Mätning av spänningstransformatorer i kretsar för reläskydd och automation

Den här artikeln beskriver hur strömmarna från stora mängder högspänningsutrustning modelleras med hög noggrannhet för säker användning i reläskyddskretsar— Mätning av strömtransformatorer i kretsar för reläskydd och automation.

Den beskriver också hur man omvandlar spänningar till tiotals och hundratals kilovolt för att styra driften av reläskydd och automationsenheter baserat på två principer:

1. omvandling av elektricitet;

2. kapacitiv separation.

Den första metoden möjliggör en mer exakt visning av vektorerna för de primära kvantiteterna och är därför utbredd. Den andra metoden används för att övervaka en specifik fas av 110 kV-nätspänningen i bypass-bussarna och i vissa andra fall. Men de senaste åren har den fått mer och mer tillämpning.

Hur instrumentspänningstransformatorer tillverkas och används

Den huvudsakliga grundläggande skillnaden mellan att mäta spänningstransformatorer (VT) från strömtransformatorer (CT) är att de, liksom alla strömförsörjningsmodeller, är konstruerade för normal drift utan att kortsluta sekundärlindningen.

Samtidigt, om krafttransformatorer är konstruerade för att överföra den transporterade effekten med minimala förluster, är mätspänningstransformatorer konstruerade med syftet med högprecisionsupprepning i skalan för de primära spänningsvektorerna.

Funktionsprinciper och enheter

Utformningen av en spänningstransformator, som liknar en strömtransformator, kan representeras av en magnetisk krets med två spolar lindade runt den:

• primär;

• andra.

Speciella stålsorter för magnetkretsen, såväl som metallen i deras lindningar och isoleringsskikt, väljs för den mest exakta spänningsomvandlingen med de lägsta förlusterna. Antalet varv av primär- och sekundärlindningarna beräknas så att det nominella värdet av högspänningen linje-till-linje som appliceras på primärlindningen alltid reproduceras som ett sekundärt värde på 100 volt med samma vektorriktning för neutraljordade system.

Om den primära kraftöverföringskretsen är konstruerad med en isolerad noll, kommer 100 / √3 volt att finnas vid utgången av mätspolen.

För att skapa olika metoder för att simulera primärspänningar på magnetkretsen kan inte en utan flera sekundärlindningar lokaliseras.

VT-kopplingskretsar

Instrumenttransformatorer används för att mäta linjära och/eller fas primära kvantiteter. För att göra detta inkluderar strömspolar mellan:

• linjeledare för styrning av linjespänningar;

• buss eller tråd och jord för att ta fasvärdet.

Ett viktigt skyddselement för att mäta spänningstransformatorer är jordningen av deras hus och sekundärlindningen. Försiktighet ges till det eftersom när den primära lindningsisoleringen går sönder till höljet eller till de sekundära kretsarna, kommer potentialen för höga spänningar att uppstå i dem, vilket kan skada människor och bränna utrustning.

Avsiktlig jordning av höljet och en sekundärlindning leder denna farliga potential till jord, vilket förhindrar fortsatt utveckling av olyckan.

1. Elektrisk utrustning

Ett exempel på anslutning av en transformator för mätning av spänning i ett 110 kilovolt nätverk visas på bilden.

Det betonas här att matningsledningen för varje fas är ansluten med en gren till terminalen på primärlindningen på dess transformator, belägen på ett gemensamt jordat armerad betongstöd, upphöjt till en höjd som är säker för elektrisk personal.

Kroppen på varje mät-VT med den andra terminalen på primärlindningen är jordad direkt på denna plattform.

Utgångarna från sekundärlindningarna är monterade i en anslutningslåda som är placerad i botten av varje VT. De är anslutna till ledarna för kablarna som samlats i en elektrisk distributionslåda som ligger i närheten på en höjd som är lämplig för service från marken.

Den växlar inte bara kretsen, utan installerar också automatiska strömbrytare på sekundära spänningskretsar och strömbrytare eller block för att utföra driftsomkoppling och utföra säkert underhåll av utrustning.

Spänningsskenorna som samlas här matas till reläskyddet och automationsanordningarna med en speciell strömkabel, som ställs på ökade krav för att minska spänningsförlusterna. Denna mycket viktiga parameter för mätkretsar behandlas i en separat artikel här — Förlust och spänningsfall

Kabeldragningar för mätning av VT skyddas också av metalllådor eller armerade betongplattor från oavsiktlig mekanisk skada, precis som CT.

Ett annat alternativ för att ansluta en spänningsmättransformator av NAMI-typ, placerad i en 10 kV nätcell, visas på bilden nedan.

Spänningstransformatorn på högspänningssidan är skyddad av glassäkringar i varje fas och kan separeras från det manuella ställdonet från matningskretsen för prestandakontroller.

Varje fas i det primära nätverket är ansluten till motsvarande ingång på matningslindningen. Ledarna för de sekundära kretsarna förs ut med en separat kabel till kopplingsplinten.

2. Sekundärlindningar och deras kretsar

Nedan finns ett enkelt diagram för anslutning av en transformator till matningskretsens nätspänning.

Denna design finns i kretsar upp till och med 10 kV. Den är skyddad på varje sida av säkringar med lämplig effekt.

I ett 110 kV-nätverk kan en sådan spänningstransformator installeras i en fas av bypass-bussystemet för att ge synkron styrning av de anslutna anslutningskretsarna och SNR.

På sekundärsidan används två lindningar: huvud och extra, som säkerställer implementeringen av det synkrona läget när strömbrytarna styrs av blockkortet.

För att ansluta spänningstransformatorn till två faser av bypass-bussystemet vid styrning av strömbrytarna från huvudkortet, används följande schema.

