Зачем нужен трансформатор напряжения

Как работает трансформатор напряжения

Владимир Васильев · 20 января 2016 · Обновлено 29 августа 2018

Своим появлением трансформатор обязан английскому ученому Майклу Фарадею. В 1831 году физик описал явление, которое назвал «электромагнитная индукция». Оно заключается в том, что в близко расположенных катушках (обмотках) проявляется ярко выраженная

электромагнитная взаимосвязь. То есть, если в первой катушке (первичной обмотке) создать переменный ток, то во второй катушке (вторичной обмотке) возбуждается напряжение с аналогичной частотой и мощностью, зависящей от многих параметров, которые рассмотрим далее.

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования энергии источника напряжения в напряжение с нужным нам значением (амплитудой). Нужно заметить, что такие трансформаторы работают только с переменным напряжением и его частота остается неизменной.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформаторы напряжения, в силу своей универсальности, необходимы в блоках питания, устройствах обработки сигналов, передающих устройствах, аппаратах передачи электроэнергии и во многом другом оборудовании.

По коэффициенту трансформации эти устройства могут делиться на 3 типа:

трансформатор напряжения понижающий – на выходе устройства напряжение ниже входного (n>1), например, применяется в блоках питания;
повышающий трансформатор – на выходе устройства напряжение выше, чем напряжение на входе (n Как работает трансформатор напряжения?

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения.

Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Трансформа́тор напряже́ния — одна из разновидностей трансформатора, предназначенная не для преобразования электрической мощности для питания различных устройств, а для гальванической развязки цепей высокого напряжения (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.

Источник: https://vi-pole.ru/kak-rabotaet-transformator-naprjazhenija.html

Измерительные трансформаторы

17:31, 06 декабря 2018 1636

Электрическое оборудование нуждается в постоянном контроле — особенно на крупных производствах. Для отслеживания состояния электрооборудования в промышленных компаниях и нужны измерительные трансформаторы. Они помогают регулировать потребление электричества. Общая классификация делит эти устройства на 2 типа – трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Зачем нужны трансформаторы?

Если в оборудовании до 1000 В напряжение измеряют путем подключения вольтметров, то в сетях мощностью выше 6 кВ это недопустимо. Тому есть 2 причины:

Чтобы измерить высокую силу тока, ее нужно предварительно понизить до параметра, который будет восприниматься рамкой стрелочного прибора или электронными преобразователями. Резистивные измерители с задачей справиться не смогут, а уменьшающий трансформатор будет неудобно использовать из-за его громоздкости.
Обмотка проводников должна выдержать среднюю нагрузку электрооборудования. Также необходимо соблюдение промежутков между фазами ПУЭ. Без трансформаторов выполнение этих условий невозможно.

Силу тока перед измерением нужно понижать. Трансформаторы напряжения и тока здесь отлично помогут.

Конструкции и виды трансформаторов

Трансформаторы тока и напряжения выполняют одну функцию, но имеют конструктивные различия.

Устройства напряжения

Независимо от того, для какой силы тока предусмотрена первичная обмотка, вторичная катушка всегда имеет одно напряжение – 100 В. Для счетчика электроэнергии не имеет значения, с какими устройствами «сотрудничать» – 6 кВ, 10 кВ или другими.

Поэтому если для него подходят измерительные трансформаторы напряжения (ТН), в технических характеристиках счетчика указывается 3×100. Это значит, что к одному устройству должно подключаться сразу 3 фазы.

Устройства измерения напряжения по конструкции могут быть 2 видов:

Компонент для преобразования одной фазы помещен в отдельный корпус. Если устройство трехфазное, подключают сразу 3 элемента.
В одном корпусе находится элемент для работы сразу с 3 фазами. Первичные обмотки всех компонентов трехфазного устройства соединены в виде звезды.

Для защиты первичных обмоток служат предохранители. Вторичные обмотки раньше защищались аналогично, сейчас предохранители заменили автоматическими выключателями.

У устройств напряжения несколько вторичных обмоток:

для учетных приборов (точность 0.5);
для измерительных элементов (точность 0.5);
для компонентов релейной защиты (класс 10P);
для рассоединенного треугольника (класс 10P).

Класс точности нужен для фиксации измерений. Но здесь важно учитывать, что измерительная обмотка будет работать в указанном классе точности, если нагрузка на нее не превышена. Поэтому на приборе обязательно прописывается допустимая мощность.

Устройства тока

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) тоже оборудованы первичной и вторичной обмотками. Однако есть некоторые отличия:

первичный слой может иметь одну или несколько закруток, но чаще всего он выглядит, как шина, которая проходит через весь корпус;
у ТТ до 1000 В только одна вторичная катушка, у высоковольтных – минимум две.

Заявленный ток на второй обмотке всегда будет равен 5 А независимо от напряжения, для которого подготовлена первичная катушка. В остальном по принципу работы ТТ аналогичен ТН.

Технические характеристики трансформаторов тока

Наиболее важны следующие характеристики устройств:

Номинальное напряжение. Оно прописывается в киловольтах в техпаспорте оборудования. Цифра может иметь разброс от 0,66 до 1150 кВ.
Заявленный ток на первичной катушке (l1). Зависит от конкретной категории устройства. Допускается разброс от 1,0 до 40000,0 А.
Ток вторичной обмотки (l2). Встречаются значения 1,0 А или 5,0 А. На заказ могут производиться приборы на 2,0 А или 2,5 А.

Еще одним важным значением считают коэффициент трансформации (КТ). Он характеризует взаимоотношения между первичным и вторичным токами. Рассчитывается по формуле КТ=L1/L2. Вычисляемый таким образом коэффициент считается действительным.

Принцип действия трансформаторов

В основе работы трансформаторов лежит закон электромагнитной индукции. Пошаговая расшифровка принципа работы такова:

Из внешней электросети ток отправляется на силовую первичную катушку, где работает с ее сопротивлением. В результате вокруг обмотки возникает магнитный ток.
Это поле улавливается магнитопроводом. Магнитный поток размещается перпендикулярно направлению тока, поэтому потери силы тока во время трансформации минимальны.
Затем начинается пересечение вторичной обмотки, в ходе которого магнитный поток активирует функции, движущие электроток.

Под воздействием электродвижущей силы возникает ток, которому приходится преодолевать полное сопротивление катушки и итогового напряжения. При выходе из вторичной обмотки нагрузка падает.

