6. Измерительные трансформаторы напряжения

6.1. Принцип действия

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичны силовым трансформаторам.

На рис. 6.1.1 изображен двухобмоточный измерительный трансформатор. Первичная обмотка w1 имеет несколько тысяч витков, вторичная w2 – несколько сотен. Буквой А(а) на схемах принято обозначать начало первичной (вторичной) обмотки, буквой Х(х) – конец. Напряжение вторичной обмотки можно определить как

, (6.1)

где  – коэффициент трансформации измерительного трансформатора.

Рис. 6.1.1

Для питания защит ТН могут устанавливаться на шинах электростанций и подстанций и питать защиты всех присоединений (рис. 6.1.2 а) или устанавливаться на каждом присоединении (рис. 6.1.2 б).

а) б)

Рис. 6.1.2

При переключении присоединений с одной системы шин на другую необходимо производить переключение питания её защит на ТН другой системы шин. Обычно такое переключение делается автоматически при операциях с разъединителями (рис. 6.1.3).

Рис. 6.1.3

6.2. Погрешности трансформаторов напряжения

Формула (6.1) справедлива лишь для идеального трансформатора, однако за счет падения напряжения U в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения

. (6.2)

Для уменьшения U необходимо уменьшать сопротивление обмоток Z₁ и Z₂, ток намагничивания I_НАМ и ток нагрузки I₂.

ТН подразделяются на три класса: 0,5;1 и 3.

В каталогах указывается номинальная мощность – максимальная нагрузка, которую может питать ТН в гарантированном классе точности.

Связь нагрузки с номинальной мощностью отображает формула

. (6.3)

6.3. Схемы соединений трансформаторов напряжения

6.3.1. Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду

Схема предназначена для получения напряжения фаз относительно земли и линейных напряжений.

Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи является обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Обмотки реле 1,2,3 включены на фазные напряжения; 4,5,6 – на линейные напряжения.

Соединение ТН по схеме Y/Y может выполняться по 6 и 12 группам. Типовым является соединение по 12 группе.

На рис. 6.3.1: F – плавкий предохранитель; FA – плавкий предохранитель в цепях релейной защиты

Рассмотренная схема соединений может быть выполнена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН (рис.6.3.2) Трехфазные трехстержневые ТН не применяются, так как в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности Ф₀, создаваемых током I₀ в первичных обмотках при замыкании на землю в сети. Поток Ф₀ замыкается через воздух, это резко увеличивает I_НАМ, вызывая недопустимый нагрев трансформатора.

Возможна дополнительная обмотка на основных или дополнительных стержнях для получения напряжения нулевой последовательности (рис. 6.3.2).

Рис. 6.3.1

Рис. 6.3.2

6.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Два однофазных ТН включены на два междуфазных напряжения. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получить 3 междуфазных напряжения.

Рис. 6.3.3