close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лекция 5 Трансформаторы напряжения

код для вставкиСкачать
Трансформаторы
напряжения
© Ставропольский государственный
аграрный университет
Ставрополь, 2010
Первичные измерительные преобразователи
напряжения
К измерительным органам воздействующая
величина – напряжение – обычно подводится от
первичных измерительных преобразователей
напряжения. Они, как и первичные измерительные
преобразователи тока, обеспечивают изоляцию
цепей напряжения измерительных органов от
высокого напряжения и позволяют независимо от
номинального первичного напряжения получить
стандартное значение номинального вторичного
напряжения U2ном=100 В. Распространенной
разновидностью первичного измерительного
преобразователя напряжения является
измерительный трансформатор напряжения.
Особенностью измерительного
трансформатора напряжения является
режим холостого хода (близкий к
холостому ходу) его вторичной цепи
B
.
I1
А .
/
U1
.
Ф TV
W1
W2
KV
.
I2
.
U2
X
Первичная обмотка трансформатора TV с числом
витков W1 включается на напряжение сети U1. Под
действием напряжения по обмотке W1 проходит ток
намагничивания Iнам, который создает в
магнитопроводе магнитный поток Ф. Магнитный
поток, в свою очередь, наводит в первичной W1 и
вторичной W2 обмотках ЭДС с действующими
значениями соответственно Е1 = 4,44·f·W1·Ф;
Е2 =4,44·f·W2·Ф. Отсюда
KV
Е1
Е2
B
W1
W2
(1)
.
I1
А .
/
U1
.
Ф TV
W1
W2
.
I2
.
U2
X
Отношение W1/W2 называется
коэффициентом трансфармации и
обозначается КU В режиме холостого
хода ток I2=0, а ток в первичной обмотке
I1=Iнам При этом U2=Е2 и напряжение U1
незначительно отличается от ЭДС Е1
Поэтому
КU
W1
W2
U1
U2
(2)
Отношение W1/W2 называется
коэффициентом трансформации и
.обозначается КU В режиме холостого хода ток
I2=0, а ток в первичной обмотке I1=Iнам При
этом U2=Е2 и напряжение U1 незначительно
отличается от ЭДС Е1 Поэтому
КU
W1
W2
U1
U2
(2)
Схема замещения трансформатора
напряжения
А
./
I1
/
Z
1
./
U 1 Z нам
X
.
I2
. /Z 2 .
I намU 2
а
Векторная диаграмма трансформатора
напряжения
U 1
U
I1 Z 1
I2 Z 2
Е 1 Е 2
U 2
I2
I1
Iнам
Ф
Работа трансформатора с
U нагрузкой Zн (в виде,
I Z например, реле
напряжения KV)
Е Е
сопровождается
прохождением тока I2 и
увеличением (по
сравнению с холостым
ходом) тока I/1. Эти токи
создают падение
напряжения ΔU в
первичной и вторичной
обмотках, вследствие
чего U U U
.
1
1
1
2
1
1
U
I2 Z 2
2
U 2
I2
I1
I нам
Ф
Из векторной диаграммы следует,
что вторичное напряжение
отличается от приведенного
первичного U1 как по значению на
ΔU, так и по фазе на угол δ.
Поэтому трансформатор имеет две
погрешности: погрешность
U
f напряжения U 100 % , или
вследствие незначительности угла
K U U
f
100 %
δ
(3)
U
угловую погрешность, которая
определяется углом δ между
векторами напряжений U1 и U2.
U 1
U
I1 Z 1
I2 Z 2
Е 1 Е 2
U
1
U
2
U
1
U 2
I2
I1
Iнам
1
Ф
Значения погрешностей трансформатора
напряжения определяются падением напряжения
ΔU, которое увеличивается с ростом вторичной
нагрузки (тока I2). Вместе с ним возрастают и
погрешности. Поэтому нормальным режимом
работы трансформатора напряжения является
режим, близкий к холостому ходу.
В условиях эксплуатации трансформатор
напряжения может работать с различными
погрешностями. В зависимости от погрешностей по
ГОСТ 1983–77Е установлены четыре класса
точности: 0,2; 0,5; 1 и 3 соответственно
погрешностям напряжения fU в процентах.
Номинальная мощность трансформатора отнесена к
определенному классу точности.
Однако по условию нагрева он может
допускать перегрузки в несколько раз, выходя
при этом из заданного класса точности.
Начала и концы обмоток трансформатора
напряжения TV маркируются в соответствии с
правилом, которое изложено при
рассмотрении трансформаторов тока.
. Принято обозначать: А – начало первичной
обмотки, а – начало вторичной обмотки; X –
конец первичной обмотки, х – конец
вторичной обмотки.
B
.
I1
А .
/
U1
Х
.
Ф TV
W1
W2
KV
.
I2
а
.
U2
x
Для трансформаторов напряжения, как и для
трансформаторов тока, в зависимости от
принятого положительного направления тока
и напряжения можно построить векторные
диаграммы с совпадающими или
противоположно направленными векторами
вторичного U2 и приведенного первичного U1
напряжений. При этом погрешности не
учитываются. Для анализа действий
релейной защиты и автоматики более
удобной является векторная диаграмма с
совпадающими векторами U2 и U/1.
Рассмотренные соотношения и векторная
диаграмма характерны и для вторичных
измерительных трансформаторов
напряжения, которые, как правило, входят в
измерительную часть устройств защиты,
автоматики и телемеханики.
