Instrumentspänningstransformatorer
Syfte och funktionsprincip för spänningstransformatorn
Mätspänningstransformatorn används för att trappa ner den högspänning som tillförs i AC-installationer till mätare och reläer för skydd och automatisering.
En direkt högspänningsanslutning skulle kräva mycket besvärliga enheter och reläer på grund av behovet av att implementera dem med högspänningsisolering. Produktionen och användningen av sådan utrustning är praktiskt taget omöjlig, särskilt vid spänningar på 35 kV och högre.
Användningen av spänningstransformatorer tillåter användning av standardmätanordningar för att mäta högspänning, vilket utökar deras mätgränser; reläspolar anslutna via spänningstransformatorer kan också ha standardversioner.
Dessutom isolerar (separerar) spänningstransformatorn mätanordningarna och reläerna från högspänningen, vilket säkerställer säkerheten för deras tjänst.
Spänningstransformatorer används ofta i högspänningsinstallationer, noggrannheten beror på deras funktion elektriska mätningar och elmätning, samt tillförlitligheten hos reläskydd och nödautomatisering.
Mätspänningstransformatorn, enligt designprincipen, skiljer sig inte från strömförsörjningstransformator… Den består av en stålkärna som består av elektriska stålplåtar, en primärlindning och en eller två sekundärlindningar.
I fig. 1a visar ett schematiskt diagram av en spänningstransformator med en enda sekundärlindning. En högspänning U1 läggs på primärlindningen och en mätanordning är ansluten till sekundärspänningen U2. Början av de primära och sekundära lindningarna är markerade med bokstäverna A och a, ändarna med X och x. Sådana beteckningar appliceras vanligtvis på spänningstransformatorns kropp bredvid terminalerna på dess lindningar.
Förhållandet mellan primärspänningens märkspänning och sekundärens märkspänning kallas märkspänningen. transformationsfaktor spänningstransformator Kn = U1nom / U2nom
Ris. 1. Schema och vektordiagram för spänningstransformatorn: a — diagram, b — spänningsvektordiagram, c — spänningsvektordiagram
När en spänningstransformator fungerar utan fel, matchar dess primära och sekundära spänningar i fas och förhållandet mellan deras värden är lika med Kn. Med en transformationsfaktor Kn = 1 spänning U2= U1 (Fig. 1, c).
Teckenförklaring: H — en terminal är jordad; O — enfas; T — trefas; K — kaskad eller med kompensationsspole; F — s ytterisolering av porslin; M - olja; C — torr (med luftisolering); E — kapacitiv; D är en divisor.
Primärlindningsterminalerna (HV) är märkta A, X för enfas och A, B, C, N för trefastransformatorer. Huvudklämmorna på sekundärlindningen (LV) är märkta a, x respektive a, b, c, N, anslutningarna för den sekundära tilläggslindningen — ad techned.
Först är primär- och sekundärlindningarna anslutna till terminalerna A, B, C respektive a, b, c. Huvudsekundärlindningarna är vanligtvis anslutna i en stjärna (anslutningsgrupp 0), ytterligare - enligt det öppna deltaschemat. Som du vet, under normal drift av nätverket, är spänningen vid terminalerna på den extra lindningen nära noll (obalanserad spänning Unb = 1 - 3 V), och för jordfel är den lika med tre gånger värdet på 3UО spänning med nollsekvens UО-fas.
I ett nätverk med en jordad nolla är maxvärdet 3U0 lika med fasspänningen, med isolerad - trefas spänningsspänning. Följaktligen utförs ytterligare lindningar med märkspänning Unom = 100 V och 100/3 V.
Märkspänning TV är dess primärlindning för märkspänning; detta värde kan skilja sig från isoleringsklassen. Den nominella spänningen för sekundärlindningen antas vara 100, 100/3 och 100/3 V. Normalt arbetar spänningstransformatorer i tomgångsläge.
Instrumentspänningstransformatorer med två sekundärlindningar
Spänningstransformatorer med två sekundärlindningar är, förutom att driva mätare och reläer, konstruerade för att driva jordfelssignaler i ett nätverk med isolerad noll eller för jordfelsskydd i ett nätverk med jordad noll.
Ett schematiskt diagram av en spänningstransformator med två sekundärlindningar visas i fig. 2, a. Plintarna på den andra (extra) lindningen, som används för signalering eller skydd vid jordfel, är märkta ad och xd.
I fig. 2.6 visar ett diagram över införandet av tre sådana spänningstransformatorer i ett trefasnät. Primär- och huvudsekundärlindningarna är stjärnkopplade. Primärlindningens nolla är jordad. Tre faser och neutral kan appliceras på mätare och reläer från huvudsekundärlindningarna. Ytterligare sekundärlindningar är anslutna i öppet delta. Från dessa matas summan av fasspänningarna för alla tre faserna till signalerings- eller skyddsanordningarna.
Vid normal drift av nätverket där spänningstransformatorn är ansluten är denna vektorsumma noll. Detta kan ses från vektordiagrammen i fig. 2, c, där Ua, Vb och Uc är vektorerna för fasspänningar som appliceras på primärlindningarna, och Uad, Ubd och Ucd — spänningsvektorerna för de primära och sekundära tilläggslindningarna. spänningar hos de sekundära ytterligare lindningarna, sammanfallande i riktning med vektorerna för motsvarande primärlindningar (samma som i fig. 1, c).
Ris. 2. Spänningstransformator med två sekundärlindningar. a — diagram; b — inkludering i en trefaskrets; c — vektordiagram
Summan av vektorerna Uad, Ubd och Ucd erhålls genom att kombinera dem enligt schemat för att ansluta ytterligare lindningar, medan det antas att pilarna för vektorerna för både primära och sekundära spänningar motsvarar början av transformatorlindningarna.
