Измерительные трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения — одна из разновидностей трансформатора, служащая не для преобразования напряжения основного потока передаваемой мощности, а для гальванической развязки цепей высокого (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.

Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать низковольтные логические цепи защиты и измерительные цепи от высокого напряжения, что в свою очередь позволяет использовать более дешёвое оборудование в низковольтных сетях и удешевляет их изоляцию. Так как трансформатор напряжения не предназначен для перетока через него потоков мощностей, основной режим работы трансформатора

Принцип действия

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения мало отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности: по амплитуде и углу. Трехфазные трансформаторы напряжения выполняются на пятистержневом магнитопроводе, чтобы при коротком замыкании на стороне высокого напряжения суммарный магнитный поток замыкался по стали сердечника (при замыкании по воздуху возникает большой ток, приводящий к перегреву трансформатора). Чем меньше нагружена вторичная обмотка трансформатора напряжения (т.е. чем ближе режим к режиму холостого хода либо, другими словами, чем больше сопротивление цепи вторичной обмотки), тем фактический коэффициент трансформации Кт ближе к номинальному значению. Это особенно важно при подключении ко вторичной цепи измерительных приборов, так как коэффициент трансформации влияет на точность измерений. В зависимости от нагрузки один и тот же трансформатор напряжения может

работать в разных классах точности: 0,5; 1; 3.

Виды трансформаторов напряжения

• Заземляемый трансформатор напряжения — однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть наглухо заземлён, или трёхфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть наглухо заземлена (трансформатор с ослабленной изоляцией одного из выводов - трансформаторы типа НТМИ и НАМИ).
• Незаземляемый трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения.
• Каскадный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно

· соединённых секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток.

· Ёмкостный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, содержащий ёмкостный делитель.

· Двухобмоточный трансформатор — трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку напряжения.

· Трёхобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.

Применение

При наличии нескольких вторичных обмоток в трехфазной системе основные соединяются "в звезду", образуя выходы фазных напряжений a, b, c и общую нулевую точку о, которая обязательно должна заземляться для предотвращения последствий пробоя изоляции со стороны первичной обмотки (на практике чаще всего заземляется фаза "b" обмотки НН трансформатора напряжения). Дополнительные обмотки обычно соединяются по схеме "разомкнутый треугольник" с целью контроля напряжения нулевой последовательности. В нормальном режиме это напряжение находится в пределах 1 - 3 В за счет погрешности обмоток, резко возрастая при аварийных ситуациях в цепях высокого напряжения, что дает возможность простого подключения

быстродействующих устройств релейной защиты и автоматики (для цепей с изолированной нейтралью - обычно на сигнал). Для регистрации земли в сети необходимо заземление нулевого вывода обмотки ВН трансформатора напряжения (для прохождения гармоник нулевой последовательности).

Особенности работы трансформаторов напряжения регламентируются главой 1.5 Правил устройства электроустановок. Так, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5 % при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков. Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5 % номинального напряжения.

Литература

1. Правили технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110-750 кВ. — М.: СПО Союзтехэнерго, 1989.

2. Правила технического обслуживания устройств релейной защиты и электроавтоматики электрических сетей 0,4-35 кВ. — М.: СПО Союзтехэнерго, 1989.

3. Инструкция по проверке и наладке реле тока и напряжения серий ЭТ, РТ, ЭН, РН. — М.: СПО Союзтехэнерго, 1979.

4. Koкoвин В. Е. Реле направлений мощности обратной последовательности. — М.: Энергия, 1970.

5. Алексеев В.С., Варганов Г,П., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.3. Реле защиты. — М : Энергия, 1976.

6. Кузнецов Ф.Д., Белотелов А. К. Техническое обслужива­ние релейной зашиты и автоматики электростанций и элек­трических сетей. Ч.1: Электромеханические реле. — М.: Из-дво НЦ ЭНАС, 1999.