимый предел мощности, определенный инструкцией или паспортом трансформатора.

При превышении общей мощности допустимой величины целесообразно подключить дополнительный трансформатор, и переключить на него несколько приборов от первого трансформатора.

Трансформаторы должны иметь защиту от короткого замыкания, в противном случае при коротком замыкании обмотки перегреются, и изоляция будет повреждена. Для этого в цепях всех незаземленных проводников подключают электрические автоматы, а также рубильники (для образования видимого разрыва цепи при ее отключении). Первичную обмотку трансформатора чаще всего защищают путем установки предохранителей.

Разновидности

Измерительные трансформаторы классифицируются по нескольким признакам и параметрам. Рассмотрим основные из таких признаков и параметров.

По числу фаз:

• Однофазные.
• Трехфазные.

По количеству обмоток:

• Трехобмоточные.
• Двухобмоточные.

По методу охлаждения:

• С воздушным охлаждением (сухие).
• С масляным охлаждением.

По месту монтажа:

• Внутренние (для монтажа внутри помещений).
• Внешние (для установки снаружи помещений).
• Для распределительных устройств.

По классам точности: 0,2; 0,5; 1; 3.

Измерительные трансформаторы с несколькими обмотками

К таким трансформаторам есть возможность подключения сигнализирующих устройств, которые подают сигнал о замыкании цепи с изолированной нейтралью, а также защитных устройств, защищающих от замыканий в цепи с заземленной нейтралью.

На рисунке «а» изображена схема с 2-мя вторичными обмотками. На рисунке «б» показана схема 3-х трехфазных трансформаторов. В них первичные и основные вторичные обмотки соединены по схеме звезды, а нейтральный проводник соединен с землей. На приборы измерения могут подключаться три фазы и ноль от основных вторичных обмоток. Вспомогательные вторичные обмотки соединены «треугольником». От этих обмоток поступает сумма напряжений фаз на дополнительные устройства: сигнальные, защитные и другие.

Основные схемы подключения

Наиболее простая схема с применением однофазного трансформатора изображена на рисунке 4 «а». Она используется в панелях запуска электродвигателей, на пунктах переключения напряжением до 10 киловольт, для подключения реле напряжения и вольтметра.

Схема по рисунку 4 «б» используется для неразветвленных цепей в электроустановках от 0,4 до 10 киловольт. Это дает возможность установить заземление вторичных цепей возле трансформаторов.

Во вторичной цепи, изображенной на рисунке 4 «в», подключен двухполюсный автомат вместо предохранителей. При срабатывании автомата его контакт замкнет сигнальную цепь «обрыв цепи». Вторичные обмотки заземлены в фазе В на щите. Рубильником можно выключить вторичную цепь, и обеспечить при этом видимый разрыв. Такая схема используется в электроустановках от 6 до 35 киловольт при разветвленных вторичных цепях.

На рисунке 4 «г» измерительные трансформаторы подключены схемой «треугольник-звезда». Это позволяет создать вторичное напряжение, необходимое для приборов автоматической регулировки возбуждения компенсаторов. Для надежности функционирования этих приборов предохранители во вторичных цепях не подключают.

Похожие темы:

Измерительные трансформаторы напряжения

Они служат для преобразования высокого напряжения в низ- кое напряжение стандартной величины, удобное для измерения. Обычно за номинальное вторичное напряжение принято 100 В или 100 √3 В. Это позволяет для измерения любого напряжения применять одни и те же стандартные измерительные приборы.

Реле зашиты, реагирующие на напряжение, также изготовля- ются на стандартное напряжение независимо от напряжения установки.

Первичная обмотка трансформатора изолируется от вторич- ной соответственно классу напряжения установки. Для безопас- ности обслуживания один вывод вторичной обмотки обязательно заземляется. Таким образом, трансформатор напряжения изоли- рует измерительные приборы и реле от цепи высокого напряже- ния и делаетбезопаснымих обслуживание.

Схема включения однофазного трансформатора напряжения дана на рис. 2.15. Первичная обмотка 1 присоединена к цепи вы- сокого напряжения через предохранители 3. Вторичная обмотка 2 питает нагрузкув виде обмоток измерительныхприборов или реле зашиты через предохранители 4.

В трансформаторах напряжения нормальной конструкции за- земляются и вторичная обмотка 2, и сердечник 5. Предохраните- ли 4 служат для зашиты трансформатора напряжения от коротких замыканий в цепи вторичной нагрузки. Предохранители 3, уста- новленные на высоковольтной стороне, служат для зашиты сети от короткого замыкания в трансформаторе. Для облегчения от- ключения желательна установка токоограничивающих предохра- нителей типа ПКТ или стреляющих, с ограничивающим сопро- тивлением.

С В А

3 3

¹ 5

^А Х

а х

2

4 4

V

Рис. 2.15. Схема включения однофазного трансформатора напряжения: 1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка;

3, 4–предохранители; 5 – сердечник

Вследствие высокого сопротивления самого трансформатора при возникновении короткого замыкания во вторичной цепи ток в первичной цепи мал (порядка нескольких ампер) и его величина недостаточна для срабатывания предохранителей 3.

Основными параметрами трансформатора напряжения

являются:

• номинальное напряжение обмоток – напряжение на первич- ной и вторичной обмотках, указанное на щитке трансформатора. Номинальное напряжение трансформатора равно номинальному напряжению первичной обмотки;

• номинальный коэффициент трансформации – отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторич- ному напряжению:

^kном ^U1ном ^{/ U}2ном ^;

• погрешность по напряжению, %, которая определяется уравнением:

U ^{kномU 2U1}100 , (2.37)

U₁

где U₁– напряжение, поданное на первичную обмотку; U₂– напряжение, измеренное на зажимах вторичной обмотки.