Den resulterande spänningen 3U0 mellan slutet av fas C-lindningen och början av fas A-lindningen i diagrammet är noll.
Under faktiska förhållanden finns det vanligtvis en försumbar obalansspänning vid utgången av ett öppet delta, som inte överstiger 2 till 3 % av märkspänningen. Denna obalans skapas av den ständigt närvarande lätta asymmetrin hos sekundärfasspänningarna och en liten avvikelse i formen på deras kurva från sinusformen.
Spänningen som garanterar tillförlitlig drift av reläerna som appliceras på den öppna deltakretsen visas endast i händelse av jordfel på sidan av spänningstransformatorns primärlindning. Eftersom jordfel är förknippade med passage av ström genom nollan, kallas den resulterande spänningen vid utgången av det öppna deltat enligt metoden för symmetriska komponenter nollsekvensspänningen och betecknas 3U0. I denna notation indikerar siffran 3 att spänningen i denna krets är summan av tre faser. Beteckningen 3U0 hänvisar också till den öppna deltautgångskretsen som appliceras på larm- eller skyddsreläet (fig. 2.6).
Ris. 3. Vektordiagram över spänningarna för de primära och sekundära tilläggslindningarna med ett enfas jordfel: a — i ett nätverk med en jordad nolla, b — i ett nätverk med en isolerad noll.
Spänningen 3U0 har det högsta värdet för ett enfas jordfel.Det bör beaktas att det maximala värdet på spänningen 3U0 i ett nätverk med en isolerad noll är mycket högre än i ett nätverk med en jordad noll.
Allmänna kopplingsscheman för spänningstransformatorer
Det enklaste schemat med en enfas spänningstransformatorvisad i fig. 1, a, används vid start av motorskåp och vid kopplingspunkter 6-10 kV för att slå på voltmetern och spänningsreläet på AVR-enheten.
Figur 4 visar anslutningsscheman för enfas enkellindade spänningstransformatorer för matning av trefas sekundära kretsar. En grupp av trestjärniga enfastransformatorer som visas i fig. 4, a, används för att driva mätanordningar, mätanordningar och voltmetrar för isolationsövervakning i elektriska installationer på 0,5-10 kV med ett isolerat neutralt och oförgrenat nät, där signalering om förekomst av enfas jordning inte krävs.
För att detektera "jord" på dessa voltmetrar måste de visa storleken på primärspänningarna mellan faserna och jord (se vektordiagrammet i fig. 3.6). För detta ändamål är nollan på HV-lindningarna jordad och voltmetrarna är anslutna till sekundärfasspänningarna.
Eftersom spänningstransformatorer vid enfas jordfel kan spänningssättas under lång tid, måste deras märkspänning matcha den första linje-till-linje-spänningen. Som ett resultat, i normalt läge, vid drift med fasspänning, minskar effekten för varje transformator, och därför för hela gruppen, med √3 en gång. Eftersom kretsen har noll sekundära lindningar jordade, installeras sekundära säkringar i alla tre faserna .
Ris. 4.Kopplingsscheman för enfasiga spänningsmättransformatorer med en sekundärlindning: a — stjärn-stjärnkrets för elektriska installationer på 0,5 — 10 kV med isolerad nolla, b — öppen deltakrets för elektriska installationer 0,38 — 10 kV, c — samma för elektriska installationer 6 — 35 kV, d — inkludering av spänningstransformatorer 6 — 18 kV enligt det triangulära stjärnschemat för att driva ARV-enheterna i synkrona maskiner.
I fig. 4.6 och spänningstransformatorer konstruerade för att driva mätanordningar, mätare och reläer anslutna till fas-fasspänning är anslutna i en öppen deltakrets. Detta schema ger symmetrisk spänning mellan linjerna Uab, Ubc, U°Ca vid drift av spänningstransformatorer i valfri noggrannhetsklass.
Funktion öppen deltakrets detta är en otillräcklig användning av kraften hos transformatorer, eftersom effekten hos en sådan grupp av två transformatorer är mindre än effekten hos en grupp av tre transformatorer anslutna i en komplett triangel inte med 1,5 gånger, utan med √3 en gång.
Diagrammet i fig. 4, b används för att mata oförgrenade spänningskretsar av elektriska installationer 0,38 -10 kV, vilket gör att jordningen av sekundärkretsarna kan installeras direkt till spänningstransformatorn.
I sekundärkretsarna för kretsen som visas i fig. 4, c, istället för säkringar installeras en dubbelpolig brytare, när den utlöses stänger blockets kontakt signalkretsen «spänningsavbrott»... Jordningen av sekundärlindningarna utförs på skärmen i fas B, som dessutom är jordad direkt till spänningstransformatorn genom felsäkring.Omkopplaren säkerställer frånkoppling av spänningstransformatorns sekundära kretsar med ett synligt avbrott. Detta schema används i elektriska installationer 6 — 35 kV vid matning av grenade sekundära kretsar från två eller flera spänningstransformatorer.
I fig. 4, g spänningstransformatorer är anslutna enligt deltakretsen — stjärna, vilket ger en spänning på sekundärlinjen U = 173 V, som är nödvändig för att driva automatiska excitationsstyrenheter (ARV) av synkrona generatorer och kompensatorer. För att öka tillförlitligheten av ARV-drift är säkringar i sekundärkretsarna inte installerade, vilket är tillåtet PUE för oförgrenade spänningskretsar.