 |
Выбор и проверка трансформатора напряжения
|
|
|
|
Трансформаторы напряжения предназначены для снижения высокого напряжения до величины 100 или 100/ 
В для питания измерительных приборов, счетчиков активной и реактивной энергии, устройств релейной защиты. Трансформатор напряжения работает в режиме, близком к холостому ходу, так как большое сопротивление подключаемых приборов одновременно изолирует цепи низкого напряжения от цепей высокого напряжения.
Измерительные трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока напряжением 380В и выше для питания обмоток напряжения измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
Трансформаторы понижают напряжение, приложенное к первичной обмотке, до величины 100 В, что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов и реле, а шкалы приборов градуировать с учетом коэффициента трансформации в соответствии с измеряемым первичным напряжением. Такие приборы и реле имеют простую конструкцию, дешевы, надежны и могут обладать высокой точностью измерения.
Включение приборов и реле через трансформаторы напряжения обеспечивает безопасность их обслуживания и позволяют устанавливать их на значительном расстоянии от цепей высокого напряжения.
Важнейшим требованием, предъявляемым к трансформаторам напряжения является требование точности измерения, т.е. необходимость возможно меньшей погрешности, вносимой в измерения.
Погрешность трансформатора напряжения в величине напряжения вносит ошибку в показания всех измерительных приборов. По ее величине в процентах трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности. Класс точности — погрешность, выраженная в процентах.
|
|
|
Трансформаторы напряжения класса точности 0,2 применяют в качестве образцовых, а также для точных измерений в лабораториях. Для подключения счетчиков денежного расчета используются трансформаторы класса точности 0,5. Для присоединения щитовых измерительных приборов используют трансформаторы классов 1 и 3.
По конструкции и области применения трансформаторы напряжения классифицируются:
- по роду установки - для внутренних и наружных электроустановок;
- по способу изоляции – с сухой и масляной изоляцией;
- по числу фаз – одно- и трехфазные (трехстержневые и пятистержневые);
- по числу вторичных обмоток – с одной и двумя обмотками;
- по количеству высоковольтных вводов однофазных трансформаторов – с одним вводом для подключение на фазное напряжение и двумя вводами для подключения на линейное напряжение.
При выборе трансформаторов напряжения необходимо помнить, что их конструкция и схема соединения обмоток должны соответствовать назначению трансформаторов, которые могут быть одно и трехфазными. Однофазные применяют при любых напряжениях, а трехфазные при напряжениях 6 (10) кВ. Так как на подстанциях имеется необходимость обеспечения контроля изоляции электроустановки распределительного устройства, то необходимо применять трехобмоточные трансформаторы напряжения. Их третья обмотка соединена по схеме «разомкнутый треугольник», к которой подключается реле контроля изоляции.
Трансформаторы напряжения выбирают последующим условиям:
- в зависимости от конструкции и места установки;
- по номинальному напряжению
U1н ≥ Uраб;
гдеU1н — первичное напряжение трансформатора напряжения, кВ;
Uраб — напряжение на шинах распределительного устройства, к которым подключают первичную обмотку трансформатора, кВ.
В качестве трансформаторов напряжения рекомендуются следующие типы, приведенные в таблице 4.8.7 методических указаний, а также в таблице 5.32 [2].
|
|
|
Таблица 4.8.7 - Электрические характеристики трансформаторов напряжения
| Тип трансформатора напряжения | Номинальная мощность, ВА, в классе точности | Схема и группа соединения обмоток | ||
| 0,5 | ||||
| НТМК-10 | Y/Y*-0 | |||
| НТМИ-10-66 | Y/Y*-0 | |||
| НАМИ-10 | Y/Y*-0 | |||
| ЗНОМ-35-65 | 1/1-0 | |||
| НКФ-110 | 1/1-0 | |||
| НКФ-220 | 1/1-0 |
Выбранный трансформатор напряжения должен быть проверен по нагрузке вторичной цепи по условию
,
где S2н– номинальная мощность трансформатора в выбранном классе точности при использовании однофазных трансформаторов, соединенных в трехфазную группу звездой, ВА;
S2расч – мощность, потребляемая приборами и реле, ВА.
Для проверки трансформатора напряжения составляется расчетная схема, пример которой изображен на рисунке 4.8.1, где указываются все приборы и аппараты, подключаемые к его вторичной обмотке.
Рисунок 4.8.1 - Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения
на соответствие классу точности
На схеме изображаются обмотки трансформатора напряжения, к вторичной обмотке которого подключаются все необходимые в данном распределительном устройстве измерительные приборы и устройства защиты: вольтметры, счетчики активной и реактивной энергии, реле напряжения. Расчетная схема необходима для определения самой загруженной фазы. Вольтметрами контролируется фазное и линейное напряжение на сборных шинах (можно использовать один вольтметр с переключателем), количество счетчиков определяется теми цепями, где осуществляется контроль расхода электроэнергии, количество реле определяется принятыми релейными защитами.
