Transformatoare de tensiune de măsurare în circuite de protecție și automatizare cu relee

Acest articol descrie modul în care curenții unor cantități mari de echipamente de putere de înaltă tensiune sunt modelați cu precizie ridicată pentru utilizarea în siguranță în circuitele de protecție a releului - Transformatoare de curent de măsurare în circuite de protecție și automatizare cu relee.

De asemenea, descrie cum se transformă tensiunile în zeci și sute de kilovolți pentru a controla funcționarea dispozitivelor de automatizare și protecție a releului pe baza a două principii:

1. transformarea energiei electrice;

2. separare capacitiva.

Prima metodă permite o afișare mai precisă a vectorilor cantităților primare și, prin urmare, este larg răspândită. A doua metodă este utilizată pentru a monitoriza o anumită fază a tensiunii rețelei de 110 kV în magistralele de bypass și în alte cazuri. Dar în ultimii ani a găsit din ce în ce mai multă aplicație.

Cum sunt fabricate și operate transformatoarele de tensiune ale instrumentelor

Principala diferență fundamentală dintre transformatoarele de tensiune de măsurare (VT) din transformatoare de curent (CT) este că, la fel ca toate modelele de surse de alimentare, sunt proiectate pentru funcționare normală fără scurtcircuitarea înfășurării secundare.

În același timp, dacă transformatoarele de putere sunt proiectate să transmită puterea transportată cu pierderi minime, atunci transformatoarele de tensiune de măsurare sunt proiectate cu scopul de a repeta de înaltă precizie la scara vectorilor de tensiune primari.

Principii de funcționare și dispozitive

Designul unui transformator de tensiune, similar unui transformator de curent, poate fi reprezentat de un circuit magnetic cu două bobine înfășurate în jurul său:

• primar;

• al doilea.

Clasele speciale de oțel pentru circuitul magnetic, precum și metalul înfășurărilor și stratul de izolație ale acestora, sunt selectate pentru cea mai precisă conversie a tensiunii cu cele mai mici pierderi. Numărul de spire ale înfășurărilor primare și secundare este calculat astfel încât valoarea nominală a tensiunii de înaltă tensiune între linie aplicată înfășurării primare să fie întotdeauna reprodusă ca o valoare secundară de 100 volți cu aceeași direcție vectorială pentru sisteme cu împământare neutră.

Dacă circuitul primar de transmisie a puterii este proiectat cu un neutru izolat, atunci la ieșirea bobinei de măsurare vor fi prezenți 100 / √3 volți.

Pentru a crea diferite metode de simulare a tensiunilor primare pe circuitul magnetic, nu pot fi localizate una, ci mai multe înfășurări secundare.

circuite de comutare TV

Transformatoarele de instrumente sunt utilizate pentru a măsura mărimi primare liniare și/sau de fază. Pentru a face acest lucru, bobinele de putere includ între:

• Conductori de linie pentru controlul tensiunilor de linie;

• magistrală sau fir și pământ pentru a lua valoarea fazei.

Un element de protecție important al transformatoarelor de tensiune de măsurare este împământarea carcasei acestora și înfășurarea secundară. Se acordă atenție deoarece atunci când izolația înfășurării primare se defectează la carcasă sau la circuitele secundare, în acestea va apărea potențialul de tensiuni înalte, care pot răni oamenii și pot arde echipamente.

Legarea deliberată la pământ a carcasei și a unei înfășurări secundare duce la pământ acest potențial periculos, ceea ce împiedică dezvoltarea ulterioară a accidentului.

1. Echipamente electrice

Un exemplu de conectare a unui transformator pentru măsurarea tensiunii într-o rețea de 110 kilovolti este prezentat în fotografie.

Se subliniază aici că firul de alimentare al fiecărei faze este conectat printr-o ramură la borna înfășurării primare a transformatorului său, situată pe un suport comun din beton armat, împământat, ridicat la o înălțime sigură pentru personalul electric.

Corpul fiecărui VT de măsurare cu al doilea terminal al înfășurării primare este împământat direct pe această platformă.

Ieșirile înfășurărilor secundare sunt asamblate într-o cutie de borne situată în partea de jos a fiecărui VT. Acestea sunt conectate la conductorii cablurilor colectate într-o cutie de distribuție electrică situată în apropiere, la o înălțime convenabilă pentru întreținere de la sol.