Если U₁/ U₂=k_ном, то погрешность всегдабудет равна нулю.

За угловую погрешность принимается угол в минутах между первичным напряжением и повернутым на 180° вторичным. Если вторичное напряжение U₂опережает первичное напряжение U₁, то погрешность по углу считается положительной. Допустимая погрешностьтрансформаторапонапряжению в процентахпри номинальных условиях численно равнаклассу точности.

Погрешности трансформатора не должны превышать таблич- ные данные при колебании первичного напряжения в пределах 90…110% и при колебании мощности на вторичных зажимах в пределах 25…100 % от номинальных значений;

I₂U₂/ Z₂^,

а вторичная мощностьР₂ соответственно:

2

P₂U

2 ^I2

^U2 .

Z

2

При уменьшении сопротивления Z₂мощность, отдаваемая трансформатором напряжения, увеличивается и соответственно увеличивается погрешность;

• номинальная мощность трансформатора – наибольшая мощность(при номинальном коэффициенте мощности, равном 0,8), которая может быть снята с трансформатора при условии, что его погрешность не выйдет за пределы, определенные клас- сом точности. Требования к трансформаторам напряжения опре- деляются ГОСТ 1983-67.

Для того чтобы уменьшить погрешность по напряжению, снижают активное и реактивное сопротивления обмоток. Для по- лучения малого активного сопротивления берутся малые плотно- сти токов в обмотках (около 0,3 А/мм²), благодаря чему эти трансформаторы слабо нагружены в тепловом отношении. Для снижения индуктивного сопротивления обмоток уменьшают рас- стояние между первичной и вторичной обмотками.

Компенсацию погрешности по напряжению легко получить путем уменьшения числа витков первичной обмотки. Если уменьшить число витков первичной обмотки, то коэффициент трансформации становится меньше номинального и вторичное напряжение возрастает. Приэтом вводится положительнаяпо- грешность, которая компенсирует отрицательную. Обычно вво- дится такая коррекция, чтобы при холостом ходе трансформатор

имел максимально допустимую для данного класса точности по- ложительную погрешность.

На погрешность трансформатора влияет коэффициент мощно- сти нагрузки cos φ₂, и с его уменьшением погрешность увеличи- вается. Причем характер нагрузки оказывает большее влияние на угловую погрешность,чем на погрешность по напряжению.

На угловую погрешность витковая поправка не влияет. Угло- вую погрешность в трехфазных трансформаторах напряжения можно компенсировать. В этом случае необходимая компенсация достигается путем применения специальных компенсирующих обмоток. При активной нагрузке вносится положительная по- правка.

При индуктивной нагрузке применяется другая схема соеди- нений, которая дает отрицательную поправку. При напряжении до 35 кВ конструкция трансформаторов напряжения сходна с конструкцией силовых трансформаторов.

Индукция в сердечниках значительно меньше, чем у силовых трансформаторов. Это снижает погрешность, позволяет в некото- рых случаях проводитьиспытания индуцированным напряжением. Для испытания трансформатора на выводы вторичной обмот-

ки подается удвоенное напряжение частотой 50 Гц. На первичной обмотке появляется также удвоенное напряжение. Индукция не должна превышать индукцию насыщения.

При эксплуатации возможны случаи, когда первичная обмот- ка, рассчитанная на работу при фазном напряжении, попадает под линейное напряжение вместо фазного. При этом сердечник не должен насыщаться.

На напряжение до 35 кВ выпускаются однофазные трансфор- маторы, у которых либо оба вывода обмотки высокого напряже- ния изолированы от корпуса (рис. 2.16, а), либо изолирован толь- ко один, а второй вывод заземлен.

Применение в качестве изоляции пластмасс и отказ от масля- ной изоляции позволяет сократить массу и габаритные размеры трансформаторов, упрощается их эксплуатация, делается ненуж- ным уход за маслом. Трансформаторы с литой изоляцией пожа- робезопасны, удобны для эксплуатации в различных передвиж- ных установках. На рис. 2.16, б представлен трансформатор напряжения с литой изоляцией типа НОК-6 на те же параметры, чтои масляный. Отечественная промышленностьвыпускает трансформаторы с литойизоляцией на напряжениедо 35 кВ.

а б

Рис. 2.16. Внешний вид однофазных трансформаторов напряжения с масляной (а) и литой изоляцией (б)

Габаритные размеры трансформаторов в значительной степе- ни определяются изоляцией аппарата. В связи с этим там, где это возможно, трансформатор выполняется для измерения напряже- ния между фазой и землей. В этом случае отпадает необходи- мость в изоляции второго вывода первичной обмотки, который заземляется. Линейное напряжение получается путем соединения в звезду вторичных обмоток таких трансформаторов. При этом, однако, погрешность измерения возрастает, так как суммируются погрешности двух трансформаторов. Такая конструкция позволя-

ет уменьшить габаритные размеры и удешевить трансформатор напряжения. Возможные схемы включения однофазных транс- форматоров нормального исполнения в трехфазных сетях показа- ны на рис. 2.17.

A BC

a

A

A BC

A a

_X x

A a

_X x

B

C

b ⁰

c

c

0

Звуковой сигнал

a

б

^а б

Рис. 2.17. Схемы включения трансформаторов напряжения в трехфазных се- тях с использованием двух (а) и трех (б) однофазных трансформаторов

В случае, представленном на рис. 2.17 а, применяются два од- нофазных трансформатора, у которых первичная обмотка имеет изолированные выводы. Эта схема называется схемой открытого треугольника.