Варианты маркировки

На корпусе каждого трансформатора есть маркировка с техническими данными. Встречаются такие маркировки:

ТДТН-1600/110. Уменьшающее устройство с трехфазным действием. Снабжено принудительным масляным охлаждением и компонентом РПН. Заявленная мощность – 1600, показатели на обмотке – 110 кВ.
ТМ-100/10. Трансформатор с двойной обмоткой. Предназначен для работы с трехфазной сетью. Процесс охлаждения естественный, работает на масле. Нагрузка меняется посредством ПБВ узла. Допустимая сила – 100 кВА, класс обмотки – 10 кВ.
АТДЦТН-120000/500/110-85. Автотрансформатор для сети с 3 фазами, оснащенный 3 катушками. Искусственная система масляной циркуляции. Есть устройство РПН. Мощность 25 МВА, производительность обмотки – 35 кВ. Используется на электростанциях.
ТРДНС-25000/35-80. Оборудование для подключения к трехфазной электросети. Имеет 2 расщепленные обмотки. Охлаждается путем циркулирования масляной жидкости. Мощность 25 МВА. Класс напряжения – 35 кВ. Конструкция была изготовлена в 1980 году.

Схема подключения трансформатора

Рассмотрим схему подключения оборудования на примере однофазного устройства. Особенно внимательно нужно отнестись к порядку подключения кабелей к клеммам:

К первой клемме присоединяется фазный провод. Он может быть белым, черным или коричневым.
Ко второй клемме подключают фазный провод, который испытывает силовую нагрузку. Цвет кабеля такой же – коричневый, белый или черный.
К третьей клемме крепят нулевой электропровод. Он окрашен в голубой или синеватый цвет.
На четвертую клемму подключается провод «ноль» голубого или синего оттенка.

Такое устройство не требует обеспечения защиты на заземление. На однофазном счетчике есть дополнительные участки для подключения. Они считаются вспомогательными и служат для обеспечения большей эффективности. Также с их помощью можно организовать автоматизированный учет потребляемой электроэнергии.

Как выбрать трансформатор?

При выборе трансформатора учитывайте заявленное напряжение устройства — оно не должно быть ниже, чем в электросети. Для трехфазной электросети в 380 В подойдет ТТ с показателем от 0,66 кВ. Однако на оборудование с мощностью свыше 1000 В его ставить нельзя.

Есть и другие правила:

Сечение кабеля для подсоединения трансформатора к цепи вторичной катушки не должно вызывать превышенные потери. Например, для класса с точностью 0,5 максимально возможные растраты – 0,25%.
В системах коммерческого учета ставят оборудование с высокими разрядами точности и минимальной степенью погрешности.
Возможна установка приборов с превышенным КТ. Но только если при максимальной нагрузке напряжение составит меньше половины от теоретически возможного.

Лучше делать акцент на брендовых марках — скажем, Schneider Electric, ABB. Только тогда можно быть уверенным, что цифры из техпаспорта будут соответствовать действительности.

Источник: https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech_54363.html

Трансформаторы напряжения: устройство, принцип действия, виды

Для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжения электрического тока с помощью силовых трансформаторов повышают до сотен тысяч вольт. Поскольку высокие напряжения очень опасны, то для работы электроприборов используют ток после силового понижающего трансформатора. Однако на всей протяженности ЛЭП установлено множество защитных устройств. Для отделения напряжений цепей этих приборов от потенциалов линий электропередач применяют трансформатор напряжения (ТН).

Приборы этого типа часто используются для безопасного способа подключения измерительных приборов. Задача ТН состоит в преобразовании высоковольтных токов линий (свыше 6 кВ) до безопасного уровня. Применение таких трансформаторов удешевляет эксплуатацию энергосистем за счет снижения затрат на изоляцию оборудования, работающего в низковольтных сетях.

Устройство и принцип действия

Конструктивно ТН особо не отличается от других типов преобразующих устройств. Его устройство:

магнитный сердечник, шихтованный из пластин электротехнической стали;
первичная катушка;
одна или две вторичные обмотки;
защитный кожух (для конструкций уличного типа).

Внешний вид и схематическое изображение изделия смотрите на рис.1. На картинке изображено устройство с одной (основной) вторичной обмоткой. На некоторых моделях есть дополнительная вторичная обмотка, которая может использоваться, например, для подключения приборов измерения.

Рис. 1. Трансформатор напряжения. Строение

Обратите внимание на то, что между выводами первичных обмоток и вторичными катушками отсутствует гальваническая связь. Это главное отличие измерительных трансформаторов от конструкции обычного понижающего трансформатора.

Защитные кожухи изготовляются из разных материалов. В моделях, используемых для обслуживания высоковольтных ЛЭП, применяют диэлектрики, изготовленные из фарфора (рис. 2),

Рис. 2. ТН на 110 кВ

Для охлаждения обмоток таких высоковольтных агрегатов применяют специальные трансформаторные масла.

В сетях средней мощности применяют модели с корпусами на основе эпоксидных смол (рис. 3).

Рис. 3. ТН наружного типа

Трехфазные ТН с нулевыми выводами выполняются на магнитопроводе с пятью стержнями. Такая конструкция защищает обмотки от перегрева, так как при однофазных замыканиях в цепях высоковольтных проводов цепь линий суммарного магнитного потока в самом трансформаторе замыкается по стали сердечника.

Принцип действия также мало отличается от работы силового понижающего трансформатора. Магнитный поток, возникающий в первичной катушке, распространяется по магнитопроводу, вызывая напряжение ЭДС во вторичной обмотке. Величина напряжения зависит от соотношения числа витков в катушках. Поскольку вторичные обмотки состоят из малого количества витков, то и выходное напряжение небольшое (обычно оно не превышает 100 В).

Принцип работы ТН объясняет схема на рисунке 4.

Рис. 4. Принцип работы трансформатора напряжения

Важной задачей при изготовлении трансформаторов данного типа является выполнение требований по достижению необходимых амплитудных и угловых параметров синусоиды, определяющих соответствующий класс точности: 0,5; 1; 3. В эталонных образцах применяется класс точности 0,2. Для измерительных приборов важно чтобы класс точности был максимально высоким. Чем он выше, тем меньшая погрешность измерения прибора.

Точность параметров преобразованных переменных токов зависит от нагрузки. Чем выше нагрузка вторичной цепи, тем больше погрешность трансформатора напряжения (снижается класс точности). Оптимальные параметры напряжения на выходе трансформатора достигаются при номинальных нагрузках. В этом режиме эффективность преобразования тока возрастает по мере приближения к номинальному коэффициенту трансформации.

Работа ТН эффективна при малых номинальных мощностях во вторичных цепях. Для этих устройств длительное состояние в режиме холостого хода является нормой. Поэтому они эффективно используются в системах защиты линий, которые большую часть времени находятся в режиме ожидания и потребляют мало тока.