Измерительные органы, в частности
измерительные реле напряжения,
включаются на фазные и междуфазные
напряжения, а также на напряжения нулевой
и обратной последовательностей. Для
получения этих напряжений используются
однофазные или трехфазные трансформаторы
напряжения и фильтры напряжения
обратной последовательности.
Трансформаторы в этом случае имеют
различные схемы соединения обмоток, при
выполнении которых придерживаются
следующих правил: в случае включения
первичных обмоток на фазные напряжения
их начала присоединяются к
соответствующим фазам, а концы
объединяются и соединяются с землей; при
включении первичных обмоток на
междуфазные напряжения их начала
присоединяются к предыдущим, а концы – к
последующим фазам в порядке их
электрического чередования.
Включение однофазного трансформатора
напряжения.
Первичная обмотка трансформатора
включается на напряжение двух любых фаз.
Такая схема применяется в тех случаях, когда
достаточно иметь одно междуфазное
напряжение, например напряжение Ubc.
Схема соединения обмоток трансформаторов
напряжения в открытый треугольник.
Первичные обмотки двух однофазных
трансформаторов напряжения включаются
на два любых междуфазных напряжения.
Вторичные обмотки соединяются
последовательно. Такая схема дает
возможность включать реле на все
междуфазные напряжения (реле KV1–KV3) и
на напряжения фаз по отношению к нулевой
точке системы междуфазных напряжений.
В последнем случае включение можно
выполнить тремя реле, обмотки которых
имеют равные сопротивления и
соединены в звезду (реле KV4–KV6).
Схема соединения двух однофазных
трансформаторов в открытый
треугольник является наиболее
распространенной. Она не может
применяться в тех случаях, когда
необходимо иметь фазные напряжения
относительно земли.
Схема соединения обмоток
трансформаторов напряжения в звезду
Эта схема, как и рассмотренная схема
соединения обмоток в открытый
треугольник, дает возможность включать
реле на любые междуфазные напряжения
(реле KV1–KV3) и на напряжения фаз
относительно нулевой точки системы (реле
KV4–KV6), а также по отношению к земле, т.
е. на любые фазные напряжения (реле KV7–
KV9).
Рассматриваемую схему можно выполнить
посредством трех однофазных
трансформаторов напряжения или одного
трехфазного пятистержневого. Применение
трехфазных трехстержневых
трансформаторов напряжения в данном
случае не допускается в связи с тем, что при
замыкании на землю в сети по первичным
обмоткам трансформатора через его
заземленную нейтраль проходят большие
токи намагничивания нулевой
последовательности и трансформатор сильно
перегревается.
Схема соединения обмоток
трансформаторов напряжения в фильтр
напряжения нулевой последовательности.
Напряжения отдельных последовательностей
можно выделить из полных фазных
напряжений посредством фильтров
напряжений симметричных составляющих.
Так, для получения напряжения нулевой
последовательности Uo первичные обмотки
трансформаторов должны соединяться в
звезду с заземленной нейтралью. Полученные
при этом вторичные фазные напряжения
суммируются путем соединения вторичных
обмоток в разомкнутый треугольник, к
которому подключается реле. Напряжение на
обмотке реле U U U U 3U
A
Р
B
KU
C
0
KU
При отсутствии в полных фазных
напряжениях составляющих нулевой
последовательности напряжение на выходе
разомкнутого треугольника близко к нулю. В
связи с погрешностью трансформаторов
напряжения, наличием в первичных
напряжениях гармонических, кратных трем,
и по другим причинам на зажимах
разомкнутого треугольника в нормальном
режиме возникает напряжение небаланса,
которое обычно не превышает Uнб = 3÷4 В
(при замыкании на землю максимальное
напряжение на зажимах фильтра 3Umax=
100B).
Обычно трансформаторы напряжения
изготовляют с двумя вторичными
обмотками, одну из которых можно
использовать в схеме соединения звезды, а
другую – разомкнутого треугольника
В системах с заземленной нейтралью
напряжение на зажимах разомкнутого
треугольника при замыкании на землю не
превышает фазного Uф, а в системах с
изолированной нейтралью оно может
достигать 3Uф. Поэтому номинальное
вторичное фазное напряжение обмоток,
соединяемых в треугольник, принимается
равным U2ном = 100 В, если трансформатор
устанавливается в системе с заземленной
нейтралью, и равным = 100/3В, если
трансформатор устанавливается в системе с
изолированной или заземленной через
дугогасящий реактор нейтралью.
Выполнение вторичных цепей
трансформаторов напряжения и контроль за
их состоянием.
Исходя из требований техники безопасности
вторичные обмотки трансформаторов
напряжения в установках напряжением 500 В
и выше должны обязательно заземляться.
Предохранители с первичной стороны
трансформаторов напряжения не защищают
их от перегрузок и коротких замыканий в их
вторичных цепях.
Поэтому все незаземленные провода,
подключаемые к вторичным обмоткам
трансформаторов напряжения,
соединяются с ними через
низковольтные плавкие предохранители
или малогабаритные автоматы, которые
являются более быстродействующими;
они надежнее и удобнее
предохранителей.
Перегорание предохранителей или
срабатывание автоматов и возможные
обрывы в цепях напряжения могут повлечь
за собой неправильное действие некоторых
устройств защиты и автоматики. Поэтому они
должны снабжаться специальными
устройствами, автоматически выводящими
их из действия при нарушениях цепей
напряжения. В тех случаях, когда указанные
нарушения непосредственно не приводят к
неправильной работе устройств защиты и
автоматики, достаточна сигнализация об
исчезновении напряжения.
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
237
Размер файла
692 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа