Глава шестая

Трансформаторы напряжения и схемы их соединения

6.1. Основные сведения

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис. 6.1) являются: номинальное первичное напряжение U_1HOM(равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжениеU_2HOM, значение которого обычно принимается равным 100 или 1001В. Отношение этих величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации,K_Uном=U_1HOM/U_2HOM[24].

Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А иX, у вторичной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ используются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмоткам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис. 6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

Первый способ экономичнее второго, так как требует меньше ТН, но его недостаток состоит в том, что при необходимости произвести переключение присоединения с одной системы шин на другую требуется переключение цепей напряжения РЗ на ТН другой системы шин. Такое переключение делается автоматически с помощью вспомогательных контактов QS, установленных на ножах разъединителей, как показано на рис. 6.3, или управляемыми ими реле-повторителями. Эту операцию можно выполнить вручную – специальными рубильниками.

Слабым местом автоматического переключения являются вспомогательные контакты, отказ которых приводит к неправильной работе устройств РЗ. Недостаток второго способа состоит в том, что не исключается ошибка лица, проводящего переключения, а его преимуществом является большая надежность цепей. При использовании ТН присоединений в случае перевода соответствующего присоединения на другую систему шин никаких операций в цепях напряжений не требуется.

Автоматический способ переключения цепей напряжения обычно применяется на ЭС и на крупных ПС с большим числом присоединений.

6.2. Погрешности трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В "идеальном" ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение

U₂ = U₁/K_U, (6.1)

где U₁– напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки; К_U– коэффициент трансформации "идеального" ТН, равный ΔU отношению количества витков первичной и вторичной обмоток. Однако за счет падения напряжения (рис. 6.4, б) в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

(6.2)

что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН и векторной диаграммы (рис. 6.4, а, б).

Из этой же схемы следует

(6. 2а)

Падение напряжения в обмотках ТН ΔUобусловливает появление погрешности, искажающей значение и фазуU₂(рис. 6.4, б) по сравнению с расчетным напряжениемU₂=U₁/K_U=по выражению (6.1).

Поскольку значения Z₁иZ₂, а также ток намагничиванияI_HAMопределены конструкцией ТН, в условиях эксплуатации уменьшить его погрешность можно только уменьшением тока нагрузкиI₂. Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему ТН подразделяются на классы: 0,2; 0,5; 1 и 3. Один и тот же ТН может работать в разных классах точности в зависимости от значения нагрузки. Заводы обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности. Кроме того, для ТН указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая значительно превосходит его номинальную мощность. Погрешность по значению вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

(6.3)

Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений (рис. 6.4, б).