Разновидности

По конструкции и способам подключения трансформаторы напряжения классифицируются следующим образом:

двухобмоточный ТН (состоит из первичной катушки и основной вторичной обмотки);
трехобмоточный (имеет две вторичные обмотки. Одна из них является основной, а другая – дополнительной);
заземляемый (конструкция однофазных ТН у которых один вывод первичной обмотки уходит на землю.В моделях трехфазных ТН наглухо заземлены все нейтрали);
незаземляемый;
тип каскадных трансформаторов (первичную обмотку образуют каскады из секций);
семейство емкостных трансформаторов, конструкция которых содержит элементы емкостных делителей;
модели антирезонансных трансформаторов (см. рис. 5).

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как работает трехфазный счетчик

Рис. 5. Модель антирезонансного ТН

Можно отдельно выделить низковольтные конструкции, которые используются в некоторых электронных устройствах. Данный класс электронных трансформаторов применяют в тех случаях, когда в электронных схемах необходима развязка, отделяющая цепи высоких напряжений от низких.

Расшифровка маркировки

Для различения разновидностей моделей к ним применяют буквенную маркировку:

Н – трансформатор напряжения;
Т – трехфазная модель;
О – однофазный ТН;
С – сухой (воздушное охлаждение);
М – масляный;
А – антирезонансные модели;
К – каскадные устройства;
Ф – фарфоровый тип корпуса;
И – пятистержневой трансформатор, содержащий обмотку для контроля изоляции;
Л – конструкции в литом корпусе;
ДЕ – емкостные;
З – заземляемые (первичную катушку необходимо заземлять).

Технические параметры

Основные сведения указываются на шильдике трансформатора напряжения.

Рис. 6. Шильдик трансформатора

Технические параметры трансформаторов:

величина напряжения на первичном фазном входе;
напряжение на выводах вторичных фазных обмоток;
коэффициенты мощности;
максимальные напряжения короткого замыкания.

К важным сведениям относится параметры номинальной частоты и класс точности для номинального коэффициента трансформации. На некоторых моделях изготовители указывают угловые погрешности и допустимые погрешности напряжений.

Схемы подключения

Простейшая схема подключения применяется в пунктах обслуживания линий под напряжением 6 – 10 кВ. Подключенные по такой схеме трансформаторы используются для включения вольтметра и подачи напряжений на реле устройства АВР. Пример такой схемы показан на рис. 7.

Рис. 7. Простая схема подключения трансформатора напряжения

На рисунке 8 приведена схема, применяемая для включения однофазных трансформаторов с целью подачи безопасного напряжения на нагрузки, запитанные от вторичных обмоток. В данной схеме использовано группу однофазных трансформаторов, катушки которых соединены по принципу звезды. Обратите внимание, что первичные обмотки соединены с глухозаземленной нейтралью.

Рис. 8. Еще пример схемы подключения

Данная схема применяется в сетях 0,5 – 10 кВ для подключения измерительных приборов, счетчиков. По аналогичной схеме подключаются вольтметры, используемые для контроля изоляции.

Схема эффективна для приема сигналов, свидетельствующих об однофазных замыканиях на землю. Существуют и другие схемы подключений, в частности по типу соединения открытого треугольника. Особенность таких схем в том, что мощность группы из двух ТН меньше мощности трех устройств соединенных по схеме полного треугольника не в 1,5 раза, а в √3 раз.

В некоторых схемах применяется комбинированное соединение обмоток. Для этого подходит соединение «треугольник – звезда». В работе таких схем номинальное напряжение составляет 173 В. Указанный способ подключения применяется в системах регулирования возбуждения обмоток генераторов и компенсаторов.

Применение

Основное применение первичных преобразователей напряжений – подача питания на обмотки измерительных приборов и подключение реле защиты в сетях 380 В и выше. Трансформаторы позволяют расширить диапазоны измерений и изоляцию реле от высоких межфазных потенциалов. Включение выводов первичных обмоток между фазой и землей дает возможность градуировать шкалы приборов с учетом коэффициента трансформации, что позволяет контролировать первичные параметры линий ЛЭП.

Изменение параметров напряжений в первичных цепях влияет на поведение переменных магнитных потоков. Эти возмущения фиксируются вторичными обмотками, которые реагируют изменением амплитуды тока и частоты колебаний. Сигналы поступают на различные защитные устройства, которые автоматически отключают участки линий с КЗ и с другими критичными отклонениями.

Источник: https://www.asutpp.ru/transformatory-napryazheniya.html

Для чего нужен трансформатор напряжения — советы электрика — Electro Genius

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений.

Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения.

Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение.

Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки – а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются.

В – это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) – это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН.

Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе.

Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение.

Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100.

Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 750кВ)
напряжение основной вторичной обмотки (100 В – для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 – однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В – однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 – однофазные в сети с изолированной нейтралью
число фаз (однофазные, трехфазные)
количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем.

Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его.

Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Цикл работы элегазовых выключателей

Принцип действия ОПН

Источник: https://orenburgelectro.ru/baza-znanij/dlya-chego-nuzhen-transformator-napryazheniya-sovety-elektrika.html

Трансформаторы напряжения. Всё, что о них нужно знать

Что необходимо о них знать? Расскажем об этом в предлагаемой статье.

Трансформаторы незаменимы в электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Их востребованность объясняется многофункциональностью, простотой устройства, высоким качеством работы (КПД – 99%), долговечной эксплуатацией.

Трансформаторы напряжения – это разновидность трансформаторов, задача которых не преобразовывать, а гальваническая развязка.

От источника электроэнергии или станции ток с высоким напряжением не может использоваться потребителями. Чтобы понизить его на входе устанавливаются понижающие трансформаторы. Они дают возможность работать на расчетном напряжении для бытовой техники, электроприборов и электроники. Их использование позволяет осуществлять работу типовых измерительных приборов. Трансформатор изолирует их от высокого сетевого напряжения, что крайне необходимо для их безопасного обслуживания и эксплуатации.

По назначению они разделяются на два основных вида – повышающие и понижающие. Преобразование напряжения в домашних условиях крайне необходимо. Бытовые приборы, питающиеся от сети 380 или 220 вольт, нуждаются в напряжении в несколько раз меньше. Во избежание выхода из строя бытового оборудования нужны понижающие. При необходимости используют повышающие аналоги.

Кроме главной функции – преобразования напряжения и тока, ТН могут быть источниками питания для автоматики, релейной защиты электролиний от замыкания, сигнализаций и т.п. Также они используются в качестве измерителей напряжения и мощности.

По сути – трансформатор напряжения – это статический электромагнитный прибор, который преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. По конструктивным решениям и по принципу действия он сходен с силовым аналогом.

Устройство трансформатора напряжения

ТН состоят из двух главных элементов:

Стального магнитопровода.
Обособленных друг от друга, изолированных обмоток (первичной и вторичной).

