Лабораторная работа №2. Измерительные трансформаторы напряжения

Отчет по лабораторной работе №2

По дисциплине: «Основное и вспомогательное оборудование электрических станций подстанций»

на тему: «Измерительные трансформаторы напряжения»

Выполнил: Дилдабек А.,

Исламбакиева З.,

Кумисбекова Б.,

Титимова Д.

Группа: БЭ-11-11

Проверил:

к.т.н., доц. Михалкова Е.Г.

Алматы 2014

Лабораторная работа №2. Измерительные трансформаторы напряжения

Цель работы: изучение конструкций различных трансформаторов напряжения, схем их включения и проведение некоторых испытаний, предусматриваемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ).

1.1 Характеристики и векторная диаграмма измерительных трансформаторов напряжения

В электроэнергетических установках ИТН применяются для включения в их вторичную цепь параллельных обмоток приборов контрольно–измерительных систем, устройств синхронизации, релейной защиты, автоматики, для контроля изоляции и других целей.

Подключаемые приборы различаются назначением, потребляемой мощностью, коэффициентом мощности, местом установки, требованиями к надежности и точности измерений.

Рисунок 1 - Векторная диаграмма измерительного трансформатора напряжения (ИТН)

При построении диаграммы приняты следующие условности : векторы и изображены повернутыми на 180^0, величины со штрихом, а именно: , , , приведены к первичной обмотке.

Поэтому для разных участков главной схемы электрических соединении – генераторов, трансформаторов, сборных шин и. т. п.- в зависимости от условий и назначения выбираются включаемые по разным схемам один или несколько однофазных или трехфазных ИТН. На небольших подстанциях ИТН иногда служат для питания осветительной сети.

В принципе ИТН – это небольшой силовой трансформатор, работающий в режиме, близком к режиму холостого хода. Для идеального ИТН (без потерь и погрешностей) коэффициент трансформации приблизительно равен отношению чисел витков

(1)

поэтому

(2)

Номинальное вторичное напряжение обычно равно 100В или 100/ В. Шкалы подключаемых приборов градуируются по первичному напряжению.

У реальных ИТН возникают погрешности изменения из-за потерь в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи и из-за нагрева обмоток, эти погрешности снижают точность измерений.

Погрешность напряжения (в процентах) определяется выражением

(3)

Угловая погрешность определяется углом δ между векторами первичного и повернутого на 180⁰ вторичного напряжения.

Векторная диаграмма ИТН представлена на рисунке 10.

Для снижения погрешностей применяются сердечники с возможно меньшим магнитным сопротивлением, уменьшается индукция в магнитопроводах, магнитное рассеяние, плотность тока в обмотках.

Класс точности существенно зависит от вторичной нагрузки ИТН, при увеличении которой он снижается. Нагрузка (мощность) однофазного ИТН (в вольт – амперах) определяется выражением

(4)

или

(5)

где U – номинальное напряжение вторичной обмотки, В;

I- ток вторичной обмотки, А;

∑ Р = S cos φ – суммарная активная мощность;

∑ Q = S sin φ-суммарная реактивная мощность;

z = - полное сопротивление вторичной цепи, Ом;

r = z cos φ – активное сопротивление вторичной цепи;

х = z sin φ – реактивное сопротивление вторичной цепи.

С увеличением числа включенных приборов сопротивление вторичной цепи уменьшается, а нагрузка ИТН увеличивается.

2 Порядок выполнения работы

2.1 Изучение конструкции ТН

В данном пункте работы необходимо:

1) Записать паспортные данные следующих ТН: НОМ-6, НОМ-10, HTМK-6, НТМИ-6, И-50.

2) Ознакомиться и изучить конструкции перечисленных выше ТН. Обратите внимание на тип магнитопровода, количество и размещение обмоток трансформатора, изоляцию обмоток, выводы и маркировку выводов с низкой и высокой стороны, схемы соединения обмоток (для 3-х фазных ТН), бак с маслом и его заземление.

3.4.2 Проверка полярности выводов ТН

Для правильного подключения к вторичной обмотке ТН обмоток ваттметров, счетчиков электроэнергии и т.п. необходимо знать по­лярность зажимов обмоток ТН.

Все ТН должны иметь четкие обозначения выводов. На отечест­венных ТН однополярные выводы обозначаются одинаковыми буквами, прописными со стороны высокого напряжения и строчными со стороны низкого напряжения.

На однофазных ТН выводы обмотки со стороны высокого напря­жения обозначаются:

А - начало обмотки, X - конец обмотки.

Однополярные с ними выводы низкого напряжения соответствен­но "а" и "х".

