Transformatoare de tensiune pentru instrumente

Scopul și principiul de funcționare al transformatorului de tensiune

Transformatorul de tensiune de măsurare este utilizat pentru a reduce tensiunea înaltă furnizată în instalațiile de curent alternativ la contoare și relee pentru protecție și automatizare.

O conexiune directă de înaltă tensiune ar necesita dispozitive și relee foarte greoaie din cauza necesității implementării acestora cu izolație de înaltă tensiune. Producerea și utilizarea unor astfel de echipamente este practic imposibilă, în special la tensiuni de 35 kV și mai sus.

Utilizarea transformatoarelor de tensiune permite utilizarea aparatelor standard de măsurare pentru măsurarea tensiunii înalte, extinzându-le limitele de măsurare; Bobinele releului conectate prin transformatoare de tensiune pot avea și versiuni standard.

În plus, transformatorul de tensiune izolează (separă) dispozitivele de măsură și releele de înaltă tensiune, asigurând astfel siguranța serviciului acestora.

Transformatoarele de tensiune sunt utilizate pe scară largă în instalațiile electrice de înaltă tensiune, precizia depinde de funcționarea lor măsurători electrice și contorizarea energiei electrice, precum și fiabilitatea protecției releelor ​​și a automatizării în caz de urgență.

Transformatorul de tensiune de măsurare, conform principiului de proiectare, nu diferă de transformator coborâtor de alimentare… Constă dintr-un miez de oțel format din plăci electrice de tablă de oțel, o înfășurare primară și una sau două înfășurări secundare.

În fig. 1a prezintă o diagramă schematică a unui transformator de tensiune cu o singură înfășurare secundară. O tensiune înaltă U1 este aplicată înfășurării primare și un dispozitiv de măsurare este conectat la tensiunea secundară U2. Începutul înfășurărilor primare și secundare este marcat cu literele A și a, sfârșitul cu X și x. Astfel de denumiri sunt de obicei aplicate corpului transformatorului de tensiune lângă bornele înfășurărilor sale.

Raportul dintre tensiunea nominală a primarului și tensiunea nominală a secundarului se numește tensiune nominală. factor de transformare transformator de tensiune Kn = U1nom / U2nom

Orez. 1. Schema și diagrama vectorială a transformatorului de tensiune: a — diagramă, b — diagramă vectorială de tensiune, c — diagramă vectorială de tensiune

Când un transformator de tensiune funcționează fără erori, tensiunile sale primare și secundare se potrivesc în fază, iar raportul dintre valorile lor este egal cu Kn. Cu un factor de transformare Kn = 1 tensiune U2= U1 (Fig. 1, c).

Legendă: H — un terminal este împământat; O — monofazat; T — trifazat; K — cascadă sau cu bobină de compensare; F — s izolație exterioară din porțelan; M — ulei; C — uscat (cu izolare cu aer); E — capacitiv; D este un divizor.

Bornele înfășurării primare (HV) sunt etichetate A, X pentru transformatoarele monofazate și A, B, C, N pentru transformatoarele trifazate. Bornele principale ale înfășurării secundare (LV) sunt marcate respectiv a, x și a, b, c, N, bornele înfășurării secundare suplimentare — ad techend.

La început, înfășurările primare și secundare sunt conectate la bornele A, B, C și, respectiv, a, b, c. Înfășurările secundare principale sunt de obicei conectate într-o stea (grup de conexiuni 0), suplimentar - conform schemei deltei deschise. După cum știți, în timpul funcționării normale a rețelei, tensiunea la bornele înfășurării suplimentare este aproape de zero (tensiune dezechilibrată Unb = 1 — 3 V), iar pentru defecțiunile la pământ este egală cu de trei ori valoarea tensiunii 3UО. cu faza UО de ordine zero.

Într-o rețea cu un neutru împământat, valoarea maximă este 3U0 egală cu tensiunea de fază, cu tensiuni izolate - trifazate. În consecință, se realizează înfășurări suplimentare cu tensiunea nominală Unom = 100 V și 100/3 V.

Tensiunea nominală TV este tensiunea nominală a înfășurării sale primare; această valoare poate diferi de clasa de izolare. Se presupune că tensiunea nominală a înfășurării secundare este de 100, 100/3 și 100/3 V. În mod normal, transformatoarele de tensiune funcționează în modul fără sarcină.