На первичную обмотку ТН подается ток, а со вторичной он идет к объекту потребления.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит его конструкция и явление электромагнитной индукции, возникающей между элементами:

Трансформатор подсоединяется к сети. На его первичную обмотку поступает ток.
Ток переменного характера проходит по магнитопроводу, вызывает магнитный поток, который в свою очередь проходит через обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.
К вторичной обмотке поступает ток, возникший под действием ЭДС.

Величина ЭДС тесно связана с числом витков в каждой обмотке. Меняя число витков можно увеличить или уменьшить напряжение, идущее на потребителя с вторичной обмотки.

Виды трансформаторов напряжения

Существует довольно много трансформаторов напряжения. Их функции соответствуют определенному назначению. Поэтому, прежде чем выбирать тот или иной вариант трансформатора, необходимо определиться, для чего он нужен. Все разнообразие этих приборов отличается друг от друга конструкцией, которая и определяет особенности их эксплуатации.

Все ТН условно делятся на виды по определенным критериям:

Число фаз: одно- и трехфазные.
Количество обмоток – две или три.
Класс точности – диапазон допустимых параметров погрешности.
Тип охлаждения – масляные и сухие (воздушное охлаждение).
Способ размещения – внутренние или внешние.

ТН делятся также на группы согласно сферам применения и особенностям эксплуатации:

Заземляемый. Этот вариант представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Один из его концов должен быть заземлен – это нейтраль обмотки. В маркировках этих моделей присутствует буква «З», например, ЗНОЛ, ЗНОМ.
Наземляемый. Он не нуждается в заземлении. Обязательно изолируются все уровни, зажимы. В зависимости от уровня напряжения, трансформатор может монтироваться на определенной высоте.
Каскадный. Его основная часть первичная обмотка, состоящая из нескольких секций. Они расположены на разном расстоянии от земли в виде каскада. Все части трансформатора соединены между собой дополнительными обмотками. Особенностью каскадных трансформаторов является то, что с увеличением числа элементов, увеличивается количество погрешностей в работе всей системы.
Емкостный. У этого прибора в отличие от других есть емкостный делитель. Этот вид устройств является пассивным, так как не добавляет мощности. Но хорошо справляется с контролем проходящей энергии по сети и выдает высокий КПД.
Двухобмоточный. Имеет две обмотки. Он может преобразовывать одно напряжение U1 в другое U2.
Трехобмоточный. Имеет кроме первичной обмотки еще две вторичные. Отлично заменяет два двухобмоточных прибора, что выгодно с точки зрения экономии затрат на приобретение электрооборудования.

Источник: https://www.ruselt.ru/articles/transformatory-napryazheniya-vsye-chto-o-nikh-nuzhno-znat/

Трансформаторы напряжения

УСТРОЙСТВО
ХАРАКТЕРИСТИКИ
РАСЧЕТ

Трансформатор — устройство для преобразования величины напряжения переменного тока. Работа трансформатора основывается на законе электромагнитной индукции.

Ток, протекающий по одной из обмоток, вызывает возникновение переменного магнитного поле в сердечнике, а оно наводит ЭДС в остальных обмотках.

Именно наличие переменного магнитного поля создает условия для работы трансформатора. На постоянном токе трансформатор работать не может. В случае подключения трансформатора к источнику постоянного напряжения, переменное магнитное поле не создается, следовательно нет причины для образования ЭДС.

В таком случае ток первичной обмотки определяется только ее омическим сопротивлением.

Трансформатор преобразует напряжение при сохранении частоты и баланса мощностей на входе и выходе с учетом КПД. Также при помощи трансформаторов осуществляется гальваническая развязка по цепям питания.

Большинство электронной аппаратуры требует питания, отличного от напряжения сети. В большинстве случаев это напряжение значительно ниже и может иметь несколько различных значений.

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками позволяет выполнить максимально простое преобразование величины напряжения с той оговоркой, что питающее напряжение переменное.

В случае необходимости преобразовывать постоянное напряжение, приходится сначала преобразовывать его в переменное, что требует определенных схемотехнических решений. В таком случае использование трансформаторов оправдано только наличием гальванической развязки между обмотками.

Устройство трансформатора напряжения

Основные узлы, которые входят в трансформатор это сердечник и обмотки. Сердечники трансформаторов бывают двух типов — броневые и стержневые. Для работы с низкочастотными напряжениями, в том числе и 50 Гц применяются стержневые магнитопроводы. В свою очередь они подразделяются на:

Ш-образные;
П-образные;
тороидальные.

Для изготовления сердечника используется специальное трансформаторное железо. От качества железа во многом зависят параметры трансформатора, такие как ток холостого хода (ТХХ) и КПД. Сердечник набирается из тонких листов железа, изолированных друг от друга слоем окиси или лака. Это делается для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике за счет вихревых токов.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как определить токи в ветвях цепи

Как Ш-образный, так и П-образный сердечники могут собираться из отдельных пластин, а могут быть использованы уже готовые половинки, сделанные из навитых на специальную оправку сплошных лент железа, поклеенных и разрезанных на две части — витые сердечники. Такие сердечники называются ПЛ.

У каждого из типов свои достоинства и недостатки:

Наборные сердечники.

Наиболее часто используются для сборки магнитопровода произвольного сечения, которое ограничивается только шириной пластин.

Следует иметь ввиду, что наилучшие параметры имеют трансформаторы с поперечным сечением сердечника, близким к квадратному.

Недостатки — необходимость в плотном стягивании, повышенное магнитное поле рассеивания трансформатора и низкий коэффициент заполнения окна катушки (реальная площадь металла в сердечнике меньше геометрических размеров из-за неплотного прилегания пластин).

Витые.

Собираются еще проще, поскольку весь сердечник состоит из двух частей для П-образного магнитопровода и четырех для Ш-образного. Характеристики значительно лучше, чем у наборного магнитопровода. Недостатки — соприкасающиеся поверхности должны иметь минимальный зазор во избежание ослабления магнитного поля.

При ударах пластины половинок зачастую отслаиваются и их очень трудно совместить для плотного прилегания. Существует только определенный ряд размеров магнитопроводов.

Тороидальные.

Представляют собой кольцо, свитое из ленты трансформаторного железа Имеют самые лучшие характеристики из всех типов сердечников, минимальный ТХХ и практически полное отсутствие магнитного поля рассеивания.

Основной недостаток — сложность намотки, особенно проводов большого диаметра.

Классический трансформатор имеет одну первичную обмотку и одну или несколько вторичных. Обмотки изолируются друг от друга для исключения вероятности между обмоточного пробоя. Как первичная, так и вторичные обмотки могут иметь отводы.