Nu numai că comută circuitul, dar instalează și întrerupătoare automate pe circuitele de tensiune secundară și întrerupătoare sau blocuri pentru a efectua comutarea operațională și pentru a efectua întreținerea în siguranță a echipamentelor.

Barele de tensiune colectate aici sunt alimentate la dispozitivele de protecție și automatizare cu relee cu un cablu de alimentare special, care este supus unor cerințe crescute pentru a reduce pierderile de tensiune. Acest parametru foarte important al circuitelor de măsurare este tratat într-un articol separat aici - Pierdere și cădere de tensiune

Traseele cablurilor pentru măsurarea VT sunt, de asemenea, protejate de cutii metalice sau plăci de beton armat împotriva deteriorărilor mecanice accidentale, la fel ca CT.

O altă opțiune pentru conectarea unui transformator de măsurare a tensiunii de tip NAMI, situat într-o celulă de rețea de 10 kV, este prezentată în fotografia de mai jos.

Transformatorul de tensiune pe partea de înaltă tensiune este protejat de siguranțe de sticlă în fiecare fază și poate fi separat de servomotorul manual de circuitul de alimentare pentru verificări de performanță.

Fiecare fază a rețelei primare este conectată la intrarea corespunzătoare a înfășurării de alimentare. Conductoarele circuitelor secundare sunt scoase cu un cablu separat la blocul de borne.

2. Înfășurările secundare și circuitele acestora

Mai jos este o diagramă simplă pentru conectarea unui transformator la tensiunea de rețea a circuitului de alimentare.

Acest design poate fi găsit în circuite de până la 10 kV inclusiv. Este protejat pe fiecare parte de siguranțe de putere corespunzătoare.

Într-o rețea de 110 kV, un astfel de transformator de tensiune poate fi instalat într-o fază a sistemului magistrală de bypass pentru a asigura controlul sincron al circuitelor de conectare conectate și al SNR.

Pe partea secundară, sunt utilizate două înfășurări: principală și suplimentară, care asigură implementarea modului sincron atunci când întreruptoarele sunt controlate de placa bloc.

Pentru a conecta transformatorul de tensiune la două faze ale sistemului magistrală de bypass atunci când se controlează întreruptoarele de la placa principală, se utilizează următoarea schemă.

Aici, vectorul «uk» este adăugat vectorului secundar «kf» format din schema anterioară.

Următoarea schemă se numește „triunghi deschis” sau stea incompletă.

Vă permite să simulați un sistem de tensiuni în două sau trei faze.

Conectarea a trei transformatoare de tensiune conform schemei cu stea completă are cele mai mari posibilități. În acest caz, puteți obține atât toate tensiunile de fază, cât și de linie în circuitele secundare.

Datorită acestei posibilități, această opțiune este utilizată la toate substațiile critice, iar circuitele secundare pentru astfel de VT-uri sunt create cu două tipuri de înfășurări incluse în funcție de circuitul stea și delta.

Schemele date pentru pornirea bobinelor sunt cele mai tipice și departe de singurele. Transformatoarele de măsurare moderne au capacități diferite și au fost făcute anumite ajustări în proiectarea și schema de conectare pentru ele.

Clasele de precizie ale transformatoarelor de măsurare a tensiunii

Pentru a determina erorile în măsurătorile metrologice, VT-urile sunt ghidate de un circuit echivalent și de o diagramă vectorială.

Această metodă tehnică destul de complexă face posibilă determinarea erorilor fiecărei măsurători VT în ceea ce privește amplitudinea și unghiul de abatere a tensiunii secundare de la primar și determinarea clasei de precizie pentru fiecare transformator testat.

Toți parametrii sunt măsurați la sarcini nominale în circuitele secundare pentru care este creat VT. Dacă acestea sunt depășite în timpul funcționării sau inspecției, atunci eroarea va depăși valoarea valorii nominale.

Transformatoarele de tensiune de măsurare au 4 clase de precizie.

Clasele de precizie ale transformatoarelor de măsurare a tensiunii

Clase de precizie de măsurare VT Limite maxime pentru erori admisibile FU,% δU, min 3 3,0 nedefinit 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Clasa nr. 3 este utilizată în modelele care funcționează în dispozitive de protecție și automatizare cu relee care nu necesită o precizie ridicată, de exemplu, pentru a declanșa elemente de alarmă pentru apariția unor moduri de defecțiune în circuitele de putere.