Transformatoare de tensiune pentru instrumente cu două înfășurări secundare

Transformatoarele de tensiune cu două înfășurări secundare, pe lângă alimentarea contoarelor și releelor, sunt proiectate pentru a opera dispozitive de semnalizare a defecțiunilor la pământ într-o rețea cu un neutru izolat sau pentru protecția împotriva defecțiunii la pământ într-o rețea cu un neutru împământat.

O diagramă schematică a unui transformator de tensiune cu două înfășurări secundare este prezentată în Fig. 2, a. Bornele celei de-a doua înfășurări (suplimentare), utilizate pentru semnalizare sau protecție în caz de defecțiuni la pământ, sunt etichetate ad și xd.

În fig. 2.6 prezintă o diagramă a includerii a trei astfel de transformatoare de tensiune într-o rețea trifazată. Înfășurările primare și secundare principale sunt conectate în stea. Neutrul înfășurării primare este împământat. Trei faze și neutru pot fi aplicate contoarelor și releelor ​​de la înfășurările secundare principale. Înfășurările secundare suplimentare sunt conectate în deltă deschisă. Din acestea, suma tensiunilor de fază ale tuturor celor trei faze este alimentată la dispozitivele de semnalizare sau de protecție.

În funcționarea normală a rețelei în care este conectat transformatorul de tensiune, această sumă vectorială este zero. Acest lucru poate fi văzut din diagramele vectoriale din fig. 2, c, unde Ua, Vb și Uc sunt vectorii tensiunilor de fază aplicate înfășurărilor primare, iar Uad, Ubd și Ucd — vectorii de tensiune ai înfășurărilor suplimentare primare și secundare. tensiuni ale înfășurărilor secundare suplimentare, coincide în direcție cu vectorii înfășurărilor primare corespunzătoare (la fel ca în Fig. 1, c).

Orez. 2. Transformator de tensiune cu două înfășurări secundare. a — diagramă; b — includerea într-un circuit trifazat; c — diagramă vectorială

Suma vectorilor Uad, Ubd și Ucd se obțin prin combinarea acestora conform schemei de conectare a înfășurărilor suplimentare, în timp ce se presupune că săgețile vectorilor tensiunilor atât primare, cât și secundare corespund începutului înfășurărilor transformatorului.

Tensiunea rezultată 3U0 între sfârșitul înfășurării fazei C și începutul înfășurării fazei A din diagramă este zero.

În condiții reale, există de obicei o tensiune de dezechilibru neglijabilă la ieșirea unei delte deschise, care nu depășește 2 până la 3% din tensiunea nominală. Acest dezechilibru este creat de o ușoară asimetrie mereu prezentă a tensiunilor fazei secundare și de o ușoară abatere a formei curbei lor față de sinusoid.

Tensiunea care garantează funcționarea fiabilă a releelor ​​aplicate circuitului în delta deschis apare numai în cazul unor defecțiuni la pământ pe partea înfășurării primare a transformatorului de tensiune. Deoarece defecțiunile la pământ sunt asociate cu trecerea curentului prin neutru, tensiunea rezultată la ieșirea deltei deschise conform metodei componentelor simetrice se numește tensiune cu secvență zero și se notează 3U0. În această notație, numărul 3 indică faptul că tensiunea din acest circuit este suma a trei faze. Denumirea 3U0 se referă și la circuitul de ieșire delta deschis aplicat releului de alarmă sau de protecție (Fig. 2.6).

Orez. 3. Diagrame vectoriale ale tensiunilor înfășurărilor suplimentare primare și secundare cu defect la pământ monofazat: a — într-o rețea cu un neutru împământat, b — într-o rețea cu un neutru izolat.

Tensiunea 3U0 are cea mai mare valoare pentru o eroare la pământ monofazată.Trebuie avut în vedere faptul că valoarea maximă a tensiunii 3U0 într-o rețea cu neutru izolat este mult mai mare decât într-o rețea cu neutru împământat.