В Ш-образных трансформаторах все обмотки наматываются на центральном стержне, а в П-образном первичная может размещаться на одном стержне, а вторичная на другом. Гораздо чаще обмотки делятся пополам и наматываются на обеих стержнях. Затем обе половины обмоток соединяются последовательно.

Такая намотка улучшает характеристики трансформатора и сокращает количество провода для обмоток.

Основные технические характеристики

Основные характеристики трансформатора:

входное напряжение;
значения выходных напряжений;
мощность;
напряжение и ток холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках представляет собой коэффициент трансформации. Он зависит только от соотношения количества витков в обмотках и остается постоянным в любых режимах работы.

Мощность трансформатора зависит от сечения сердечника и диаметра проводов в обмотках (соответственно — допустимого тока). Мощность со стороны первичной обмотки всегда равна сумме мощностей вторичных за вычетом потерь в обмотках и сердечнике.

Напряжение холостого хода — это напряжение на вторичных обмотках без нагрузки. Разница между ним и напряжением под нагрузкой характеризует потери в обмотках за счет сопротивления провода. Таким образом, чем толще проводники в обмотках, тем меньше будут потери и меньше разница в напряжениях.

Величина тока холостого хода зависит, в основном от качества сердечника. В идеальном трансформаторе ток, проходящий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, за счет магнитной индукции создает ЭДС противоположного направления.

Индуцированная ЭДС компенсирует подаваемое напряжение и ТХХ равен нулю. В реальных условиях, за счет потерь в сердечнике, величина ЭДС всегда меньше первичного напряжения, в результате чего возникает ТХХ. Для уменьшения тока для изготовления сердечника нужен материал высокого качества, между пластинами должен отсутствовать немагнитный зазор.

Последнему требованию в максимальной степени соответствуют тороидальные сердечники — в них немагнитный зазор отсутствует.

Расчет трансформатора напряжения

Как показывает опыт и практика, точный расчет трансформатора напряжения себя не оправдывает. Точность нужна только при определении количества витков для получения нужного коэффициента трансформации. Диаметр проводов обмоток должен соответствовать или превосходить минимально допустимому по условиям нагрева.

Общая последовательность расчета трансформатора такова:

определение мощности трансформатора;
подбор сердечника с сечением максимально близкого к расчетному, но не меньше его;
определение количества витков катушек, приходящихся на один вольт напряжения;
расчет количества витков для каждой обмотки;
расчет сечения проводов обмоток.

Мощность трансформатора определяется суммированием мощностей всех обмоток за исключением первичной. Для каждой из них — это произведение напряжения на максимальный ток потребления. Для расчета сечения сердечника нужна габаритная мощность трансформатора, которая учитывает КПД.

Рассматриваемые трансформаторы имеют КПД от 70% при мощности до 150 Вт и до 90 % при большей мощности. Таким образом, чтобы получит габаритную мощность нужно мощность вторичных обмоток умножить на коэффициент 1.3 — 1.1.

Площадь поперечного сечения можно найти как квадратный корень из габаритной мощности. Имея значение площади можно подобрать из таблиц готовый сердечник. Если планируется разборный, то исходя из размеров имеющихся пластин можно вычислить необходимую толщину набора. Как уже говорилось выше, сечение должно быть близким к квадрату.

Наибольшие затруднения вызывает нахождение числа витков. Для этого нужно сначала рассчитать сколько витков должно приходиться на один вольт напряжения. Это значение будет различаться в зависимости от площади сечения сердечника. Следует иметь ввиду, что при одинаковом сечении у магнитопроводов разных типов это значение также будет различно.

Можно воспользоваться следующей формулой: N = К/S,

где N — количество витков на вольт, S — площадь сечения сердечника в см2, K — коэффициент, зависящий от материала и типа сердечника.

Значение коэффициента К:

для наборных сердечников — 60;
для типов ПЛ — 50;
для тороидальных сердечников 40.

Как видим, количество витков у тороидального трансформатора будет минимальным.Умножая число витков на вольт на требуемое напряжение каждой обмотки, получим значение количества витков. Для компенсации потерь напряжения, количество витков вторичных обмоток нужно увеличить на 5%.

У мощных трансформаторов (более 150 Вт) этого делать не нужно.

Сечение проводов также определяется по упрощенной формуле: 0.7√I, где I — ток обмотки.

Провод нужно брать ближайшего к расчетному сечения (можно больше, но не меньше).

В случае сомнений по поводу того, поместится ли провод в обмотке, можно посчитать, сколько витков уложится в один слой и определить количество слоев и их общую толщину для каждой из обмоток. Это справедливо только для Ш-образных и П-образных трансформаторов.

В тороидальных количество витков в каждом последующем случае будет меньше, чем в предыдущем за счет уменьшения внутреннего диаметра.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/transformatory_naprjazhenija.html

Назначение и принцип действия измерительных трансформаторов

На предприятиях в энергетических установках требуется постоянный контроль режимов функциональности оборудования. Контроль выполняют с помощью учета электроэнергии и наблюдением за показаниями приборов нагрузки и рабочего и сетевого напряжения.

Приборы для измерения тока нагрузки, рабочего напряжения в высоковольтных установках подключаются через трансформаторы тока и напряжения. Кроме измерения трансформаторы нужны для присоединения защитных устройств и реле.

Для чего нужны измерительные трансформаторы тока и напряжения

Трансформатор принадлежит к классу статических электромагнитных аппаратов, который преобразует ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Измерительные трансформаторы признаны одними из самых надежных элементов в системе энергообеспечения.

Помимо определения показателей нагрузки и напряжения служат для присоединения аппаратуры автоматического регулирования и защитных устройств. С помощью измерительных трансформаторов:

снижают габариты и вес приборов измерения;
повышают уровень безопасного обслуживания оборудования;
предупреждают последствия от ошибочных действий электротехнического персонала;
расширяют пределы измерения переменного тока.

Назначение трансформаторов напряжения

Подобное оборудование относится к однофазным устройствам, через которые присоединяют киловольтметры, фазометры для обозначения правильности чередования фаз, ваттметры для определения мощности и для подключения защитных реле в цепях напряжения 3, 6, 10 кВ промышленной частоты.

Обмотки первичного и вторичного напряжения трансформатора ТН отличаются сопротивлением большой величины и малой мощностью. Работа происходит в режиме холостого хода. Стандартное номинальное напряжение вторичной обмотки не бывает более 100 В и имеет рабочий ток от 1 до 5 А.

Рис. №1. Трансформатор напряжения масляный 6 кВ. НТМИ

Рассмотрим какие бывают трансформаторы напряжения.

Устройство трансформаторов напряжения

Конструкцию ТН рассмотрим на примере лабораторных трансформаторов НЛЛ, используемыми для проверки работы большинства трансформаторов измерения и приборов.

