2.6. Призначення, класифікація трансформаторів струму і напруги

Вимірювальними трансформаторами є трансформатори струму (рис. 2.9,2.10) і трансформатори напруги (рис. 2.11,2.12). Вони служать для живлення вимірювальних приладів, реле і різних автоматичних пристроїв. Трансформатори напруги використовують лише в установках високої напруги, а трансформатори струму - як в установках до 1000В, так і в установках вище

1000В.

Основною вимогою до вимірювальних трансформаторів є незмінність співвідношення між первинними і вторинними вимірюваними значеннями обмоток трансформатора, а також збереження фазних кутів трансформованого струму і напруги.

Трансформатори струму. За конструкцією і сферою застосування трансформатори струму класифікують по роду установки - для внутрішніх і зовнішніх установок; за числом витків первинної обмотки - одновиткові і

багатовиткові. Одновиткові трансформатори струму (рис. 2.9,а,б) мають первинну обмотку, що складається з одного витка. В цьому випадку трансформатори струму називають стрижньовими. Якщо струмоведучий стрижень є частиною апарату (наприклад вимикача), трансформатори струму (рис. 2.9) називають вбудованими. Коли первинну обмотку використовують як шину розподільного пристрою, такі трансформатори струму називають шинними.


Принцип пристрою трансформаторів струму наведений на рис. 2.9.

Основними перевагами одновиткових трансформаторів струму є висока електродинамічна і термічна стійкість і відносно малі габаритні розміри і маса. Недоліки - мала точність вимірювання при невеликих струмах.


В наслідок цього стержневі трансформатори струму застосовують при значення первинного струму від 400 А і вище. З багатовиткових трансформаторів струму найбільшого поширення набули трансформатори з литою ізоляцією ТПЛ-10.

Їх випускаються на 10 кВ і на струм до 400 А з однією або двома вторинними котушками, що розраховані на різні класи точності. Для живлення схеми релейного захисту від замикання на землю окремих жил кабелю застосовують трансформатори струму нульової послідовності для внутрішньої установки типів ТЗ, ТЗЛ і ТЗРЛ.

Трансформатори струму вибирають за наступними параметрами: номінальній напрузі первинного ланцюга и1н; номінальному первинному струму І1н, класу точності; номінальної вторинної потужності. Вибрані трансформатори струму перевіряють на динамічну й термічну стійкість.

Номінальний первинний струм трансформатора вибирають за номінальним струмом установки з урахуванням того, що перевантаження трансформатора не має бути більше 10%. Отже, при виборі трансформатора струму слід аналізувати навантаження при можливих форсованих режимах роботи мережі.

Номінальний вторинний струм трансформатора вибирають залежно від типу приладів, які приєднують до вторинного ланцюга. На тягових підстанціях трансформатори струму звичайно застосовують з вторинним струмом 5 А.

Клас точності трансформаторів струму вибирають відповідно до призначення. При цьому кожна з обмоток двохобмоточного трансформатора струму може бути використана в своєму класі точності.

Номінальна потужність вторинної обмотки трансформатора струму не повинна виходити за межі потужності, що гарантує завод для даного класу точності і розраховують в загальному вигляді за формулою:

$2расч 1 2н z2раcч, (2.11)

де 12н - номінальний вторинний струм трансформатора струму; %2расч - опір, що включений в ланцюг вторинної обмотки.

Опір    дорівнює сумі опорів приладів z^^, сполучних

проводів гпр і контактів гк. З метою спрощення розрахунку геометричне

складання опорів замінюють арифметичним, що приводить до деякого розрахункового запасу:

z2pacu znpu6 + rnp + гк. (2.12)

Опір приладів визначають за даними, що приведені в довідниках; опір контактів приймають таким, що дорівнює 0,05—0,10 Ом; опір сполучних проводів

Гпр = П '//q • kcx, (2.13)

де р- питомий опір проводів, Ом-м; q - площа перетину проводів, мм2;

l - довжина одного проводу від трансформатора струму до приладу, м; к а - коефіцієнт схеми [1 ].

Визначаючи розрахунковий опір в релейному захисті, необхідно враховувати схему з'єднань в ланцюзі вторинних обмоток трансформаторів струму і види к.з.

Динамічна стійкість трансформатора струму характерна кратністю динамічної стійкості:

Кд = iy / 42 -ILH, (2.14) тобто відношенням ударного струму iy до амплітуди номінального струму первинної обмотки трансформатора струму.

Термічну стійкість трансформаторів струму подать у вигляді кратності термічної стійкості:

Кт = It=1c / ІІ.п (2.15)

де If=ic - односекундний струм термічної стійкості, тобто струм, який трансформатор струму витримує протягом 1с.

Виходячи з вимог термічної стійкості        необхідно, щоб дотримувалася
умова

I2t=1c1 > I2^'tnp. (2.16) 48

Використовуючи формулу (2.16), одержимо

(Кт Іін)2 > I2oo'tnp,   (2.17)

і остаточно запишемо

Кт = L-yf7^ / Іін..      (2.18)

Догляд за трансформаторами струму в експлуатації полягає в тому, що періодично виконують їх чищення, зовнішній огляд і перевірку ізоляції. Особливу увагу звертають на полягання ізоляторів, надійність контактних з'єднань первинної і вторинної обмоток, надійність заземлення корпусу і вторинних обмоток.