Такая схема очень удобна для измерения мощности и энергии. В этой схеме к каждому из трансформаторов может подключать- ся нагрузка вплоть до номинальной.

Схема позволяет получить и напряжение U_AC=-(U_AB+ U_BС) (приборы подключаются между точками а и с). Однако такое включение нагрузки не рекомендуется, так как создаются допол- нительные погрешности за счет тока приборов, проходящего че- рез обе вторичные обмотки.

При включении по схеме, представленной на рис. 2.17, б, мо- гут применяться трансформаторы,у которых один из выводов первичной обмотки заземлен. Каждая из обмоток подключена к фазному напряжению, поэтому номинальное напряжение транс- форматора должно равняться U_ф/√3. Вторичная нагрузка подклю- чается по схеме звезды или треугольника. Номинальное напря- жение вторичной обмотки равно 100/√3.

Для контроля изоляции и питания защиты, срабатывающей при коротком замыкании на землю, трансформаторы имеют дополни- тельные обмотки, которые включаются по схеме разомкнутого треугольника. При симметричном режиме сумма ЭДС, наводимых в этих обмотках, равна нулю. Если один из проводов заземляется, то равновесие ЭДС нарушается и напряжение на концах разомкну- того треугольника подается на реле или сигнализацию.

Возможны два режима работы схемы, представленной на рис.2.17б. Если нейтраль сети изолирована или заземлена через дугогасящую катушку, то заземление одной из фаз, например фа- зы С, не ведет к короткому замыканию. Установка может оста- ваться длительное время в работе. При этом напряжение на трансформаторе С падает до нуля, а напряжение на трансформа- торах А и В увеличивается до линейного. В связи с этим индук- ция в сердечниках трансформаторов А и В увеличивается в √3 раз. Во избежание увеличения нагрева сердечников и резкого возрастания погрешности этих трансформаторов сердечники не должны насыщаться притаком увеличении индукции.

В установках с заземленной нейтралью заземление одной из фаз вызывает короткое замыкание. Релейная зашита быстро от- ключает поврежденный участок. Напряжение на «здоровых» фа- зах при коротком замыкании не поднимается выше (1,2… 1,3) U_ф.

Уменьшение габаритных размеров и снижение стоимости трансформаторов напряжения может быть достигнуто путем объ-

единения трех отдельных измерительных трансформаторов в один трехфазный трансформатор. Применяются трехстержневые и пятистержневые магнитопроводы.

Трехфазные трехстержневые трансформаторы делаются с изо- лированной нулевой точкой на стороне высокого напряжения. Это объясняется тем, что при работе в сетях с изолированной нейтралью возникает аварийный режим работы трансформатора при заземлении одной фазы сети, если нулевая точка в трансфор- маторе заземлена.

устройство, классификация, принцип работы, видео

Трансформатор напряжения – это один из видов трансформаторов, который еще называют измерительным, предназначеннный для отделения первичных цепей высокого и сверх высокого напряжений и цепей измерений, РЗ и А. Также их используют для понижения высоких напряжений (110, 10 и 6 кВ) до стандартных нормируемых величин напряжений вторичных обмоток – 100 либо 100/√3.

Помимо этого, применение трансформаторов напряжение в электроустановках позволяет изолировать маломощные низковольтные измерительные приборы и устройства, что удешевляет стоимость и позволяет использовать более простое оборудование, а также обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок.

Трансформаторы напряжения нашли широкое применение в силовых электроустановках высокого напряжения

От точности их работы зависит правильность коммерческого учета электроэнергии, селективность действия устройств РЗ и противоаварийной автоматики, также они служат для синхронизации и питания автоматики релейной защиты ЛЭП от коротких замыканий, и др.

