Instrumentspenningstransformatorer

Formål og prinsipp for drift av spenningstransformatoren

Målespenningstransformatoren brukes til å trappe ned høyspenningen som tilføres i AC-installasjoner til målere og releer for beskyttelse og automatisering.

En direkte høyspentforbindelse vil kreve svært tungvinte enheter og releer på grunn av behovet for å implementere dem med høyspenningsisolasjon. Produksjon og bruk av slikt utstyr er praktisk talt umulig, spesielt ved spenninger på 35 kV og over.

Bruken av spenningstransformatorer tillater bruk av standard måleenheter for å måle høy spenning, og utvider deres målegrenser; reléspoler koblet via spenningstransformatorer kan også ha standardversjoner.

I tillegg isolerer (separerer) spenningstransformatoren måleenhetene og reléene fra høyspenningen, og sikrer dermed sikkerheten til tjenesten deres.

Spenningstransformatorer er mye brukt i høyspente elektriske installasjoner, nøyaktigheten avhenger av deres drift elektriske målinger og strømmåling, samt påliteligheten til relébeskyttelse og nødautomatisering.

Målespenningstransformatoren, i henhold til designprinsippet, skiller seg ikke fra strømforsyning nedtrappingstransformator… Den består av en stålkjerne bestående av elektriske stålplater, en primærvikling og en eller to sekundærviklinger.

I fig. 1a viser et skjematisk diagram av en spenningstransformator med en enkelt sekundærvikling. En høyspenning U1 tilføres primærviklingen og en måleanordning kobles til sekundærspenningen U2. Begynnelsen av primær- og sekundærviklingene er merket med bokstavene A og a, ender med X og x. Slike betegnelser brukes vanligvis på kroppen til spenningstransformatoren ved siden av terminalene til viklingene.

Forholdet mellom nominell spenning til primæren og nominell spenning på sekundæren kalles nominell spenning. transformasjonsfaktor spenningstransformator Kn = U1nom / U2nom

Ris. 1. Skjema og vektordiagram for spenningstransformatoren: a — diagram, b — spenningsvektordiagram, c — spenningsvektordiagram

Når en spenningstransformator fungerer uten feil, samsvarer dens primære og sekundære spenninger i fase, og forholdet mellom verdiene deres er lik Kn. Med en transformasjonsfaktor Kn = 1 spenning U2= U1 (fig. 1, c).

Tegnforklaring: H — en terminal er jordet; O — enfaset; T - trefaset; K — kaskade eller med kompensasjonsspole; F — s ytre isolasjon av porselen; M - olje; C - tørr (med luftisolasjon); E — kapasitiv; D er en divisor.

Primærviklingsklemmene (HV) er merket A, X for enfase og A, B, C, N for trefase transformatorer. Hovedterminalene til sekundærviklingen (LV) er henholdsvis merket a, x og a, b, c, N, terminalene til den sekundære tilleggsviklingen — ad techd.

Først er primær- og sekundærviklingene koblet til henholdsvis terminalene A, B, C og a, b, c. Hovedsekundærviklingene er vanligvis koblet i en stjerne (tilkoblingsgruppe 0), ekstra - i henhold til det åpne deltaskjemaet. Som du vet, under normal drift av nettverket, er spenningen ved terminalene til tilleggsviklingen nær null (ubalansert spenning Unb = 1 - 3 V), og for jordfeil er den lik tre ganger verdien av 3UО spenning med nullsekvens UО-fase.

I et nettverk med en jordet nøytral er maksimalverdien 3U0 lik fasespenningen, med isolert - trefaset spenningsspenning. Følgelig utføres ytterligere viklinger med merkespenning Unom = 100 V og 100/3 V.

Nominell spenning TV er dens nominelle spenning primærvikling; denne verdien kan avvike fra isolasjonsklassen. Den nominelle spenningen til sekundærviklingen antas å være 100, 100/3 og 100/3 V. Normalt fungerer spenningstransformatorer i tomgangsmodus.

Instrumentspenningstransformatorer med to sekundærviklinger

Spenningstransformatorer med to sekundærviklinger, i tillegg til å forsyne målere og releer, er konstruert for å betjene jordfeilsignaler i et nettverk med isolert nøytral eller for jordfeilbeskyttelse i et nettverk med jordet nøytral.

Et skjematisk diagram av en spenningstransformator med to sekundærviklinger er vist i fig. 2, a. Terminalene til den andre (ekstra) viklingen, som brukes til signalering eller beskyttelse i tilfelle jordfeil, er merket ad og xd.

I fig. 2.6 viser et diagram over inkluderingen av tre slike spenningstransformatorer i et trefasenettverk. Primær- og hovedsekundærviklingene er stjernekoblet. Den nøytrale av primærviklingen er jordet. Tre faser og nøytral kan brukes på målere og releer fra hovedsekundærviklingene. Ytterligere sekundærviklinger kobles i åpent delta. Fra disse mates summen av fasespenningene til alle tre fasene til signal- eller beskyttelsesanordningene.

Ved normal drift av nettverket som spenningstransformatoren er koblet til, er denne vektorsummen null. Dette kan sees fra vektordiagrammene i fig. 2, c, hvor Ua, Vb og Uc er vektorene til fasespenninger som påføres primærviklingene, og Uad, Ubd og Ucd — spenningsvektorer til de primære og sekundære tilleggsviklingene. spenninger til de sekundære tilleggsviklingene, sammenfallende i retning med vektorene til de tilsvarende primærviklingene (det samme som i fig. 1, c).

Ris. 2. Spenningstransformator med to sekundærviklinger. a — diagram; b - inkludering i en trefasekrets; c — vektordiagram

Summen av vektorene Uad, Ubd og Ucd oppnås ved å kombinere dem i henhold til skjemaet for å koble til ytterligere viklinger, mens det antas at pilene til vektorene til både primær- og sekundærspenninger tilsvarer begynnelsen av transformatorviklingene.