Трансформаторы напряжения на 3, 6 или 10 кВ имеет магнитопровод с конструкцией из электротехнической стали в основном стержневого типа. На магнитопроводе расположена внутренняя вторичная обмотка. Первичка представляет собой две секции, которые соединены между собой.

Изоляции представляет собой заливку компаудом, что создает монолитный блок с высокой степенью электрической прочности от попадания влаги и внешних повреждений.

Выводы первичной обмотки размещаются вверху корпуса трансформатора.

С торца трансформатора на клеммнике размещены выводы вторичной обмотки и контакты заземления.

Измерительные трансформаторы напряжения, условия безопасной эксплуатации

Для обеспечения рабочих условий эксплуатации клеммы вторичной обмотки присоединяют к измерительными приборам или защитному оборудованию. Одну из клемм и основание оборудования заземляют.

Цепи при вторичной работе не замыкают, иначе может произойти термическое разрушение.

Если существует не использованная вторичная обмотка ее оставляют открытой, заземлив одну из клемм. Разомкнутая треугольная цепь должна включать резистор соответствующего напряжения и номинальной мощности вторички. Заземление цепи производится по техническим рекомендациям.

Нейтральный вывод первичной обмотки однофазного трансформатора заземляется только в нейтральную систему замыкания.

Будьте уверены, что правильный выбор и эксплуатация измерительных трансформаторов приведут вас к объективным показателям нагрузки и качества электрической сети.

Рис. №6. Схема подключения трансформатора напряжения где: 1 – первичная обмотка, 2 – магнитопровод, 3 – обмотка вторичного напряжения

Рис. №7. Размещение трансформатор напряжения в ячейке КРУН, подключение к питающей сети через предохранители

Назначение и принцип действия трансформаторов тока

Трансформаторы тока преобразуют первичный ток во вторичный ток меньшей величины в процессе гальванического разделения цепи. Они служат для включения амперметров и токовых катушек приборов измерения, отличающихся очень малым сопротивлением.

Трансформаторы тока постоянно работают в режиме короткого замыкания. Вторичная цепь защищается от сильных токов за счет эффекта насыщения стального сердечника.

Применяются ТТ там, где затруднительно произвести замеры токовых величин напрямую.

С использованием измерительных трансформаторов выполняют учет потребления электроэнергии.

О измерительных трансформаторах напряжения иы вкратце узнали. За более подробной информацией обращайтесь к менеджеру компании «КубаньЭлектрощит» Задавайте вопросы на сайте. Мы ответим в самые короткие сроки.

Классификация трансформаторов тока

Типы измерительных трансформаторов тока подразделяют на следующие классы:

по функциональности: на измерительные и защитные;
по току: постоянного и переменного тока;
по коэффициенту трансформации: одно и многодиапазонные;
по способу монтажа: внутреннего и наружного размещения, встроенные, накладные;
по напряжению: низкого и среднего;
по типу изготовления и диэлектрическому материалу: газо- и маслонаполненные, сухие.

Рис. №4. Внешний вид трансформатора тока ТОЛ-СЭЩ-20

Рис. №5. Опорный трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10, внешний вид

Измерительные подключают напрямую к считывающему, записывающему и вычисляющему измерительному оборудованию. Также их подключают к защите от сверхтоков. Разделяются на однопроводниковые ТТ и трансформаторы с первичной обмоткой. Однопроводниковый трансформатор – это устройство с проемом для первичной цепи, он устанавливается на первичный проводник.

Мощность трансформаторов тока зависит от коэффициента трансформации и поперечного сечения сердечника.

При низком токе первичной обмотки применяется трансформатор тока с высокой пропускной способностью. Для того чтобы получить трансформатор тока с первичной обмоткой через однопроводниковый трансформатор несколько раз пропускают первичный проводник.

Маркировка клемм первичной обмотки: Р1 (К) и Р2 (L), вторичной S1 (k) S2 (i). Полярность соответствует направлению прохождению тока.

Трансформатор постоянного тока

Трансформатор для измерения постоянного тока работает по принципу магнитного усилителя и включает в свою конструкцию ферромагнитный сердечник и две обмотки постоянного и переменного тока.

Устройство трансформаторов тока

Большинство измерительных трансформаторов тока выполнены в виде литой и опорной конструкции. Изоляция, например, как у трансформаторов тока ТОЛ-СЭЩ-10-IV выполнена из циклоалифатической смолы, защищающей обмотки от влаги и всех внешних повреждений. Катушки первичного напряжения выполнены из 2, 3 или 4 магнитопроводов со вторичными обмотками.

Эксплуатационные условия для трансформаторов тока

Важно. Трансформаторы тока запрещено включать в линию без измерительного прибора.

Для безопасной эксплуатации

Чтобы увеличить степень надежности ТТ и обеспечить безопасную эксплуатацию кожух трансформатора и одну из клемм «вторички» необходимо заземлить.
Вторичная обмотка не эксплуатируется при разомкнутой цепи, а та обмотка, которая не используется закорачивается и заземляется.
Трансформаторы тока с ответвителем емкостного делителя присоединяются к индикатору. Неиспользованное ответвление заземляют.

Обслуживание измерительных трансформаторов

Перед началом работы с поверхности трансформаторов удаляется смазка, пыль и прочие загрязнения. Протирка производится с использованием уайт-спирита. Ветошь не должна оставлять ворс.

Трансформатор исследуется на наличие сколов, трещин и наличие следов коррозии.

После визуального осмотра трансформатор подвергают испытанию или проверяют прибором/мегомметром (2500 В) на достаточность сопротивления изоляции. Вторичная обмотка проверяется мегомметром со шкалой деления на 1000 В.

Ток холостого хода проверяется со стороны вторичной обмотки под напряжением равным 1,2 от номинального. Отличие полученного результата не должно быть отличным от паспортного больше чем на ±10%.

Основное требование к трансформаторам – номинальная мощность не должна быть больше указанных в паспорте изделия.

Качество электроэнергии в сети должно быть соответствующим требованиям ГОСТ 32144.

Установка трансформатора должна производиться на место с обеспеченным доступом к клеммным контактам.

При обслуживании трансформатора измерения проверяют надежность контактного соединения.

Разомкнутые треугольные обмотки однофазных индукционных ТН обеспечивают безаварийность кабельных систем распределения энергии.

Для повышения надежности разомкнутых треугольных обмоток трансформатора напряжения в цепь добавляют стабилизаторы напряжения, ограничители, стабилитроны. Эти устройства поддерживают работоспособность систем распределения электроэнергии после аварий и сбоев.