Опір ізоляції вторинних обмоток, спільно з ізоляцією приєднаних до них ланцюгів приладів, по відношенню до землі має бути не менше 1 МОм.

Трансформатори напруги, як і трансформатори струму, в установках високої напруги служать для живлення вимірювальних приладів, лічильників електричної енергії, реле захисту і т.п. За своїм пристроєм трансформатори напруги подібні силовим трансформаторам, проте для зниження погрішності при вимірюванні, режим роботи трансформаторів напруги при номінальному навантаженні наближається до режиму холостого ходу.

Трансформатори напруги можна класифікувати по роду установки для внутрішніх і відкритих установок; за способом охолодження - з повітряним і масляним охолоджуванням; по числу фаз - одно і трифазні.

З боку високої напруги приєднання трансформаторів до шин може бути виконано через запобіжники, або через запобіжники і роз'єднувачі. Найбільш поширеним типом трансформатора напруги при внутрішній установці є трифазний масляний трансформатор з компенсованими обмотками НТМК-10 (рис.2.12) и НТМИ-10 (має стабільніший коефіцієнт трансформації). Однофазні трансформатори напруги НОМ-10 (рис.2.11) застосовують звичайно по два, при цьому з'єднують їх у відкритий трикутник.

З боку високої напруги приєднання трансформаторів напруги до шин може бути або тільки через високовольтні запобіжники, або через запобіжники і розмикачі. З боку низької напруги трансформатори захищають запобіжниками. Проте лічильники обліку електроенергії приєднують до запобіжників.


Для захисту обслуговуючого персоналу і приладів від високої напруги у разі пробою між обмотками високої і низької напруги останні заземляють.

Номінальний коефіцієнт трансформації трансформатора напруги указують на заводському щитку і дорівнює:

Kv = UiH / U2„ ~ Wi / W2

(2.19)

Первинна напруга трансформатора, яку приєднують до міжфазної напруги, відповідає шкалі номінальних напруг. Вторинна міжфазна напруга трансформатора напруги завжди дорівнює 100В. Якщо однофазного

трансформатора з боку первинної обмотки з'єднують в «зірку», то номінальна напруга їх обмоток буде , відповідно, дорівнювати:

U = UH/V3 и U2 = 100 / V3. (2.20)

Погрішність трансформатора напруги у її вимірюванні виражається

Au = (U2Ky - Ui) / Ui (2.21) Трансформатори напруги мають чотири класи погрішності: 0,2; 0,5; 1 і 3. На погрішність трансформаторів напруги істотно впливає навантаження. Наприклад, однофазний трансформатор НОМ-10 з коефіцієнтом трансформації 10000/100 при номінальній потужності 80 ВА працює в класі точності 0,5, при потужності 150 ВА — в класі 1, а при 400 ВА — в класі 3.

Гранична потужність за допустимого нагріву обмоток цього трансформатора 540 ВА.

Конструкція трансформаторів напруги відрізняється від силових трансформаторів тим, що внаслідок невеликого їх навантаження вони не потребують спеціальних видів охолоджування. Найбільш поширеним типом трансформатора напруги для тягових підстанцій є трифазний масляний трансформатор НТМК-10 (рис. 2.12).

Однофазні трансформатори напруги НОМ-10 (2.11) застосовують звичайно по два, при цьому з'єднують їх у відкритий трикутник .

Трансформатор напруги вибирають залежно від схеми з'єднання, номінальної напруги первинної обмотки, класу точності. Клас точності трансформаторів напруги вибирають залежно від призначення і типу приладів, що підключаються. Оскільки один трансформатор живить декілька приладів, то клас точності трансформатора визначають по приладу, що вимагає найвищого класу точності. Звичайно такими приладами є лічильники розрахунку за електроенергію. Вимірювальні прилади можна живити від трансформаторів класу 1.

Для двох однофазних трансформаторів або для одного трифазного (рис. 10.23) потужність в ланцюзі кожної фази вторинних обмоток

s2 = ZSприб, (2.22)

де Х$приб - сума потужності усіх приладів.

Перевірку ізоляції вторинних ланцюгів трансформатора напруги проводять

Під час капітального

ремонту вимірюють струм

трансформатора при подачі

напруги 100 В на його вторинну

обмотку. При збільшенні струму

холостого ходу по відношенню

до раніше заміряного,

трансформатор напруги слід

розкрити і здійснити його Рис.2.13 - Трифазний п'ятистрижневий

трансформатор напруги НТМИ-10 внутрішній огляд.

Стан ізоляції обмоток високої напруги оцінюються по відношенню опору ізоляції при 15 °С (R15) до опору ізоляції при 60 °С (R60). При цьому повинна виконуватися умова R15 / R60 > 1,2.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я