Трансформаторы напряжения.

Они предназначены для включения катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения, а также для отделения цепей измерительных приборов и аппаратов от сети высокого напряжения.

По принципу устройства и конструкции трансформаторы напряжения не отличаются от силовых трансформаторов небольшой мощности. Будучи нагруженными на вторичной стороне приборами с обмотками, имеющими большое сопротивление, трансформаторы напряжения нормально работают в режиме, близком к холостому ходу. Ток в первичной обмотке трансформаторов напряжения зависит от нагрузки вторичной цепи, процесс намагничивания такой же, как у силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения обычно изготовляются с такими числами витков и обмоток, чтобы при номинальном первичном напряжении вторичное линейное напряжение составляло 100 В (фазное 100/ √ 3 В).

Отношение первичного номинального напряжения U_1н ко вторичному U_2н представляет собой номинальный коэффициент трансформации:

k_ном = U_1н / U_2н = W₁/ W₂

Нагрузка вторичной обмотки трансформатора напряжения определяется потребляемой мощностью подключенных к ней измерительных приборов, приборов защиты, сигнализации.

Как и трансформатор тока, трансформатор напряжения имеет погрешность по напряжению ( Δ U) и по углу (δ). Погрешность по напряжению определяется по формуле:

Δ U = (k_ном U₂ – U₁)100/U₁

Угловая погрешность представляет собой угол между векторами напряжения первичной и вторичной обмоток.

Погрешности зависят от значения нагрузки на вторичной обмотке трансформатора напряжения: при повышении нагрузки погрешности возрастают, и наоборот.

Рис. 7.17. Трансформатор напряжения

Следовательно, трансформатор напряжения, как и трансформатор тока, в зависимости от нагрузки может работать в различных классах точности, а именно: 0,5; 1; 3. Наивысший класс точности считается номинальным классом точности данного трансформатора напряжения.

Для установки в распределительных устройствах используются трансформаторы напряжения классов точности 0,5; 1 и 3, причем области применения трансформаторов напряжения определенных классов точности такие же, какие были указаны выше для трансформаторов тока.

Трансформаторы напряжения до 6 кВ изготовляются с воздушным охлаждением (сухими) и обозначают индексом С; для 10 кВ и выше – с масляным охлаждением и индексом М. По конструкции трансформаторы напряжения выполняются однофазными (НОС-0,5; НОМ-10) и трехфазными (НТМ-10, НТМИ-10). В обозначении трансформаторов напряжения, предназначенных для контроля изоляции, ставится буква И (НТМИ-10). Трансформаторы напряжения НТМК (трехфазный трансформатор напряжения масляный с компенсирующей обмоткой) применяют в установках контроля и защиты для уменьшения угловой погрешности.

Приведем наиболее часто применяемые схемы включения трансформаторов напряжения с защитой предохранителями ПКТ.

Для измерений в цепях трехфазного тока применяют трехфазные трехстержневые трансформаторы напряжения (рис. 7.18, а) или комплект из двух однофазных трансформаторов, соединенных в открытый треугольник с высшей и низшей стороны (рис. 7.18, б). В обоих случаях возможно измерение только линейных напряжений.

При необходимости измерять также и напряжение фаз по отношению к земле с целью контроля изоляции в трехфазных системах с незаземленной нейтралью применяют схемы по рис. 7.18, в и г. Первая из них содержит три однофазных трансформатора напряжения, соединенных в звезду, с заземленной нулевой точкой как со стороны высшего, так и со стороны низшего напряжения. Вольтметры V2 при отсутствии замыкания на землю показывают фазное напряжение. Призамыкании на землю одной из фаз системы вольтметр V2 этой фазы покажет напряжение, близкое к нулю, а два других вольтметра увеличат свои показания до значения, близкого к линейному напряжению.

Схема рис.7.18,г содержит один трехфазный пятистержневой транс-форматор с двумя вторичными обмотками. Одна из них, соединенная в звезду с выведенной нулевой точкой, служит для измерения всех фазных и линейных напряжений и для контроля изоляции с помощью трех вольтметров.

Рис. 7.18. Схемы включения трансформаторов напряжения

При отсутствии замыкания на землю магнитный поток замыкается только через основные три стержня. Ввиду симметричности трехфазной системы сумма магнитных потоков этих стержней равна нулю. При замыкании на землю одной фазы появятся дополнительные потоки, но они не перегреют трансформатор, т.к. будут иметь возможность замыкаться не через воздух и кожух трансформатора, а через два боковых дополнительных стержня магнитопровода. Другая вторичная обмотка, как и первая, наложена на три основных стержня магнитопровода и соединена в открытый треугольник; к ее концам присоединяют реле для сигнализации о замыканиях на землю. Напряжение на концах этой обмотки нормально равно нулю, а при замыкании одной из фаз сети на землю оно повышается и становится равным геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Это приводит к срабатыванию реле, сигнализирующего о неисправности. По фазным вольтметрам может быть определено, в какой фазе произошло замыкание.