Трансформатор напряжения – предназначен для понижения первичного напряжения до значений удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерений и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Используется в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц с номинальными напряжениями от 0,22 до 750 кВ.
Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)
Принцип работы
Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и 1-ой или 2-х вторичных обмоток(конструкцию конкретного устройства можно посмотреть в паспорте или каталоге от производителя).
В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности по:
- амплитуде,
- углу.
Измерительный трансформатор напряжения по принципу работы не отличается от силового понижающего трансформатора или от трансформатора тока.
Ещё раз опишем работу трансформатора тока. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток, который пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то по ней начнёт течь ток, который возникает из-за действия ЭДС(электродвижущая сила). ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе.
Принцип работы трансформатора
Такие устройства работаю только на переменном напряжение. Если на ТН подавать постоянное напряжение, т.к. ЭДС не будет создаваться постоянным магнитным потоком.
Как выбрать понижающий трансформатор
Реактивную мощность в вар. Опыт короткого замыкания Опыт «короткого» замыкания проводится при пониженном напряжения питания, так как ток в обмотках трансформатора может превысить номинальные значения при повышении напряжения.
Но последние векторы не могут дать замкнутого равностороннего треугольника. Соединение треугольник — треугольник дает возможность не прерывать работы линии при порче одной из фаз, если трансформирование происходит помош,ью трех однофазных или одного броневого трехфазного трансформатора, В этих случаях просто отключают пострадавший трансформатор или пострадавшую обмотку, не отключая двух других от линии.
Например, стандартами: Дело касается коэффициента трансформации. Первичная обмотка выполняется с большим сечением и меньшим количеством витков чем вторичная, часто выполняется в виде проходной шины.
Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Необходимо заметить, что и при заземленной нейтрали изоляция может подвергнуться действию напряжения, большего, чем фазное, если заземление нейтрали осуществляется через сопротивление. Особенностью первичной трансформаторной обмотки является последовательное включение в измеряемую электрическую цепь.
Одновитковые модели токовых трансформаторов представлены разновидностями, не имеющими индивидуальную первичную обмотку или с наличием индивидуальной обмотки первичного типа. В схеме на рис.
При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением «холостого хода» оказывается перегруженным. Трансфоматоры тока- устройство и сборка схемы.
Расшифровка ТН
Расшифровка маркировки:
- Н — трансформатор напряжения;
- Т — трёхфазный;
- О — однофазный;
- С — сухой;
- М — масляный;
- К — каскадный либо с коррекцией;
- А — антирезонансный;
- Ф — в фарфоровом корпусе;
- И — контроль Изоляции;
- Л — в литом корпусе из эпоксида;
- ДЕ — с ёмкостным делителем напряжения;
- З — с заземляемой первичной обмоткой.
Также читайте: Однофазный масляный трансформатор — ОМП
Коэффициент трансформации
Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз увеличивается или уменьшается первичное значение напряжение.
Формула по вычислению коэффициента трансформации
Вторичное напряжение
Напряжения на вторичной обмотки:
- 100 В,
- 100/√3 В,
- 100/3.
Классы точности
Классы точности:
- 0,1;
- 0,2;
- 0,5 – применяется для измерений;
- 1,0;
- 3,0;
- 3Р или 6Р – предназначены для защиты, управление, автоматика или сигнализация.
Номинальные мощности трансформаторов для любого класса точности следует выбирать из ряда(В·А): 10; 15; 25; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200.
Как проверить трансформатор тока: практические наработки бывалого релейщика
Вернемся к конструкции ТТ и представим все, что способно в нем повредиться и мешать нормальной работе. Это:
- пробой диэлектрического слоя между обмотками, а также на корпус или магнитопровод;
- повреждение изоляции между витками вторичной обмотки, которое приведет к межвитковому замыканию и нарушению коэффициента трансформации;
- перепутывание направления навивки обмоток при монтаже за счет ошибок в маркировке или невнимательности персонала;
- механический износ контактов;
- обрывы провода.
Все проверки ТТ основаны на учете возможности возникновения этих дефектов и призваны обнаружить их появление. Первоначально всегда выполняется внешний осмотр, позволяющий визуально выявить наружные повреждения.
Проверка изоляции трансформатора тока: на что обращать внимание
Собранные полностью токовые цепи должны иметь изоляцию не менее 1 мегаома (МОм). Для ее измерения применяют специальные приборы — мегаомметры. Требования к их конструкции оговорены в технической документации на ТТ. В подавляющем большинстве случаев их выходное напряжение — 1000 вольт.
Измерение изоляции не предназначенными для этих целей приборами, например, современным цифровым мультиметром, выполнять нельзя. У них низкая мощность выходного сигнала. Она не позволит выявить скрытые дефекты.
К измерениям допускается мегаомметр, прошедший метрологическую поверку и испытания изоляции.
Им измеряют электрическое сопротивление:
- корпуса относительно всех обмоток;
- каждой обмотки относительно всех других.
Самый простой и надежный метод прямой проверки ТТ: прогрузка под реальной нагрузкой
Собирается штатная схема включения трансформатора. Его первичная обмотка подключается к силовым цепям, а вторичная — к нагрузке. В обе обмотки устанавливаются точные измерительные приборы: токовые клещи или амперметры.
На силовую цепь подается напряжение так, чтобы по ней протекал ток I1 с величиной от 0,2 до 1,0 номинального значения. Показания приборов снимаются во всех обмотках.
По результатам измерений делят значение тока первичной обмотки на его величину во вторичной: рассчитывают коэффициент трансформации. При совпадении вычисленного Ктт с заданным техническим паспортом делается вывод об исправности ТТ.