Cea mai mare precizie de 0,2 este obținută de instrumentele utilizate pentru măsurători critice de înaltă precizie atunci când se instalează dispozitive complexe, se efectuează teste de acceptare, se instalează controlul automat al frecvenței și lucrări similare. VT-urile cu clase de precizie 0,5 și 1,0 sunt cel mai adesea instalate pe echipamente de înaltă tensiune pentru transferul tensiunii secundare la tablouri de distribuție, contoare de control și reglare, seturi de relee de interblocare, protecții și sincronizare a circuitelor.

Metoda de extragere a tensiunii capacitive

Principiul acestei metode constă în eliberarea de tensiune invers proporțională pe un circuit de plăci de condensatoare de diferite capacități conectate în serie.

După calcularea și selectarea valorii nominale a condensatoarelor conectate în serie cu tensiunea de fază de magistrală sau de linie Uph1, se poate obține pe condensatorul final C3 valoarea secundară Uph2, care se scoate direct din container sau printr-un dispozitiv transformator conectat la facilitează setările cu un număr reglabil de bobine.

Caracteristicile de performanță ale transformatoarelor de tensiune de măsurare și ale circuitelor secundare ale acestora

Cerințe de instalare

Din motive de siguranță, toate circuitele secundare VT trebuie protejate. întrerupătoare automate tip AP-50 și împământat cu un fir de cupru cu o secțiune transversală de cel puțin 4 mm pătrați.

Dacă în substație se utilizează un sistem cu magistrală dublă, atunci circuitele fiecărui transformator de măsurare trebuie conectate prin circuitul de relee al repetoarelor poziției deconectatorului, ceea ce exclude alimentarea simultană cu tensiune a unui dispozitiv de protecție releu de la diferite VT-uri.

Toate circuitele secundare de la nodul terminal VT la dispozitivele de protecție și automatizare a releului trebuie efectuate cu un singur cablu de alimentare, astfel încât suma curenților tuturor miezurilor să fie egală cu zero. În acest scop, este interzis:

• separați barele „B” și „K” și combinați-le pentru împământarea îmbinării;

• conectați magistrala „B” la dispozitivele de sincronizare prin contacte întrerupătoare, întrerupătoare, relee;

• comutați magistrala «B» a contoarelor cu contactele RPR.

Comutare operațională

Toate lucrările cu echipamente operaționale sunt efectuate de personal special instruit, sub supravegherea funcționarilor și conform formularelor de comutare. În acest scop, în circuitele transformatorului de tensiune sunt instalate întreruptoare, siguranțe și întrerupătoare automate.

Când o anumită secțiune a circuitelor de tensiune este scoasă din funcțiune, trebuie indicată metoda de verificare a măsurii luate.

Întreținerea periodică

În timpul funcționării, circuitele secundare și primare ale transformatoarelor sunt supuse diferitelor perioade de inspecție, care sunt legate de timpul scurs de la punerea în funcțiune a dispozitivului și includ un domeniu diferit de măsurători electrice și curățare a echipamentului de către personal de reparații special instruit. .

Principala defecțiune care poate apărea în circuitele de tensiune în timpul funcționării lor este apariția curenților de scurtcircuit între înfășurări. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă atunci când electricienii nu lucrează cu atenție în circuitele de tensiune existente.

În cazul unui scurtcircuit accidental al înfășurărilor, întrerupătoarele de protecție situate în cutia de borne a TT de măsurare sunt oprite, iar circuitele de tensiune care alimentează releele de putere, seturile de interblocări, sincronismul, protecțiile la distanță și alte dispozitive dispar.

În acest caz, este posibilă activarea falsă a protecțiilor existente sau funcționarea defectuoasă a acestora în cazul unor defecțiuni în bucla primară. Astfel de scurtcircuite nu numai că trebuie eliminate rapid, ci trebuie să includă și toate dispozitivele dezactivate automat.

Transformatoarele de măsurare a curentului și tensiunii sunt obligatorii în fiecare substație electrică. Sunt necesare pentru funcționarea fiabilă a dispozitivelor de protecție și automatizare a releelor.