Här läggs vektorn «uk» till den sekundära vektorn «kf» som bildas av det tidigare schemat.

Följande schema kallas "öppen triangel" eller ofullständig stjärna.

Det låter dig simulera ett system med två- eller trefasspänningar.

Att ansluta tre spänningstransformatorer enligt helstjärnschemat har de största möjligheterna. I det här fallet kan du få både alla fas- och linjespänningar i sekundärkretsarna.

På grund av denna möjlighet används detta alternativ vid alla kritiska transformatorstationer, och sekundärkretsarna för sådana VT skapas med två typer av lindningar som ingår enligt stjärn- och deltakretsen.

De givna systemen för att slå på spolarna är de mest typiska och långt ifrån de enda. Moderna mättransformatorer har olika möjligheter och vissa justeringar har gjorts i konstruktionen och anslutningsschemat för dem.

Noggrannhetsklasser för spänningsmätande transformatorer

För att fastställa fel i metrologiska mätningar styrs VT av en ekvivalent krets och ett vektordiagram.

Denna ganska komplexa tekniska metod gör det möjligt att bestämma felen för varje VT-mätning i termer av amplitud och avvikelsevinkel för sekundärspänningen från primärspänningen och att bestämma noggrannhetsklassen för varje testad transformator.

Alla parametrar mäts vid nominella belastningar i de sekundära kretsarna för vilka VT skapas. Om de överskrids under drift eller inspektion, kommer felet att överstiga värdet på det nominella värdet.

Mätspänningstransformatorer har 4 klasser av noggrannhet.

Noggrannhetsklasser för spänningsmätande transformatorer

Noggrannhetsklasser för VT-mätning Maximala gränser för tillåtna fel FU,% δU, min 3 3,0 ej definierad 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Klass nr 3 används i modeller som arbetar i reläskydd och automationsanordningar som inte kräver hög noggrannhet, till exempel för att utlösa larmelement för förekomsten av fellägen i kraftkretsar.

Den högsta noggrannheten på 0,2 uppnås av instrument som används för kritiska högprecisionsmätningar vid installation av komplexa enheter, genomförande av acceptanstester, inställning av automatisk frekvenskontroll och liknande arbete. VT med noggrannhetsklasserna 0,5 och 1,0 installeras oftast på högspänningsutrustning för överföring av sekundärspänning till elcentraler, styr- och reglermätare, reläuppsättningar av förreglingar, skydd och kretssynkronisering.

Kapacitiv spänningsdragningsmetod

Principen för denna metod består i omvänt proportionell utlösning av spänning på en krets av kondensatorplattor med olika kapaciteter kopplade i serie.

Efter att ha beräknat och valt märkvärdena för kondensatorerna anslutna i serie med buss- eller linjefasspänningen Uph1, är det möjligt att erhålla på slutkondensatorn C3 sekundärvärdet Uph2, som tas bort direkt från behållaren eller genom en transformatoranordning ansluten till underlätta inställningar med justerbart antal spolar.

Prestandaegenskaper för mätspänningstransformatorer och deras sekundära kretsar

Installationskrav

Av säkerhetsskäl måste alla VT sekundära kretsar skyddas. automatsäkring typ AP-50 och jordad med en koppartråd med ett tvärsnitt på minst 4 mm kvm.

Om ett dubbelbusssystem används i transformatorstationen, måste kretsarna för varje mättransformator anslutas genom reläkretsen för repeterarna i frånskiljarpositionen, vilket utesluter samtidig spänningstillförsel till en reläskyddsanordning från olika VT.

Alla sekundära kretsar från terminalnoden VT till reläskydds- och automationsanordningarna måste utföras med en strömkabel så att summan av strömmarna för alla kärnor är lika med noll. För detta ändamål är det förbjudet:

• separera samlingsskenorna «B» och «K» och kombinera dem för gemensam jordning;

• anslut buss "B" till synkroniseringsenheter genom omkopplarkontakter, omkopplare, reläer;

• koppla om «B»-bussen för räknarna med RPR-kontakterna.

Driftsväxling

Allt arbete med operativ utrustning utförs av specialutbildad personal under överinseende av tjänstemän och enligt växlingsformulären. För detta ändamål installeras strömbrytare, säkringar och automatiska strömbrytare i spänningstransformatorns kretsar.

När en viss del av spänningskretsarna tas ur drift måste metoden för att verifiera den vidtagna åtgärden anges.

Periodiskt underhåll

Under drift utsätts transformatorernas sekundära och primära kretsar för olika inspektionsperioder, vilka är kopplade till den tid som förflutit sedan enheten togs i drift och inkluderar en annan omfattning av elektriska mätningar och rengöring av utrustningen av specialutbildad reparationspersonal .

Det huvudsakliga felet som kan uppstå i spänningskretsar under deras drift är förekomsten av kortslutningsströmmar mellan lindningarna. Oftast händer detta när elektriker inte arbetar noggrant i befintliga spänningskretsar.

I händelse av en oavsiktlig kortslutning av lindningarna stängs skyddsomkopplarna i anslutningslådan på mät-VT av, och spänningskretsarna som förser kraftreläer, uppsättningar av förreglingar, synkronism, avståndsskydd och andra enheter försvinner.

I detta fall är falsk aktivering av befintliga skydd eller funktionsfel i deras funktion vid fel i primärslingan möjlig. Sådana kortslutningar måste inte bara elimineras snabbt, utan även inkludera alla automatiskt inaktiverade enheter.

Ström- och spänningsmättransformatorer är obligatoriska i varje elstation. De är nödvändiga för tillförlitlig drift av reläskydds- och automationsanordningar.