При прогрузке трансформатор работает в реальных условиях. По правилам безопасности его вторичная обмотка должна быть заземлена. Не пренебрегайте этим требованием.
Если на ТТ смонтировано несколько вторичных обмоток, то все они до прогрузки должны быть надежно закорочены или подключены к приборам измерения.
Магнитопроводы многих высоковольтных ТТ нуждаются в заземлении. У них на клеммной колодке имеется специальный зажим с соответствующей маркировкой. Это требование тоже нельзя игнорировать.
Прогрузка с амперметром во вторичной цепи не позволяет выявить дефекты, связанные с нарушением полярности подключения обмоток. Но, использование вольтамперфазоиндикатора (ВАФ) с токовыми клещами поможет измерить угол отклонения вектора тока от начала координат, сделать достоверный вывод.
К сожалению, на практике часто довольно сложно воспользоваться методом прогрузки. Поэтому ТТ проверяют иными способами.
Виды и классификации
Основные классификации трансформаторов:
- По числу фаз.
- По наличию или отсутствию заземления вывода,
- По принципу действия.
- По числу ступеней трансформации.
- По наличию компенсационной обмотки или обмотки для контроля изоляции сети.
- По виду изоляции:
- По особенностям конструктивного исполнения.
Старый 3-х фазный масляный ТН
Место установки:
- наружная,
- внутренняя,
- встроенный в силовой трансформатор,
- установка отдельным элементом.
Основные признаки трансформаторов и их обозначения приведены в таблице:
Трёхобмоточный трансформатор следует изготовлять с двумя вторичными обмотками:
- основной,
- дополнительной.
Типы трансформаторов
Есть разные виды понижающих ТН. Привычный и наиболее распространенный — однофазный для сети 220 В. Есть также двух- и трехфазные для 380 В. Самый стандартный состав: две обмотки и шихтованная сердцевина с электротехнической стали.
Отдельные типы ТН снабжены 1 обмоткой — это автотрансформаторы, они также могут понижать/повышать. В таком случае есть как минимум 3 вывода. К одной паре контактов делают подключение 220 В, съем выходного значения — с одной из входных пар клемм и из другой оставшейся свободной. Но во влажных помещениях автотрансформаторы применять нельзя, так как катушки в них соединенные, то есть потребитель также подключен к 220 В.
Схемы подключения
Схемы соединений однофазных ТН:
Схемы соединений трёхфазных ТН:
Схемы и группы соединений обмоток трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов с основной и дополнительной вторичными обмотками
Также читайте: Для чего нужен высокочастотный заградитель
Схемы соединения измерительных трансформаторов напряжения
Схема включения однофазного трансформатора напряжения представлена на рис. 1, а. Предохранители FV1 и FV2 защищают сеть высокого напряжения от повреждений первичной обмотки TV. Предохранители FV3 и FV4 (или автоматические выключатели) защищают TV от повреждений в нагрузке.
Схема соединения двух однофазных трансформаторов напряжения TV1 и TV2 в открытый треугольник (рис. 2). Трансформаторы включены на два междуфазных напряжения, например UAB и UBC. Напряжение на зажимах вторичных обмоток TV всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включается нагрузка (реле).
Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения UAB, UBC и UCA (не рекомендуется присоединять нагрузку между точками а и с, так как через трансформаторы будет протекать дополнительный ток нагрузки, вызывающий повышение погрешности).
Рис. 1. Схема включения измерительного трансформатора напряжения
Рис. 2. Схема соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Схема соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду , приведенная на рис. 3, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV соединяются в звезду. Начала каждой обмотки Л присоединяются к соответствующим фазам линии, а концы X объединяются в общую точку (нейтраль N1) и заземляются.
При таком включении к каждой первичной обмотке трансформатора напряжения (ТН) подводится напряжение фазы линии электропередачи (ЛЭП) относительно земли. Концы вторичных обмоток ТН (х) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки. В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1) жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будут иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки.
Использование переходной испытательной коробки
Установка аппарата:
- монтирование в узел учета эталонного устройства учета;
- ориентирование тока в электрической цепи через токовые петли;
- выключение токовых цепей;
- присоединение фазных проводников на устройстве учета.
Испытательная переходная коробка (КИП) создана для «закоротки» (шунтирования) токовых цепей.
Как передается трехфазный ток
Первичным источником питания в большинстве случаев является электрическая сеть. Ее напряжение представлено в виде синусоиды с частотой 50 Гц. Однако в тех случаях, когда линии электропередачи обладают большой протяженностью, происходит излучение передаваемой энергии в окружающее пространство, что приводит к дополнительным потерям. Поэтому в цепях электропитания высокой мощности применяется трехфазное напряжение.
Для того чтобы уменьшить излучение, сумма напряжений на всех трех фазах в любое время должна быть равна нулю. С этой целью производится сдвиг синусоидального напряжения по фазе в каждом проводе относительно друг друга на 120 градусов. В таком состоянии передача электроэнергии может осуществляться в двух вариантах: с помощью четырех или трех проводов линии передачи. Условные схемы каждого варианта отображены на рисунке.
Четырехпроводная линия позволяет выдавать потребителю два вида напряжения: фазное (220 В) и линейное (380 В). Трехпроводная схема позволяет выдавать лишь линейные напряжения. Формирование линейного напряжения описывается с помощью векторной диаграммы напряжений фаз. При положительном чередовании фаз, они условно увеличиваются по часовой стрелке. Для соединения обмоток трехфазных трансформаторов используются два основных способа – звезда и треугольник.