Работы по обслуживанию измерительных трансформаторов производятся по наряду в соответствии с технологическими картами. Капитальный ремонт, например, у трансформаторов тока не делают. Если испытания и замеры сопротивления основной изоляции показали неудовлетворительные результаты трансформатор меняют на другой. Основная изоляция должна иметь сопротивление не менее 300 МОм.

Вторичная обмотка в отключенном и отсоединенном состоянии должна показать сопротивление не менее 50 МОм, с подключенными вторичными цепями не менее 1 МОм.

При обслуживании трансформаторов тока проверяют переходное сопротивление болтового контактного соединения. Оно не должно превышать 33 мкОм для контактов на 2000 А и не выше 60 мкОм для контактных соединений на 630 А.

Технология ремонта измерительных трансформаторов: разборка магнитопровода, демонтаж и ремонт катушек, перемотка обмоток, замена пластин магнитопровода и прочее схожи с ремонтом силовых трансформаторов. На время ремонта трансформатора обмотки закорачивают между собой, чтобы исключить возможный контакт и обратную трансформацию и напряжение при выполнении ремонтных работ.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Преобразователь частоты как работает

Важные примечания

В индукционных однополюсных измерительных трансформаторах тока при замыкании цепи и во время затухания токов замыкания на «землю» возникает феррорезонанс, следствием которого является перегрев, появляется высокое напряжение, а сам трансформатор может разрушиться.

Для предупреждения феррорезонанса в разомкнутую треугольную цепь трех обмоток трансформатора напряжения включают резистор. Заземление выполняют только в одной точке. В контакты разомкнутого треугольника присоединяют приборы, которые следят за токами замыкания не землю.

Приобретение и установка измерительного трансформатора в соответствии с паспортными данными нагрузки и напряжения электроустановки гарантируют бесперебойную и точную работу приборов и оборудования.

Источник: https://www.kesch.ru/info/articles/naznachenie-i-printsip-deystviya-izmeritelnykh-transformatorov/

Трансформаторы напряжения для сетей 6–10 кв. Причины повреждаемости

Особенность российских электрических сетей 10(6) кВ, не имеющих глухого заземления нейтрали, состоит в том, что они могут некоторое время работать с однофазным замыканием на землю. При этом изменяются только напряжения отдельных фаз относительно земли, а треугольник междуфазных напряжений остается неизменным.

Это позволяет потребителям никак не реагировать на наличие замыкания на землю и продолжать работу в обычном режиме. А электросетевое эксплуатационное предприятие обязано найти и отремонтировать поврежденный участок. Выполнение этой задачи во многом зависит от типа используемых трансформаторов напряжения (ТН).
Применяемые в настоящее время ТН делятся на заземляемые и незаземляемые.

Незаземляемые ТН, в отличие от заземляемых, не имеют соединений первичной обмотки с землей. Заземляемые ТН, помимо междуфазных напряжений, могут трансформировать напряжения отдельных фаз относительно земли и тем самым контролировать изоляцию сети.

Указанное обстоятельство определило сферу использования этих видов ТН в сетях 10(6) кВ:

незаземляемые ТН преимущественно устанавливаются непосредственно на стороне высокого напряжения (ВН) силовых потребительских трансформаторов в ТП 10(6) кВ,
заземляемые – на сборных шинах центров питания (ЦП) и распределительных пунктах (РП).

Незаземляемые ТН Такие ТН включаются между фазами сети и бывают либо однофазными (типа НОЛ, НОМ), либо трехфазными (типа НТМК). Они имеют только одну вторичную обмотку с наивысшим классом точности 0,2 или 0,5, что вполне приемлемо для питания коммерческих счетчиков электроэнергии.

При этом следует помнить, что класс точности ТН гарантируется только при определенных условиях эксплуатации. В частности, фактическая нагрузка при cosj = 0,8 должна быть симметричной и находиться в пределах от 25 до 100% от номинальной мощности. Если фактическая нагрузка меньше 25%, что характерно для применения электронных счетчиков с малым потреблением, то ее следует искусственно увеличить. Если же она больше 100%, то ТН переходит в низший класс точности.

Заземляемые ТН Они включаются между фазами сети и землей и также производятся в однофазном (типа ЗНОЛ) или трехфазном (типа НТМИ, НАМИ, НАМИТ) исполнении. Когда три однофазных ТН собираются в трехфазную группу, она становится эквивалентной одному трехфазному ТН. Заземляемые трехфазные ТН выполняют все функции незаземляемых ТН плюс контроль изоляции сети.

Для этого, помимо выводов трех фаз а, в и с у основной вторичной обмотки, они имеют вывод нейтрали о. Кроме того, имеется еще дополнительная обмотка аД-хД. При нормальном симметричном режиме фазные напряжения ао, во и со равны 57,8 (100/Ц3) В, междуфазные ав, вс и са равны 100 В, а на выводах дополнительной вторичной обмотки имеется небольшое напряжение небаланса.

При однофазных металлических замыканиях сети на землю одно из фазных напряжений снижается до нуля, а два других повышаются до 100 В. Междуфазные напряжения сохраняются неизменными, а напряжение дополнительной вторичной обмотки повышается до 100 В.

Наивысший класс точности заземляемых ТН при измерении междуфазных напряжений также составляет 0,2 или 0,5 при симметричной нагрузке от 25 до 100% от номинальной с cos j = 0,8. Однако согласно ГОСТ 1983-2001 он не гарантируется при однофазном замыкании сети на землю. В этом отношении заземляемые ТН уступают незаземляемым.

Класс точности ТН при измерении фазных напряжений может быть снижен до 3,0, т.к. в данном случае они предназначены для питания щитовых вольтметров контроля изоляции и не используются для питания счетчиков электрической энергии.

Следует упомянуть тот факт, что благодаря своей универсальности заземляемые ТН в последнее время получили неоправданно широкое распространение в российских электросетях. Их стали устанавливать даже в ТП у потребителя, где контроль изоляции не нужен. При этом забывается, что они более материалоемки и стоят дороже.

Кроме того, заземляемые ТН из-за своей связи с землей подвержены разнообразным опасным воздействиям со стороны сетей и для обеспечения своей надежности нуждаются в квалифицированном подходе. В частности, заземляемый вывод Х обмотки ВН должен быть обязательно заземлен даже тогда, когда контроль изоляции не нужен.

Конструкция незаземляемых ТН
Незаземляемые ТН представляют собой трансформаторы малой мощности (обычно менее 1 кВА) с большим количеством витков тонкого провода обмотки ВН. Необходимый класс точности обеспечивается точностью намотки числа витков обмоток (амплитудная погрешность) и выбором сниженного значения номинальной индукции в стали магнитопровода (угловая погрешность). При высоких номинальных индукциях применяется коррекция угловой погрешности (НТМК).