1. силовых трансформаторов. Он состоит из обмоток: первичной и одной либо нескольких вторичных и стального сердечника, набранного листами электротехнической стали. Первичная обмотка имеет большее количество витков, в сравнении со вторичной. На первичную — подается напряжение, которое требуется измерить, а ко вторичным — подключаются ваттметр и пр. измерительные аппараты. Поскольку ваттметр имеет значительное сопротивление, то по вторичной принято считать, что протекает малый ток. Поэтому полагают, что измерительный трансформатор напряжения функционирует в режимах близких к холостому ходу. Такие трансформаторы оснащают разъемами для подключения: первичная обмотка присоединяется к цепям силового напряжения, а ко вторичной могут подключены — реле, обмотки вольтметра или ваттметра и пр. приборы. Принцип действия у них аналогичен силовому трансформатору: трансформирование напряжения в измерительном трансформаторе производится переменным магнитным полем. Интересное видео о работе и принципе устройста трансформаторов тока смотрите ниже: Потери намагничивания обуславливают некоторую погрешность в классах точности. Погрешность определяется: конструкцией магнитопровода; проницаемостью стали; коэффициентом мощности, т.е. зависит от вторичной нагрузки. Конструкцией предусматривается компенсация погрешности по напряжению благодаря уменьшению количества витков первичной обмотки, устранению угловой погрешности с помощью компенсирующих обмоток. Простейшая схема включения трансформатора напряжения Классификация трансформаторов напряжения Трансформаторы напряжения принято разделять по следующим признакам: По количеству фаз: однофазные; трехфазные. По числу обмоток: 2-х-обмоточные; 3-х-обмоточные. По способу действия системы охлаждения: электрические устройства с масляным охлаждением; электрические устройства с воздушной системой охлаждения ( с литой изоляцией либо сухие). По способу установки и размещения: для наружной установки; для внутренней; для комплектных РУ. По классу точности: по нормируемым величинам погрешностей. Виды трансформаторов напряжения Рассмотрим несколько трансфомраторов напряжения разных производителей: Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11 Производиель — Невский трансформаторный завод «Волхов». Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции. Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий.Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх. Рисунок — Габаритные размеры трансформатора Рисунок — схемы подключения обмоток трансформаторов Характеристики: Класс напряжения по ГОСТ 1516.3, кВ — 27 35 27 Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 30 40,5 40,5 Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 15,6 20,2 27,5 Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В — 57,7 100 Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В — 100/3, 100 127 Номинальные классы точности основной вторичной обмотки — 0,2; 0,5; 1; 3 Ещё одно интересное видео о работе трансформаторов тока: Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И) Производитель «Свердловский завод трансформаторов тока» Назначение 3хЗНОЛПМ(И) Трансформаторы предназначены для установки в комплектные устройства (КРУ), токопроводы и служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью. Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150. Рабочее положение — любое. Расположение первичного вывода возможно как с лицевой так и с тыльной стороны трансформатора. Трехфазная группа может комплектоваться в 4-ех вариантах: из трех трансформаторов ЗНОЛПМ — 3хЗНОЛПМ-6 и 3хЗНОЛПМ-10; из трех трансформаторов ЗНОЛПМИ — 3хЗНОЛПМИ-6 и 3хЗНОЛПМИ-10; из одного трансформатора ЗНОЛПМ (устанавливается по середине) и двух трансформаторов ЗНОЛПМИ (устанавливаются по краям) — 3хЗНОЛПМ(1)-6 и 3хЗНОЛПМ(1)-10; из двух трансформаторов ЗНОЛПМ (устанавливаются по краям) и одного трансформатора ЗНОЛПМИ (устанавливается по середине) — 3хЗНОЛПМ(2)-6 и 3хЗНОЛПМ(2)-10. Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополниетльные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4А. Внимание! При заказе трансформаторов напряжения для АИСКУЭ обязательно заполнение опросного листа. Гарантийный срок эксплуатации — 5 (пять) лет со дня ввода трансформатора в эксплуатацию, но не более 5,5 лет с момента отгрузки с завода-изготовителя. Срок службы — 30 лет. НАМИТ-10-2 Производитель ОАО «Самарский Трансформатор» Назначение и область применения Трансформатор напряжения НАМИТ-10-2 УХЛ2 трехфазный масляный антирезонансный является масштабным преобразователем и предназначен для выработки сигнала измерительной информации для измерительных приборов в цепях учёта, защиты и сигнализации в сетях 6 и 10 кВ переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью или заземлённой через дугогасящий реактор. Трансформатор устанавливается в шкафах КРУ(Н) и в закрытых РУ промышленных предприятий Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2 Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 6 или 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 7,2 или 12 Номинальное напряжение основной вторичной обмотки (между фазами), В — 100 (110) Ннапряжение дополнительной вторичной обмотки (аД — хД), не более, В — 3 Класс точности основной вторичной обмотки — 0,2/0,5 Рисунок — Габаритные размеры и схема подключения
2. Классификация трансформаторов напряжения
3. Виды трансформаторов напряжения
4. Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11
5. Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ
6. Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И)
7. Назначение 3хЗНОЛПМ(И)
8. НАМИТ-10-2
9. Назначение и область применения
10. Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2

силовых трансформаторов. Он состоит из обмоток: первичной и одной либо нескольких вторичных и стального сердечника, набранного листами электротехнической стали. Первичная обмотка имеет большее количество витков, в сравнении со вторичной. На первичную — подается напряжение, которое требуется измерить, а ко вторичным — подключаются ваттметр и пр. измерительные аппараты. Поскольку ваттметр имеет значительное сопротивление, то по вторичной принято считать, что протекает малый ток. Поэтому полагают, что измерительный трансформатор напряжения функционирует в режимах близких к холостому ходу.

Такие трансформаторы оснащают разъемами для подключения: первичная обмотка присоединяется к цепям силового напряжения, а ко вторичной могут подключены — реле, обмотки вольтметра или ваттметра и пр. приборы. Принцип действия у них аналогичен силовому трансформатору: трансформирование напряжения в измерительном трансформаторе производится переменным магнитным полем.

Интересное видео о работе и принципе устройста трансформаторов тока смотрите ниже:

Потери намагничивания обуславливают некоторую погрешность в классах точности.

Погрешность определяется:

Конструкцией предусматривается компенсация погрешности по напряжению благодаря уменьшению количества витков первичной обмотки, устранению угловой погрешности с помощью компенсирующих обмоток. Простейшая схема включения трансформатора напряжения

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения принято разделять по следующим признакам:

1. По количеству фаз:
   • однофазные;
   • трехфазные.
2. По числу обмоток:
   • 2-х-обмоточные;
   • 3-х-обмоточные.
3. По способу действия системы охлаждения:
   • электрические устройства с масляным охлаждением;
   • электрические устройства с воздушной системой охлаждения ( с литой изоляцией либо сухие).
4. По способу установки и размещения:
   • для наружной установки;
   • для внутренней;
   • для комплектных РУ.
5. По классу точности: по нормируемым величинам погрешностей.

Виды трансформаторов напряжения

Рассмотрим несколько трансфомраторов напряжения разных производителей:

Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11

Производиель — Невский трансформаторный завод «Волхов».

Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий.Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

Рисунок — Габаритные размеры трансформатора

Рисунок — схемы подключения обмоток трансформаторов

Характеристики:

1. Класс напряжения по ГОСТ 1516.3, кВ — 27 35 27
2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 30 40,5 40,5
3. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 15,6 20,2 27,5
4. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В — 57,7 100
5. Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В — 100/3, 100 127
6. Номинальные классы точности основной вторичной обмотки — 0,2; 0,5; 1; 3

Ещё одно интересное видео о работе трансформаторов тока:

---

Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И)

Производитель «Свердловский завод трансформаторов тока»

Назначение 3хЗНОЛПМ(И)

Трансформаторы предназначены для установки в комплектные устройства (КРУ), токопроводы и служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью.

Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150.

Рабочее положение — любое.

Расположение первичного вывода возможно как с лицевой так и с тыльной стороны трансформатора.

Трехфазная группа может комплектоваться в 4-ех вариантах:

• из трех трансформаторов ЗНОЛПМ — 3хЗНОЛПМ-6 и 3хЗНОЛПМ-10;
• из трех трансформаторов ЗНОЛПМИ — 3хЗНОЛПМИ-6 и 3хЗНОЛПМИ-10;
• из одного трансформатора ЗНОЛПМ (устанавливается по середине) и двух трансформаторов ЗНОЛПМИ (устанавливаются по краям) — 3хЗНОЛПМ(1)-6 и 3хЗНОЛПМ(1)-10;
• из двух трансформаторов ЗНОЛПМ (устанавливаются по краям) и одного трансформатора ЗНОЛПМИ (устанавливается по середине) — 3хЗНОЛПМ(2)-6 и 3хЗНОЛПМ(2)-10.

Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополниетльные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4А.

Внимание! При заказе трансформаторов напряжения для АИСКУЭ обязательно заполнение опросного листа.

Гарантийный срок эксплуатации — 5 (пять) лет со дня ввода трансформатора в эксплуатацию, но не более 5,5 лет с момента отгрузки с завода-изготовителя.

Срок службы — 30 лет.

---

НАМИТ-10-2

Производитель ОАО «Самарский Трансформатор»

Назначение и область применения

Трансформатор напряжения НАМИТ-10-2 УХЛ2 трехфазный масляный антирезонансный является масштабным преобразователем и предназначен для выработки сигнала измерительной информации для измерительных приборов в цепях учёта, защиты и сигнализации в сетях 6 и 10 кВ переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью или заземлённой через дугогасящий реактор. Трансформатор устанавливается в шкафах КРУ(Н) и в закрытых РУ промышленных предприятий

Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2

1. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 6 или 10
2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 7,2 или 12
3. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки (между фазами), В — 100 (110)
4. Ннапряжение дополнительной вторичной обмотки (аД — хД), не более, В — 3
5. Класс точности основной вторичной обмотки — 0,2/0,5

Рисунок — Габаритные размеры и схема подключения

классификация и устройство преобразователей напряжения и тока

Измерительный трансформатор — электромагнитное устройство, установленное в контролируемую электрическую цепь и предназначенное для измерения и наблюдения за показаниями напряжения, тока или фазы. В основном применяется в случаях, когда невозможно произвести измерения электрических показателей непосредственным подключением измерительных приборов. Рассчитывают их таким образом, чтобы обеспечить минимальное влияние на измеряемую цепь.

Устройство электрических аппаратов

Основным назначением измерительных трансформаторов является понижение первичного тока до значения, позволяющего осуществить подключение электрических измерительных приборов, защитных систем и т. д.

Кроме этого, они обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, позволяющую безопасно работать обслуживающему персоналу. Состоит этот аппарат из следующих составляющих:

• первичной обмотки с рассчитанным количеством витков;
• вторичной обмотки;
• изготовленного из специальной стали сердечника.

Электрические провода первичной обмотки подключают последовательно к эксплуатируемой цепи, в которой проводят проверку показаний. К проводам вторичной обмотки подключают измерительные приборы, комплекс автоматических устройств для защиты цепи от повреждений, различные системы автоматики и т. д.

Чтобы не происходило коротких замыканий между обмотками и витками в них, обязательно наличие изоляции. А также проводят обязательное заземление вторичной обмотки на случай замыкания между катушками.

Классификация агрегатов

Все аппараты разделяют на измерительные трансформаторы тока и напряжения. Причем токовые устройства существуют двух видов: для постоянного и переменного тока. По методу трансформации их разделяют на преобразователи тока в ток, тока в напряжение и тока в не относящуюся к электричеству функцию (например, световой поток).

При этом трансформаторы разделяют на аналоговые и дискретные (в зависимости от метода получения информации). Все измерительные аппараты классифицируются по следующим признакам:

• по виду установки;
• по ее способу;
• по числу коэффициентов трансформации;
• по количеству ступеней преобразования;
• по виду первичной обмотки;
• по роду изоляции;
• по принципу трансформации тока.

Эти агрегаты предназначены для работы под открытым небом, в закрытых помещениях. Они бывают непосредственно встроены в электрооборудование и специальные установки (на судах, в шахтах, электровозах и др.).

Непосредственно их устанавливают в проемах стен, потолков или в специальных металлических конструкциях, если они предназначены для использования в качестве ввода. Опорные измерительные преобразователи монтируются на ровную плоскость, а встроенные трансформаторы устанавливают непосредственно в плоскость электрооборудования.

Существуют разновидности аппаратов как с одним коэффициентом трансформации, так и с несколькими, которые получают методом изменения количества витков первичной или вторичной обмотки.

Различают их и по способу изготовления изоляции, которая бывает твердой, вязкой и комбинированной. Все измерительные трансформаторы делятся на электромагнитные и оптико-электронные, в зависимости от способа преобразования тока.