Den resulterende spenningen 3U0 mellom slutten av fase C-viklingen og begynnelsen av fase A-viklingen i diagrammet er null.

Under faktiske forhold er det vanligvis en ubetydelig ubalansespenning ved utgangen av et åpent delta, som ikke overstiger 2 til 3 % av merkespenningen. Denne ubalansen skapes av den alltid tilstedeværende svake asymmetrien til sekundærfasespenningene og et lite avvik i formen til deres kurve fra sinusoiden.

Spenningen som garanterer pålitelig drift av reléene som brukes på den åpne deltakretsen, vises bare i tilfelle jordfeil på siden av primærviklingen til spenningstransformatoren. Siden jordfeil er assosiert med passering av strøm gjennom nøytralen, kalles den resulterende spenningen ved utgangen av det åpne deltaet i henhold til metoden for symmetriske komponenter nullsekvensspenningen og er betegnet 3U0. I denne notasjonen indikerer tallet 3 at spenningen i denne kretsen er summen av tre faser. Betegnelsen 3U0 refererer også til den åpne delta-utgangskretsen påført alarm- eller beskyttelsesreléet (fig. 2.6).

Ris. 3. Vektordiagrammer av spenningene til de primære og sekundære tilleggsviklingene med en enfaset jordfeil: a — i et nettverk med en jordet nøytral, b — i et nettverk med en isolert nøytral.

Spenningen 3U0 har den høyeste verdien for en enfaset jordfeil.Det bør tas i betraktning at maksimalverdien av spenningen 3U0 i et nettverk med en isolert nøytral er mye høyere enn i et nettverk med en jordet nøytral.

Generelle koblingsordninger for spenningstransformatorer

Den enkleste ordningen med en enfase spenningstransformatorvist i fig. 1, a, brukes ved start av motorskap og ved koblingspunkter 6-10 kV for å slå på voltmeteret og spenningsreléet til AVR-enheten.

Figur 4 viser koblingsskjemaene for enfasede enviklingsspenningstransformatorer for tilførsel av trefasede sekundærkretser. En gruppe med tre stjerne enfase transformatorer vist i fig. 4, a, brukes til å forsyne måleapparater, måleapparater og voltmetre for isolasjonsovervåking i elektriske installasjoner på 0,5-10 kV med et isolert nøytralt og uforgrenet nett, hvor signalering av forekomst av enfasejording ikke er nødvendig.

For å detektere «jord» på disse voltmetrene må de vise størrelsen på primærspenningene mellom fasene og jord (se vektordiagrammet i fig. 3.6). For dette formål er nøytralen til HV-viklingene jordet og voltmetrene er koblet til sekundærfasespenningene.

Siden spenningstransformatorer ved enfasede jordfeil kan være energisert i lang tid, må deres merkespenning samsvare med den første linje-til-linje-spenningen. Som et resultat, i normal modus, ved drift med fasespenning, reduseres effekten til hver transformator, og derfor til hele gruppen, med √ 3. Siden kretsen har null sekundærviklinger jordet, er sekundære sikringer installert i alle tre fasene .

Ris. 4.Tilkoblingsskjemaer for enfasede spenningsmåletransformatorer med én sekundærvikling: a — stjerne-stjernekrets for elektriske installasjoner på 0,5 — 10 kV med isolert null, b — åpen deltakrets for elektriske installasjoner 0,38 — 10 kV, c — samme for elektriske installasjoner 6 — 35 kV, d — inkludering av spenningstransformatorer 6 — 18 kV i henhold til det trekantede stjerneskjemaet for å drive ARV-enhetene til synkrone maskiner.

I fig. 4.6 og spenningstransformatorer designet for å drive måleenheter, målere og releer koblet til fase-fasespenning er koblet i en åpen deltakrets. Dette skjemaet gir symmetrisk spenning mellom linjene Uab, Ubc, U°Ca ved drift av spenningstransformatorer i en hvilken som helst klasse av nøyaktighet.

Funksjon åpen deltakrets dette er en utilstrekkelig bruk av kraften til transformatorer, fordi kraften til en slik gruppe på to transformatorer er mindre enn kraften til en gruppe på tre transformatorer koblet i en komplett trekant, ikke med 1,5 ganger, men med √3 en gang.

Diagrammet i fig. 4, b brukes til å forsyne uforgrenede spenningskretser til elektriske installasjoner 0,38 -10 kV, som gjør at jordingen av sekundærkretsene kan installeres direkte til spenningstransformatoren.

I sekundærkretsene til kretsen vist i fig. 4, c, i stedet for sikringer er det installert en dobbeltpolet bryter, når den utløses lukker blokkens kontakt signalkretsen «spenningsavbrudd»... Jordingen av sekundærviklingene utføres på skjermen i fase B, som i tillegg jordes direkte til spenningstransformatoren gjennom feilsikring.Bryteren sikrer frakobling av sekundærkretsene til spenningstransformatoren med et synlig brudd. Denne ordningen brukes i elektriske installasjoner 6 — 35 kV ved mating av forgrenede sekundære kretser fra to eller flere spenningstransformatorer.

I fig. 4, g spenningstransformatorer er koblet i henhold til deltakretsen — stjerne, og gir en spenning på sekundærlinjen U = 173 V, som er nødvendig for å drive automatiske eksitasjonskontrollenheter (ARV) til synkrone generatorer og kompensatorer. For å øke påliteligheten til ARV-drift, er ikke sikringer i sekundærkretsene installert, noe som er tillatt PUE for uforgrenede spenningskretser.

Se også: Tilkoblingsskjemaer for målespenningstransformatorer