По расчетной схеме определяется количество всех приборов, необходимое для расчета суммарной активной и реактивной мощности подключенных приборов.
Мощность, потребляемая измерительными приборами и реле, подключенными к вторичной обмотке, ВА
,
где 
- сумма активных и реактивных мощностей приборов и реле, подключаемых к наиболее загруженной фазе, которая определяется по расчетной схеме, Вт и вар.
|
|
|
Для каждого прибора в паспорте задаются значения полной мощности, потребляемой параллельной обмоткой, и значения коэффициента мощности прибора. Активная и реактивная мощности каждого прибора, изображенного на расчетной схеме и подключенного к вторичной обмотке измерительного трансформатора тока, определяются:
Рпр = Sпр · cos φпр;
Qпр = Sпр · sin φпр ,
где Sпр – полная мощность, потребляемая прибором, ВА;
cos φпр – коэффициент мощности прибора;
.
Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения следует производить в табличной форме (таблица 4.8.8) на основании расчетной схемы. При выборе типа приборов и их полной мощности можно воспользоваться данными таблицы 5.28 [2].
После определения по таблице результирующих значений 
и 
производится расчет нагрузки всех приборов, присоединенных к трансформатору напряжения.
Если вторичная нагрузка превысит номинальную мощность трансформатора напряжения в выбранном классе точности, то устанавливают дополнительный трансформатор напряжения и часть приборов присоединяют к нему, добиваясь выполнения условия 
.
Таблица 4.8.8 – Нагрузка трансформатора напряжения
| Приборы, подключаемые к трансформатору напряжения | Тип прибора | Число катушек напряжения в приборе на одну фазу | Число приборов на одну фазу | Потребляемая мощность, ВА | cos φпр | sin φпр | Суммарная мощность, ВА | ||
| одного прибора | всех приборов |  Вт
|  ,вар
| ||||||
| Итого | 
| 
|
Нагрузку однофазных трансформаторов напряжения, соединенных в трехфазную группу, можно вычислить, не разделяя ее по фазам, так же как для трехфазных трансформаторов.
Сечение жил проводов и кабелей, соединяющих трансформаторы напряжения с приборами, определяется по допустимой потере напряжения. Согласно правилам устройств электроустановок, потерянапряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков должна быть не более 0,5 % от номинального напряжения, а до щитовых измерительных приборов — не более 1,5 % при нормальной нагрузке. При этом, по условию механической прочности, сечение жил проводов и кабелей должно быть не менее 1,5 мм2 для медных жили не менее 2,5 мм2 для алюминиевых жил.
|
|
|
Измерительные трансформаторы напряжения и подключенные к их вторичным обмоткам приборы на действие токов короткого замыкания не проверяются.
Пример
Выбрать и проверить измерительный трансформатор напряжения в РУ-10 кВ.
На рисунке 4.8.2 приведена расчетная схема для проверки трансформатора напряжения НТМИ-10 для РУ-10 кВ на соответствие классу точности. К трансформатору напряжения подключаются вольтметр с переключателем, четыре комплекта счетчиков активной и реактивной энергии линий нетяговых потребителей и три реле напряжения.
Рисунок 4.8.2 - Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения НТМИ-10
По расчетной схеме и данным таблицы 5.28 [2] определяется нагрузка трансформатора напряжения НТМИ-10 и заносится в таблицу 4.8.9.
Таблица 4.8.9 – Нагрузка трансформатора напряжения НТМИ-10
| Прибор | Тип прибора | Число катушек напряжения | Число приборов | Потребляемая мощность, ВА | cos φпр | sin φпр | Общая потребляемая мощность, ВА | ||
| одного прибора | всех приборов |  ,Вт
| ,вар
| ||||||
| Счётчик активной энергии | СА3У | 0,38 | 0,93 | 12,15 | 29,75 | ||||
| Счетчик реактивной энергии | СР4У | 7,5 | 0,38 | 0,93 | 34,2 | 83,7 | |||
| Вольтметр | Э-378 | - | |||||||
| Реле напряжения | РУ-54 | - | |||||||
| Итого | 51,35 | 113,45 |
Полная мощность, потребляемая от трансформатора напряжения НТМИ-10
Результат проверки можно считать удовлетворительным, так как
Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения ЗНОМ – 35 для РУ-35 кВ на соответствие классу точности приведена на рисунке 5.5 [2].
|
|
|