Конструкция заземляемых ТН Они также имеют большое число витков тонкого провода обмотки ВН и малую предельную мощность. Малая мощность ТН легла в основу широко распространенного представления о том, что они не могут сколько-нибудь существенно повлиять на режим работы основной сети 10(6) кВ, которая питает потребителей суммарной мощностью в тысячи и десятки тысяч кВА.

Исходя из этого представления, конструировались все ТН для сетей 10(6) кВ.

Например, трехфазный заземляемый ТН типа НТМИ-10(6)-54 представляет собой переконструированный трехфазный трехстержневой незаземляемый ТН типа НТМК путем добавления к его магнитопроводу двух боковых стержней, по которым могут замыкаться потоки нулевой последовательности.

При дальнейших исследованиях выяснилось, что выгоднее для каждой отдельной первичной обмотки, включенной между фазой сети и землей, иметь свой магнитопровод, т.е. перейти к трехфазной группе однофазных трансформаторов.

В литом исполнении изоляции – это группа трех ТН типа ЗНОЛ-10(6), а в масляном исполнении – это три однофазных ТН в одном баке (типа НТМИ-10(6)-66). У этих ТН междуфазные вторичные напряжения ав, вс и са образуются, как геометрическая разность двух соседних фазных напряжений ао, во и со. При однофазных замыканиях сети на землю, когда рабочее напряжение отдельных фаз превышает 120% от номинального, междуфазные напряжения могут терять высокий класс точности.

Эксплуатационные характеристики заземляемых ТН Малая мощность ТН по сравнению с установленной мощностью силовых трансформаторов в сетях 10(6) кВ ввела в заблуждение некоторых разработчиков ТН, а представление о невозможности ТН повлиять на процессы в сети не всегда является верным. Оказалось, что сопротивление нулевой последовательности даже самой мощной сети, благодаря изолированной нейтрали, может иногда превышать сопротивление нулевой последовательности заземляемых ТН.

Это может происходить тогда, когда заземляемый ТН оказывается подключенным к сети с малым током замыкания на землю. Это могут быть либо сборные шины ЦП или РП при отключенных линиях, либо сельская сеть с несколькими десятками километров воздушных линий. В процессе эксплуатации заземляемых ТН выявились три режима, приводящие либо к ненормальной работе ТН, либо к их повреждению. Первый режим характерен для работы заземляемых ТН на ненагруженных шинах ЦП или РП.

Малый емкостный ток замыкания шин на землю на частоте 50 Гц компенсируется намагничивающим током одной из фаз ТН. Напряжение на этой фазе повышено, и сталь магнитопровода близка к насыщению. Напряжение остальных фаз понижено. В результате создается ложное впечатление о замыкании одной из фаз на землю. Так как в феррорезонанс может войти любая из трех фаз, «ложная земля» может «переходить» с одной фазы на другую. Обычно в таком режиме ТН не повреждается.

Чтобы устранить явление «ложной земли», достаточно включить на дополнительную обмотку активное сопротивление 25 Ом. Второй режим возникает при однофазных дуговых замыканиях на землю в сельских сетях. Благодаря воздушным линиям, они имеют небольшой (до 10А) ток замыкания на землю и открытую перемежающуюся дугу, подверженную действию ветра, что способствует ее попеременному зажиганию и гашению.

В таком режиме емкость нулевой последовательности сети в бестоковую паузу перемежающейся дуги разряжается через ТН, насыщая его магнитопроводы и перегревая обмотки. Повторное зажигание дуги вновь заряжает емкость, которая затем в бестоковую паузу дуги разряжается через ТН. Такой процесс может длиться несколько минут или даже часов, в результате чего ТН нередко повреждается.

Предлагалось много методов борьбы с таким развитием событий (разземление нейтрали обмотки ВН, включение в нее высокоомных резисторов или индуктивностей, подключение низкоомных резисторов на дополнительную обмотку). Однако эти меры по разным причинам не дали ожидаемых результатов.

Третий режим может возникнуть как в воздушных, так и в кабельных сетях. Это устойчивый гармонический феррорезонанс на частоте 50 Гц между емкостью нулевой последовательности сети и нелинейной индуктивностью намагничивания трехфазного трехстержневого потребительского силового трансформатора 10(6)/0,4 кВ с изолированной нейтралью обмотки ВН.

Режим феррорезонанса возможен при замыкании на землю одной фазы малонагруженного трансформатора 20–400 кВА с последующим перегоранием плавкой вставки предохранителя. Напряжение нулевой последовательности сети при этом может достигать трехкратных значений, в результате чего повреждение ТН наступает менее чем за одну минуту. Наличие в сети одного или даже нескольких заземляемых ТН не может погасить данный вид феррорезонанса. Он срывается только после повреждения одного из ТН.

При этом факты повреждения ТН именно из-за «внешнего» феррорезонанса, вследствие его быстротечности, очень трудно надежно зафиксировать.

Антирезонансные заземляемые ТН После того, как попытки эффективной защиты ТН от повреждений не увенчались успехом, в 80-х годах прошлого столетия стали разрабатываться антирезонансные ТН.

Принцип их работы заключается в том, что они сами не вступают в феррорезонанс (первый режим), устойчивы к перемежающейся дуге (второй режим) и к «внешнему» феррорезонансу в сети (третий режим). Правда, достичь полной антирезонансности разработчикам удалось не сразу.

Так, первенец из этой серии НАМИ-10 У2 был несимметричен и иногда вступал в субгармонический (16,6 Гц) феррорезонанс с емкостью небольших сетей (первый режим), хотя в остальных режимах он был устойчив.

Антирезонансные ТН других типов, например, ЗНОЛ-10 с высокоомными резисторами в нейтрали или НАМИТ-10-2, тоже, возможно, не вполне устойчивы в одном или двух режимах. Степень их антирезонансности еще нуждается в дополнительной проверке. Остается заметить, что разработанный Раменским электротехническим заводом «Энергия» ТН типа НАМИ-10-95 выпускается с 1995 г. и случаев его неполной антирезонансности пока не наблюдалось.

Выводы: Наиболее приемлемыми для электроснабжающих организаций, учитывающих электроэнергию и контролирующих изоляцию в сетях 10(6) кВ, являются антирезонансные заземляемые ТН. Для учета электроэнергии у потребителей достаточно применять незаземляемые ТН.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление
rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление
IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение
2alpilip Наде4ка / 29

Источник: http://ukrelektrik.com/publ/oborudovanie/izmeritelnymeritelnye_transformatory/transformatory_naprjazhenija_dlja_setej_6_10_kv_prichiny_povrezhdaemosti/7-1-0-816

Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия

уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки — а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В — это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) — это магнитопровод ТНа.