Scheme generale de comutare ale transformatoarelor de tensiune

Cea mai simplă schemă folosind una transformator de tensiune monofazatprezentată în fig. 1, a, este utilizat la pornirea dulapurilor de motoare și la punctele de comutare 6-10 kV pentru a porni voltmetrul și releul de tensiune al dispozitivului AVR.

În figura 4 sunt prezentate schemele de conectare pentru transformatoarele de tensiune monofazate pentru alimentarea circuitelor secundare trifazate. Un grup de transformatoare monofazate cu trei stele prezentate în Fig. 4, a, se folosește pentru alimentarea aparatelor de măsurare, a aparatelor de măsurare și a voltmetrelor pentru monitorizarea izolației în instalațiile electrice de 0,5-10 kV cu rețea neutră izolată și neramificată, unde nu este necesară semnalizarea apariției împământării monofazate.

Pentru a detecta „pământul” pe aceste voltmetre, acestea trebuie să arate mărimea tensiunilor primare dintre faze și pământ (vezi diagrama vectorială din Fig. 3.6). În acest scop, neutrul înfășurărilor HV este împământat și voltmetrele sunt conectate la tensiunile de fază secundară.

Deoarece în cazul defecțiunilor la pământ monofazate, transformatoarele de tensiune pot fi alimentate pentru o perioadă lungă de timp, tensiunea nominală a acestora trebuie să se potrivească cu prima tensiune între linie. Ca urmare, în modul normal, atunci când funcționează la tensiunea de fază, puterea fiecărui transformator și, prin urmare, a întregului grup scade o dată cu √3. Deoarece circuitul are zero înfășurări secundare legate la pământ, siguranțele secundare sunt instalate în toate cele trei faze. .

Orez. 4.Scheme de conectare ale transformatoarelor de măsurare a tensiunii monofazate cu o înfășurare secundară: a — circuit stea-stea pentru instalații electrice de 0,5 — 10 kV cu zero izolat, b — circuit în triunghi deschis pentru instalații electrice 0,38 — 10 kV, c — același pentru instalaţii electrice 6 — 35 kV, d — includerea transformatoarelor de tensiune 6 — 18 kV conform schemei în stea triunghiulare pentru alimentarea aparatelor ARV ale maşinilor sincrone.

În fig. 4.6 și transformatoarele de tensiune destinate să alimenteze dispozitivele de măsurare, contoarele și releele conectate la tensiune fază-fază sunt conectate într-un circuit delta deschis. Această schemă oferă tensiune simetrică între liniile Uab, Ubc, U°Ca atunci când funcționează transformatoare de tensiune în orice clasă de precizie.

Funcția circuit delta deschis aceasta este o utilizare insuficientă a puterii transformatoarelor, deoarece puterea unui astfel de grup de două transformatoare este mai mică decât puterea unui grup de trei transformatoare conectate într-un triunghi complet nu de 1,5 ori, ci de √3 odata .

Schema din fig. 4, b este utilizat pentru alimentarea circuitelor de tensiune neramificate ale instalatiilor electrice 0,38 -10 kV, ceea ce permite punerea la pamant a circuitelor secundare direct la transformatorul de tensiune.

În circuitele secundare ale circuitului prezentat în fig. 4, c, în locul siguranțelor se instalează un întrerupător bipolar, când acesta este declanșat, contactul blocului închide circuitul de semnal «întreruperea tensiunii»... Împământarea înfășurărilor secundare se realizează pe ecranul în faza B, care este împământat suplimentar direct la transformatorul de tensiune prin siguranța de defectare.Comutatorul asigură deconectarea circuitelor secundare ale transformatorului de tensiune cu o întrerupere vizibilă. Această schemă este utilizată în instalațiile electrice 6 — 35 kV la alimentarea circuitelor secundare ramificate de la două sau mai multe transformatoare de tensiune.

În fig. 4, transformatoarele de tensiune g sunt conectate conform circuitului delta — stea, furnizând o tensiune pe linia secundară U = 173 V, care este necesară pentru alimentarea dispozitivelor de control automat al excitației (ARV) ale generatoarelor și compensatoarelor sincrone. Pentru a crește fiabilitatea funcționării ARV, siguranțele în circuitele secundare nu sunt instalate, ceea ce este permis PUE pentru circuite de tensiune neramificate.

Vezi si: Scheme de conectare ale transformatoarelor de tensiune de măsurare