Измерительные трансформаторы напряжения

             Министерство высшего профессионального образования.

             Самарский Государственный Технический Университет.

                               Кафедра: «ЭПП»



                                   Реферат
                               по предмету ПЭЭ
                   Измерительные трансформаторы напряжения



                                                            Работу выполнил:
                                                           студент III-ЭТ-10
                                                               Ломакин С. В.

                                                                   Проверил:

                                                                 ДашковВ. М.



                                Самара 2003г.



                  Измерительные трансформаторы напряжения.



      а)Общие сведения и схемы соединения
      Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого
напряжения до стандартного значения 100 или 100/(3 В и для отделения цепей
измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема
включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1;
первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке
(напряжение U2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и
реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен.
ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к.
сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток,
потребляемый ими, не велик.



Рис.1 Схема включения трансформатора напряжения :


      первичная обмотка;


      магнитопровод;


      вторичная обмотка;


Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:
                                    [pic]
где U1ном , U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжение
соответственно.
      Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к
погрешности измерения
                                  [pic](100
      Так же как и трансформаторах тока , вектор вторичного напряжения
сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 1800.
Это определяет угловую погрешность.
      В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности
0,2; 0,5; 1; 3.
      Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной
проницаемости стали и от cos (  вторичной нагрузки. В конструкции
трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по
напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а
также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих
обмоток.
      Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле,
подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную
мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению
погрешностей.
      В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами
соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно
использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ,
соединенных по схеме открытого треугольника ( рис. 2, а), а также
трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в
звезду (рис.2,б). Для измерения напряжения относительно земли могут
применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или
трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае
обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных
приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник,
присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в
трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа
ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.


Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения.



б) Конструкции трансформаторов напряжения
      По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы.
Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ,
однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут
быть сухими, масляными и с литой изоляцией.
      Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ а изоляцией
между обмотками служит элетрокартон. Такие трансформаторы применяются в
установках до 1000 В (НОС-0,5- трансформатор напряжения однофазный, сухой,
на 0,5 кВ).
      Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на
напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ. В таких трансформаторах
обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и
охлаждения. Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-
6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных  ЗНОМ-15, ЗНОМ-20,
ЗНОМ-35.
Схема обмоток первых показана на рис.3,а.Такие трансформаторы имеют два
ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого
треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа
(рис.3,б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен
на крышке, а вводы НН – на боковой стенке. Обмотка ВН рассчитана на фазное
напряжение, основная обмотка   НН – на100/(3 В, дополнительная обмотка – на
100/3 В. Такие трансформаторы  называются заземляемыми и соединяются по
схеме, показанной на рис. 2,в.



Рис.3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные: а- НОМ-35;       б-
ЗНОМ-35; 1- ввод ВН; 2- коробка вводов НН; 3- бак.
Рис. 4. Установка трансформатора напряжения ЗНОМ-20 в комплектном
токопроводе.
Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в
комплектных шинопроводах мощных генераторов.Для уменьшения потерь от
намагничивания их баки выполняются из немагнитний стали.
      На рисунке 3 показана установка такого трансформатора в комплектном
токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, расположенного на
вводеВН, присоединяется к пружинящим контактам, закреплённым на
токопроводе1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми люками 4
болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН
трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы
обмоток НН выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом.

      Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой
магнитопровод и три обмотки, соединенные по схеме, показанной на рисунке 2,
в. Такие трансформаторы предназначены для присоединения приборов контроля
изоляции.
      Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией.
Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ-06 имеют пять исполнений по
номинальному напряжению: 6, 10,15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них
ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до
0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в
любом положении, пожаробезопасны. Трансформаторы ЗНОЛ-06 предназначены для
установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформаторов
НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 – для замены НОМ-6 и НОМ-10.
      На рис. 5. показан однофазный двухобмоточный  трансформатор с
незаземленными выводами типа НОЛ.08-6 на 6 кВ. Трансформатор представляет
собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы
первичной обмотки А,Х, выводы вторичной обмотки расположены          Рис.
5. Трансформатор напряжения на переднем торце трансформатора    НОЛ.08-6.
и закрыты крышкой.
      В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения
каскадного типа  НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно
распределяется по нескольким магнитопрводам, благодаря чему облегчается ее
изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис.6) имеет двухстержневой магнитопровод,
на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанные на Uф/2.

Т.к. общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению
к земле находится под потенциалом Uф/2. Обмотки ВН изолируются от
магнитопровода также на Uф/2. Обмотки НН (основная и дополнительная)
намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распоределения
нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из
магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается
маслом.                                      Трансформаторы напряжения (TV)
на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют
два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на
Uф/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют
четыре блока, т.е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки,
тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности и
поэтому трансформаторы НКФ 330 и НКФ-500 выпускаются только в классах
точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение тем сложнее конструкция
трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются
трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к
конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора
мощности С2 (рис.6).  Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на
трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по
такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения
точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L,  с помощью
которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором
С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются
маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор
напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения
высокочастотных постов защиты, Такое устройство получило название
емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис 6,б  показана установка
НДЕ-500-72.
      При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ
может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150
кВ применяется трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.



Рис. 6 трансформатор напряжения НДЕ:
      а) схема
      б) установка НДЕ-500-72:
     1- делитель
     2- разъединитель
     3- трансформатор напряжения и дроссель
     4- заградитель высокочастотный
     5- разрядник
     6- привод



в) Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются:
по напряжению установки
                                 Uуст( Uном;
по конструкции и схеме соединения обмоток;
по классу точности;
по вторичной нагрузке
                                 S2( ( Sном,
где Sном- номинальная мощность в выбранном классе точности, при этом
следует иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в
звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных
по схеме открытого треугольника -  удвоенную мощность одного
трансформатора;
S2( - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к
трансформатору напряжения, В(А.
   Для упрощения расчетов нагрузку можно не разделять по фазам, тогда
   [pic]
   Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном
классе точности ,то устанавливают второй трансформатор напряжения и часть
приборов присоединяют к нему.
   Сечение проводов в цепях трансформаторов напряжения определяются по
допустимой потере напряжения. Согласно ПУЭ потеря напряжения от
трансформаторов напряжения до расчетных счетчиков должна быть не более 1.5%
при нормальной нагрузке.