У трехфазных пятистержневых ТН со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" - "разомкнутый треугольник" ( ) выводы со стороны высокого напряжения обозначаются: А, В, С, О и со сторо­ны низкого напряжения соответственно а, в, с, о а выводы обмоток соединенной в разомкнутый треугольник обозначаются "а_д" и "х_д".

Для определения полярности выводов или проверки правильнос­ти их обозначения наиболее удобным является способ гальванометра, при котором необходимо иметь источник постоянного тока ( ), однополюсный выключатель и гальванометр или любой измерительный прибор магнитоэлектрической системы с обозначением полярности вы­водов.

Для выполнения данного пункта нa панель стенда выведены вы­воды обмоток однофазного ТН типа HOM-6: 6000/l00B.

В данном пункте студент должен:

1) Определить правильность обозначения выводов НОМ-6. Для этого подключить выводы обмоток НОМ-6 к поляриметру по схеме рисунка 11. При кратковременном замыкании цепи первичной обмотки НОМ-6 кнопкой “К” во вторичной обмотке индуктируется ЭДС, направление которой зависит от того, к каким выводам подключен контрольно-измерительный прибор. Если стрелка прибора отклоня­ется вправо от среднего положения, то полярность обозначения соответствует изображенной на рисунке 3.2. Если отклонение влево, то следует изменить полярность на одной из обмоток (следует пом­нить, что при размыкании кнопки "К" направление отклонения стрел­ки прибора будет противоположным).

Рисунок 2 – Определение полярности ТН методом гальванометра

2) При известном обозначении выводов И-60 определить полярность выводов обмотки низкого напряжения НН а₂ и х₂ трансформатора НОМ-6 по схеме рисунка 11.

3 Определение погрешности и коэффициента трансформации

Определение коэффициента трансформации ТН и его погрешнос­ти производятся непосредственным измерением и расчетом с помо­щью формул.

3..1 Снятие характеристики

а) Собрать схему по рисунку 3.4, где АП-1 - автоматический выключатель типа АП-50.

Примечание: на панель лабораторного стенда выведены выводы об­моток низкого напряжения трансформаторов напряжения ТН_x (НОМ-6) и ТН₀ (И-50). Высоковольтная часть схемы собрана за панелью.

б) В режиме х.х (при включенном В) плавным регулированием (при помощи ЛАТРа) для испытуемого ТН_х снять и построить зависимость

Зависимость снять при от 4800 до 6300 В через 300В. Полученные данные занести в таблицу 3.2.

Рисунок 3-Определение погрешности и коэффициента трансформации

Т а б л и ц а 1 - Погрешности и коэффициент трансформации ТН при холостом ходе

Показание V1 , В
U1 - показание V1, умноженное на 60 В
U2, В
K = U1/ U2	61,54					60,6
	-2,5			-1,052	-2	-0,952

Рисунок 4 –График зависимости U2=f(U1)

Т а б л и ц а 2 – Погрешности ТН при различных нагрузках

U2 при хх ТНх, S2, ВА
25ВА	U1, В
U2, В	94,5	99,5
K	1,006	1,006	1,01
,%	0,07	-1,01	-0,04
50ВА	U1, В
U2, В	94,3	99,2	103,5
K	1,007	1,008	1,014
,%	0,04	-0,0064	-0,049
75ВА	U1, В
U2, В	94,1		103,5
K	1,01	1,01	1,014
,%	0,043	0,01	-0,049
200ВА	U1, В
U2, В
K	1,011	1,02	1,019
,%	0,0035	-0,04	-0,0041
300В:А	U1, В
U2, В	93,8	97,4	102,8
K	1,013	1,027	1,021
,%	0,02	0,03	-0,039

Теперь строятся зависимости U1=f(U2)

при S=25ВА

	94,5
	99,5

при S=50ВА

	94,3
	99,2
	103,5

при S=75ВА

	94,1
	103,5

при S=200ВА

при S=300ВА

	93,8
	97,4
	102,8

Заключение

В данной лабораторной работе мы научились строить векторные диаграммы измерительных ТН. При известных обозначениях выводов И-60 определили полярность выводов обмотки низкого напряжения НН. Также изучили конструкцию различных трансформаторов напряжения, схем их включения и проведение некоторых испытаний, предусматриваемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ).

ТН предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Список литературы

1.Л.Д.Рожкова, Л.К.Карнеева., Т.В.Чиркова. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Учебник для вузов.-М.:Издательский центр «Академия», 2004.-448 с.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Учебник для вузов. 2-изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-310 с.

3. Электрическая часть станций и подстанций. / Под ред. Васильева А.В. Учебник для вузов. 2-изд. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-210 с.

4. Электротехнический справочник. / Под ред. Орлова И.Н. и др. 7-изд. т 3, кн1. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 429 с.

5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 315 с.