Трансформаторы напряжения

{"autoplay":"true","autoplay_speed":"3000","speed":"300","arrows":"true","dots":"true","rtl":"false"}

 Назначение и принцип действия трансформатора напряжения. 
Трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы, реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение измерительной и релейной аппаратуры потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.
   Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения. Кроме того, трансформатор напряжения гальванически развязывает  приборы от высокого напряжения, благодаря чему их эксплуатация становится безопасной..
  Трансформаторы напряжения широко применяются  в высоковольтном оборудовании, от них зависит точность измерений,  учета электроэнергии, а также надежность действия защиты в релейных цепях  и противоаварийной автоматики.

  

 
   Трансформатор напряжения выполнен в виде  тороидального трансформатораВ принципе он ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из кольцевого магнитопровода, намотанного из рулонной электротехнической стали, первичной обмотки и одной или нескольких вторичных обмоток. На рис. 1 ,а показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение U1, а напряжение вторичной обмотки U2 подведено к измерительному прибору. Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, а концы — X и х
   Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения:
                                                                                            nном.=U1ном./U2ном.
     Первичное и вторичное напряжения трансформатора напряжения совпадают (при работе трансформатора без погрешностей) по фазе, как показано на рис. 1,б и отношение их абсолютных значений равно nном При коэффициенте трансформации nном.=1 напряжение U2= U1.
   Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками предназначаются не только для питания измерительных приборов и реле,  но и для работы в устройстве сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или защиты от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис.2 а. Выводы второй  обмотки,применяемой для сигнализации или защиты при кор.замыканиях на землю, обозначены аД и xД . На рис. приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети.                                                                                                                               схема трансформатора напряжения
   Рис.1 Схема (а) и векторные диаграммы трансформатора напряжения при nном>1 (б) nном.=1(в)
 
   Первичные и первые(основные) вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На  приборы для измерения  и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма векторов фазных напряжений всех трех фаз. 
  При нормальной работе сети, с трансформатором напряжения, эта сумма равна нулю. Эти видно из векторных диаграмм рис.2 в, где UА, UВ и UC— векторы фазных напряжений, на первичных обмотках, a Uад, UвД, и UсД— векторы напряжений на вторичных дополнительных обмотках (треугольник на рис.1 в). Сумма векторов UаД, U и UсД получена путем их объединения согласно схеме соединения доп. обмоток, при этом принималось, что направления векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора. Итоговое напряжение ЗU0 между концом обмотки фазы с и началом обмотки фазы а на диаграмме равно нулю.                                                                                                                Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками.
                                                                                                       
Рис 2 Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками.
   
   
  Общая информация о конструктивном исполнении трансформаторов напряжения. Наиболее часто используются однофазные трансформаторы, с рабочим напряжением от 380 В до 50 кВ.(3-х фазные напряжением до 18кВ). Однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения могут иметь одну или две вторичные обмотки.К первичной обмотке трансформатора с двумя вторичными обмотками, включенной на напряжение «фаза — земля» в номинальном режиме, подано фазное напряжение. При замыкании на землю, в сети с изолированной нейтралью напряжение «фаза — земля» может вырасти до линейного. Поэтому трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, предназначенные для использования в сети с изолированной нейтралью и имеющие номинальное напряжение,  равное фазному напряжению сети, рассчитываются на длительную работу под линейным напряжением.
   Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, выпускаемые для работы в сети с заземленной нейтралью,  должны выдерживать в течение 30 с повышение первичного фазного напряжения до 1,5Uф.ном

   Размеры и масса трансформаторов напряжения задаются не мощностью (как у силовых трансформаторов),  а объемом изоляции первичной обмотки и размерами  выводов высокого напряжения. При малой мощности трансформатора напряжения, работающего  в режиме, близком к холостому ходу, объем изоляции высокого напряжения значительно превосходит требуемый по мощности объем меди первичной обмотки. Для обеспечения необходимой механической прочности первичной обмотки приходится завышать и сечение ее провода. Увеличение объема обмотки высокого напряжения против необходимого по мощности, естественно, вызывает и увеличение размеров магнитопровода. В результате размеры и масса трансформатора напряжения, выполненного на более высокое напряжение, всегда больше, чем трансформатора той же конструкции и мощности с меньшим номинальным напряжением первичной обмотки.Для уменьшения размеров и массы трансформаторов напряжения применяется каскадное (ступенчатое) исполнение их. При этом рабочее напряжение распределяется между каскадами и изоляция каждого из них выполняется на более низкое напряжение. С той же целью на высоком напряжении применяются трансформаторы напряжения на 10—15 кВ, включаемые через емкостный делитель напряжения.
    
     Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводами  марок ПЭТ и ПЭТД ). У трансформаторов напряжения 10—50 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло). 
Для уменьшения влияния атмосферных перенапряжений на витки верхних (входных) слоев первичной обмотки они защищаются во всех трансформаторах напряжения 3 кВ и выше электростатическими экранами, которые соединенны с линейными вводами. 
    Изоляция первичной обмотки однофазного трансформатора напряжения и ее обоих выводов выполняется на полное рабочее напряжение только у трансформаторов с одной вторичной обмоткой, которые могут включаться на междуфазное напряжение. Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками включаемые на напряжение «фаза — земля», имеют только один вывод первичной обмотки, рассчитанный на полное рабочее напряжение; второй ее конец выводится через ввод низкого напряжения. Участок первичной обмотки, близкий к заземленному выводу, обычно выполняется с пониженной изоляцией относительно земли и вторичной обмотки.
      

    Каскадные трансформаторы напряжения. Принцип выполнения основан на схеме  трансформатора, состоящего из двух каскадов. Каждый каскад представляет собой трансформатор с номинальным напряжением, равным половине рабочего напряжения, которое приложено к выводам обмотки высокого напряжения. Трансформатор каждого из каскадов размещается в отдельном хорошо изолированном  кожухе, причем кожух первого каскада устанавливается непосредственно на кожухе второго, вследствие чего ввод высокого напряжения  имеет двойную изоляцию относительно земли.

     Задать вопрос по трансформаторам напряжения

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Left Menu Icon
Right Menu Icon