Измерительные трансформаторы напряжения (Лабораторная работа № 5)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№5

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы:

1) изучить конструкции основных типов трансформаторов напряжения;

2) изучить электрические схемы трансформаторов напряжения и принципы их работы;

3)получить навыки практического использования датчиков напряжения в электроустановках.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с экспонатами стенда "Измерительные трансформаторы напряжения" и выявить особенности конструкции различных типов трансформаторов напряжения.

2. Изучить камеру КСО-272, служащую для подключения трансформатора напряжения к сборным шинам 10 кВ.

3. Подготовить ответы на контрольные вопросы по рекомендуемой литературе. Составить краткий отчет и подобрать соответствующие наглядные пособия для защиты лабораторной работы.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Трансформатор  напряжения  (ТН) предназначен преобразования высокого напряжения в низкое стандартных знамен (100, 100/В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. ТН изолируют (отделяют) измерительные приборы и реле от высокого напряжения обеспечивая безопасность их обслуживания.

По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные ТН незначительно отличаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с последними, мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы ТН приближается к режиму холостого хода Размыкание вторичной обмотки ТН не приводит к опасным последствиям.

Схема включения однофазного ТН показана на рис. 1: первичная обмотка включена на напряжение U₁, а ко вторичной обмотке (U₂) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. На напряжение до 35 кВ ТН, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повреждении ТН не стал причиной развития аварии. На напряжение 110 кВ и выше предохранители не устанавливаются, так как повреждение таких ТН происходит редко. Включение и отключение ТН производятся разъединителями.

Рис. 1. Схема включения трансформатора напряжения:

1 - первичная обмотка; 2 - магнитопровод; 3 - вторичная обмотка

Для защиты ТН от тока короткого замыкания во вторичных цепях устанавливают съемные трубчатые предохранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливают в том случае, если ТН не питает быстродействующие защиты, так как защиты могут ложно срабатывать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки.

Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадания высокого напряжения на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяются к заземлению.

Трансформаторы напряжения различаются:

по роду тока – переменного и постоянного;

по числу фаз - однофазные и трехфазные;

по числу обмоток - двухобмоточные и трехобмоточные (для защиты линии от замыкания на землю трансформаторы кроме основной вторичной имеют дополнительную вторичную обмотку);

по классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешностей;

по способу охлаждения - сухие (с естественным воздушным охлаждением) и масляные (с естественным масляным охлаждением );

по способу установки - для внутренней установки, для наружной и для комплектных распределительных устройств.

Трансформаторы напряжения характеризуются:

1. Номинальным первичным напряжением U_1н - самым высоким из стандартных напряжений (линейное), при котором должен работать ТН. Кроме того, ТН должен неограниченно долго работать и при напряжении, превышающем номинальное значение от 5 до 20 %, это напряжение называется наибольшим рабочим напряжением.

2. Номинальным вторичным напряжением U_2н - напряжением, на которое рассчитаны приборы, присоединяемые ко вторичной обмотке. Номинальные напряжения основных вторичных обмоток должны быть 100 для однофазных ТН, включаемых на напряжение между фазами, и 100/ В для однофазных ТН, включаемых на напряжение между фазой и землей.

3. Номинальным коэффициентом трансформации k = U_1н/ U_2н = w_lH/w₂H, где w - число витков. При напряжении U_2нна зажимах вторичной обмотки первичное напряжение будет U₁=kU₂. Шкалы измерительных приборов, присоединяемых к вторичной обмотке ТН, градуируют в значениях первичного напряжения, т.е. kU₂

4. Нагрузкой ТН - суммарной полной мощностью, потребляемой приборами, подключенными ко вторичной обмотке  S_2н = U²_2н /Z_2н, где S_2н - нагрузка ТН, ВА; Z_2H = - полное сопротивление цепи, присоединенной к зажимам вторичной обмотки, Ом; R_2ни X_2н - активное и индуктивное сопротивление цепи, Ом.

5. Погрешностью ТН, обусловленной потерями мощности в магнитопроводе и обмотках . Вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180°, что определяет угловую погрешность. В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3. Класс точности существенно зависит от вторичной нагрузки ТН, при увеличении которой погрешность возрастает. Поэтому для работы в необходимом классе точности надо строго соблюдать ограничения по допустимой вторичной нагрузке.