Преобразователи для измерения напряжения

Используются такие аппараты для понижения напряжения в первичном контуре от 6 кВ и выше, до 100 В во вторичной обмотке. Они способны преобразовывать эти показания в первичном контуре в стандартный электрический ток и обеспечивать защиту подключенных электроприборов от перегрузок.

Кроме этого, такие агрегаты обеспечивают обслуживающему персоналу безопасную работу. Эта техника взаимодействует с переменным и постоянным током, а по своему функционированию она приближается к режиму холостого хода, так как не происходит передачи мощности. По своим функциональным действиям эти аппараты практически ничем не отличаются от силовых трансформаторов. Различают несколько их видов:

1. Заземляемый аппарат — представляет собой преобразователь с одной фазой, находящейся под напряжением и заземленным одним концом первичного контура. В трехфазных агрегатах заземляется нейтральный провод первичной катушки.
2. Трансформаторы без заземления — все части первичной катушки, в том числе и контакты, изолированы от соединения с землей до рекомендуемого уровня, соответствующего классу напряжения.
3. Емкостные аппараты — в конструкцию включены конденсаторы, обеспечивающие понижение напряжения.
4. Каскадные трансформаторы — первичный контур обладает несколькими частями, соединяющимися со вторичным контуром связующими и выравнивающими обмотками.

А также существуют аппараты как с одним вторичным контуром, так и с двумя: основным и дополнительным.

Трансформаторы тока

Этими измерительными преобразователями выполняют ряд особых функций. К ним подключают измерительные приборы, способные снимать показания в различных режимах.

Основными функциями агрегата являются:

1. Преобразование переменного тока к значениям в 1 или 5 А.
2. В обычном режиме предохраняет вторичный контур от высоковольтной первичной обмотки.
3. Работа осуществляется в защитном режиме вторичного контура от перегрузок.

Помимо этого, такие трансформаторы имеют в своей конструкции выпрямители, а вторичные цепи обязательно заземляются в одной точке. Конструктивные особенности этого агрегата запрещают разрывать вторичную цепь, находящуюся под напряжением, так как в этот момент происходит нарушение изоляции, сердечник нагревается и происходит нарушение нормального режима работы.

Перед установкой и запуском измерительного преобразователя, обязательно проводят его проверку. Производят диагностику его работы на всех режимах и проверяют состояние изоляции. В условиях длительной эксплуатации периодически проводят техническое обслуживание агрегатов, что позволяет избежать непредвиденных поломок.

Оглавление

Дисциплина: Электрическое оборудование электроэнергетических систем и сетей зарубежных стран

Лекция № 4 Измерительные трансформаторы

4.2 Трансформаторы напряжения 1

4.3 Трансформаторы тока 11

12

где I1ном и I2ном — номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно 12

Отечественная промышленность выпускает довольно большой ассортимент трансформаторов тока с литой изоляцией. На рисунке 12а, б, в, г. представлены трансформаторы тока с литой изоляцией на напряжение 10-35 кВ. 13

Рис. 12аТрансформатор тока измерительный опорный типа ТОЛ-10 14

Рис. 12в Трансформатор тока измерительный проходной типа ТШЛ-10 15

4.1 Введение

Измерительные трансформаторы используют, главным образом, для подключения релейных защит и электроизмерительных приборов к цепям переменного тока высокого напряжения. При этом все устройства РЗА и электроизмерительные приборы оказываются изолированными от цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. Кроме того, измерительные трансформаторы дают возможность расширять пределы измерения приборов, т.е. измерять большие токи и напряжения с помощью сравнительно несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений. Измерительные трансформаторы служат для подключения к цепям высокого напряжения обмоток реле, обеспечивающих защиту электроустановок от аварийных режимов. Измерительные трансформаторы подразделяют на два типа — трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

4.2 Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения служат для подведение цепей напряжения к РЗА и включения вольтметров, а также других приборов, реагирующих на значение напряжения (например, катушек напряжения ваттметров, счётчиков, фазометров и т.д.). Измерительные трансформаторы напряжения изготовляют мощностью от пяти до нескольких сотен вольт-ампер. Они рассчитаны для совместной работы со стандартными приборами РЗА на 100, 100  и 33В. Наиболее распространёнными трансформаторами напряжения по конструкции являются: с литой изоляцией, маслонаполненные, масленые герметичные и с элегазовой изоляцией.

Трансформатор напряжения выполнен в виде двухобмоточного понижающего трансформатора (см. рисунок 1). Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала вторичную обмотку тщательно изолируют от первичной и заземляют в одной точке. Условное обозначение трансформатора напряжения такое же, как двухобмоточного трансформатора. Так как сопротивления обмоток вольтметров и других измерительных приборов (V, W, KV), подключаемых к трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что

U₁ = U₂*K,

где К — коэффициент трансформации.

U₁ – напряжение первичной обмотки;

U₂ – напряжение вторичной обмотки.

Рис. 1 Схема включения трансформатора напряжения

1 — первичная обмотка; 2- магнитопровод; 3 — вторичная обмотка.

Сегодня трансформаторы с литой изоляцией прочно заняли свои позиции на электротехническом рынке. На первом этапе эпоксидные компаунды начали применяться для производства оборудования напряжением 6–10 кВ, а затем, благодаря ряду инновационных решений, распространились на трансформаторы 35 кВ. Литая изоляция лишена недостатков, присущих масляной изоляции, и обладает рядом достоинств. Например, немаловажное значение имеет то, что компаунд жёстко фиксирует и герметизирует активные части трансформаторов, исключая влияние на них механических, климатических и прочих внешних воздействий. Это значительно повышает надежность трансформаторов напряжения, позволяя применять их в большом диапазоне температур (см. рисунок 2).

Рис. 2 Однофазный литой трансформатор напряжения ЗНОЛ – 35III

На рисунке 3а,б,в представлены трансформаторы напряжения 6-10 кВ

а б в

Рис.3 Трансформаторы напряжения 6-10 кВ

а – типа НОЛП – 6-10 кВ; б – типа ЗНИОЛ -10-П; в — типа НОЛ-10

Трансформаторы напряжения могут выполняться с одним или двумя высоковольтными вводами первичной обмотки. У заземляемых трансформаторов один ввод первичной обмотки, имеющий неполную изоляцию, во время работы должен быть заземлён. Вводы первичной обмотки не заземляемых трансформаторов напряжения имеют полную изоляцию.

Маслонаполненные трансформаторы напряжением 35 кВ и выше (см. рисунок 4.) изготавливались на электротехнических заводах Российской Федерации. Основной недостаток их конструкции это непосредственный контакт трансформаторного масла с воздушной средой, который приводит к его увлажнению и снижению изоляционных параметров измерительного трансформатора. Применение резиновых прокладок для создания герметичности конструкции ТН не обеспечивает её плотности в течении всего периода эксплуатации. Техническое обслуживание этого типа трансформаторов напряжения требует значительных затрат.

а — общий вид трансформатора напряжения; 1 — вторичные выводы; 2 — расширитель; 3 — указатель уровня масла; 4 — фарфоровая покрышка; 5 — тележка; 6 — коробка с выводами;  7  —  болт для подъёма; б  —  электрическая схема; 1 и 2 — секции первичной обмотки; 3 и 4 — магнитопроводы; 5  —  вторичная обмотка; б и 7 — уравнительные обмотки

Рис. 4 Маслонаполненный трансформатор напряжения 110 кВ

а — общий вид трансформатора напряжения; б — электрическая схема.

На рисунке 5  представлена фотография установки комплекта масляных герметичных трансформаторов напряжения EOF 123, а на рисунке 6 представлен внешний вид антирезонансного масляного герметичного трансформатора напряжения типа НАМИ-35.

Рис. 5 Установка герметичных трансформаторов напряжения серии EOF 123

ТН типов EOF 123, 145, 245 изготавливаются фирмой PFIFFNER (см. рисунок 5). Индуктивный измерительный трансформатор напряжения с бумажно-масляной изоляцией. Металлические части изготовлены из алюминия или нержавеющей стали, взрывозащищённый корпус. Соответствует как международным, так и национальным стандартам, не требует обслуживания, оснащён следующими системами контроля и мониторинга.

Простая и надёжная система индикации уровня масла.

Нижняя часть корпуса прорывается при повышении давления без осколков. Нижняя часть корпуса оптимизирована для малого объёма масла.

Расположенный горизонтально сердечник занимает мало места. Низкая рабочая индуктивность, свойства материалов и оптимизированная конструкция сердечника обеспечивают наилучшую защиту от ферро-резонанса.

Простая и безопасная кабельная разводка во вторичной распаячной коробке. Неснимаемая крышка открывается в сторону. Заземляющий вывод первичной обмотки ведёт во вторичную распаячную коробку.

ТН трёхфазный антирезонансные масляный герметичный НАМИ-35 УХЛ1 (ТУ 3414-026-11703970-05).

Трёхфазный антирезонансный масляный герметичный трансформатор напряжения типа НАМИ-35 УХЛ1 предназначен для установки в электрических сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с изолированной или с компенсированной нейтралью с целью передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, устройствам автоматики, защиты, сигнализации и управления. Трансформатор имеет первичную обмотку и три вторичные обмотки: вторичная основная обмотка № 1 — предназначена для коммерческого учета электроэнергии, имеет отдельную опломбированную коробку, вторичная основная № 2 — для цепей измерения и защиты и вторичная дополнительная обмотка — для контроля изоляции сети. Трансформатор имеет компенсатор давления, обеспечивающий компенсацию температурных изменений объёма масла. На рисунке 6 представлен его внешний вид, а на рисунке 7 изображена электрическая схема трёхфазного антирезонансного масляного герметичного трансформатора напряжения типа НАМИ-35.

Рис. 6 Внешний вид трёхфазного антирезонансного масляного герметичного трансформатора напряжения типа НАМИ-35

Рис. 7 Электрическая схема трёхфазного антирезонансного масляного герметичного трансформатора напряжения типа НАМИ-35.

Явления феррорезонса в сетях с электромагнитными трнсформаторами напряжения характеризуются длительными перенапряжениями и токовыми перегрузками обмоток ТН. В основу антирезонансных ТН типа НАМИ 35 положен принцип увеличения активных потерь в резонансном контуре. Магнитопровод ТН частично выполняется из толстолистовой конструкционной стали. Это обеспечивает значительное увеличение активных потерь (за счёт вихревых токов) при больших индукциях в магнитопроводе, т.е. длительное воздействие тока в обмотке ВН феррорезонансные ТН выдерживают длительное время. Данные типы ТН не только сами не вступают в феррорезонанс с ёмкостью сети, но и выдерживают феррорезонансное повышение напряжения, вызванное намагничивающим током других ТН. Кроме того, трансформаторы напряжения выдерживают без ограничения времени все виды однофазных замыканий в сети на землю, в том числе и через перемежающуюся дугу. Выпускаются две разновидности масляных антирезонансных трансформаторов напряжения. Первая: НАМИ-35 кВ. Вторая: НАМИ (Т)-35 кВ. Вторая с приставкой (Т) предусматривает наличие в одном баке двух трансформаторов — трёхфазного и однофазного. Первичная обмотка однофазного трансформатора включена между нейтралью обмоток трёхфазного трансформатора и землёй. Отличаются они тем, что у НАМИ вторичная обмотка однофазного трансформатора напряжения всегда разомкнута, а у НАМИТ в нормальном режиме она короткозамкнута. Размыкается она только при феррорезонансе в сети. Механизм размыкания вторичной обмотки у НАМИТ довольно сложен – он состоит из реле обнаружения феррорезонанса и реле дешунтирования обмотки. Для питания обмоток реле требуется оперативный ток. В большинстве случаев набор реле отсутствует и вторичная обмотка постоянно замкнута. Короткозамкнутый однофазный трансформатор превращается, по существу, в разновидность балластного сопротивления нейтрали группы однофазных ТН. В этом кроется дополнительный источник повреждаемости ТН типа НАМИТ.

Элегазовые измерительные трансформаторы напряжения предназначены для применения на подстанциях открытого типа классов напряжения 35 — 220 кВ с изолированной и заземлённой нейтралью для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты, сигнализации, управления и автоматики. Внутренняя полость трансформатора заполняется элегазом, служащим изолирующей и теплоотводящей средой. Заполнение трансформатора напряжения элегазом производится через клапан, установленный на корпусе трансформатора. На корпусе трансформатора установлена предохранительная мембрана, срабатывающая при аварийном повышении внутреннего давления. Поток выхлопных газов направлен вниз, вдоль корпуса. Элегазовые трансформаторы напряжения могут комплектоваться термокомпенсированным сигнализатором плотности элегаза. Конструкции элегазовых измерительных трансформаторов напряжения практически одинаковы. На рисунке 8 представлено фото установки элегазового трансформатора напряжения ЗНОГ-110 кВ.

Рис. 8 Элегазовый трансформатор напряжения ЗНОГ-110 кВ

Активная часть трансформатора (ленточный разрезной магнитопровод из электротехнической стали с обмотками) – размещена в алюминиевом заземлённом корпусе, который находится в нижней части на основании трансформатора. На корпусе установлен изолятор, обеспечивающий внешнюю изоляцию аппарата. На верхнем торце изолятора размещён высоковольтный контактный вывод первичной обмотки. На корпусе расположены заземляемый вывод первичной обмотки и выводы вторичных обмоток, а также сигнализатор плотности для контроля давления элегаза, устройство для заполнения элегазом, табличка технических данных. Электрическая схема трансформатора ЗНОГ-110 и схема электрических соединений сигнализатора плотности представлена на рисунке 9.

Рис. 9 Трансформатор ЗНОГ-110 и схема электрических соединений сигнализатора плотности

Обмотки трансформатора напряжения расположены на магнитопроводе концентрически, внутри – дополнительная вторичная обмотка Д. Поверх неё намотана основная вторичная обмотка для измерения и защиты И, затем — основная вторичная обмотка, предназначенная для питания цепей учета электроэнергии У. Поверх вторичных обмоток расположена первичная высоковольтная обмотка. Для обеспечения максимальной электрической прочности изоляции, обмотки снабжены экранами. Выводы обмотки У имеют устройство, позволяющее их пломбирование. Сигнализатор плотности имеет специальные контакты, с помощью которых подаются сигналы при снижении давления элегаза. Мембрана, установленная на заземляемом корпусе, защищает трансформатор от повышения давления газа сверх допустимого уровня. Трансформатор комплектуется термокомпенсированным сигнализатором плотности элегаза типа «WIKA».

Во всех уплотняемых соединениях применены сдвоенные уплотнения из специального полимерного материала, который, в отличие от резины, нечувствителен к воздействию низких температур и практически не подвержен старению. Повышенная надежность узлов уплотнения выводов вторичных обмоток обеспечивается многоуровневым лабиринтным уплотне­нием. Многократные испытания в камерах холода и накопленный опыт эксплуатации изделий с аналогичными уплотнениями подтвердили их полную герметичность, в том числе и при экстремально низких температурах окружающего воздуха изготавливаются методом высококачественной сварки на специализированном предприятии с использованием самых современных методов контроля герметичности. Все это обеспечивает низкий уровень утечек изолирующего газа – не более 0,5% от общей массы в год. Высокий класс точности вторичной обмотки для учета — 0,2.

Элегазовые трансформаторы напряжения, как правило, изготавливаются с тремя вторичными обмотками: одна – для подключения цепей учета, вторая – для подсоединения цепей измерения, защиты и управления, третья – для цепей защиты от замыкания на землю. Возможность пломбирования выводов вторичной обмотки для учета электроэнергии позволяет предотвратить несанкционированный доступ к цепям учета.

Элегаз не поддерживает горения. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны производственных помещений 5000 мг/м³. Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе — 0,001 мг/м³. Значительная диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях, что позволяет уменьшить массу и габариты электротехнического оборудования. Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25 % и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза. При увеличении давления электрическая прочность элегаза возрастает почти пропорционально давлению и может быть выше электрической прочности жидких и некоторых твёрдых диэлектриков. Однако это преимущество становится недостатком элегаза при низких температурах по причине перехода его в жидкое состояние и потере изоляционных свойств, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации. Температура сжижения элегаза при избыточном давлении (давлении заполнения оборудования) 0,3 МПа составляет – 45 ⁰С, а при 0,5 МПа она повышается до – 30 °С. Таким образом, наибольшее рабочее давление и, следовательно, наибольший уровень электрической прочности элегаза в изоляционной конструкции ограничиваются возможностью сжижения элегаза при низких температурах.