Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра электротехники и электромеханики

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ

АППАРАТЫ

Учебное пособие

для студентов всех форм обучения

электрических специальностей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2004

УДК 658.26:621.31(075.84)

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ АППАРАТЫ: Учебное пособие для студентов всех форм обучения электрических специальностей. / Санкт-Петербург­ский государственный горный ин-т. Сост.: В.П. Ганский, П.М. Каменев.

СПб, 2004. 43 c.

В пособии излагаются основы теории электрических аппаратов, конструктивные особенности электрических аппаратов, условия существования и гашения электрической дуги. Рассматриваются устройства и технические характеристики электрических аппаратов.

Пособие предназначено в качестве методических указаний для студентов всех форм обучения электрических специальностей:

Таблиц 6. Ил. 19. Библиогр. 3.

Научный редактор, заведующий кафедрой профессор А.Е. Козярук

© Санкт-Петербургский горный

институт им. Г.В. Плеханова, 2004

Введение

Учебное пособие является обобщением материала лекций и практических занятий, читаемых в Санкт-Петербургском горном институте по курсу "Электрические аппараты" для электрических специальностей.

Базовыми дисциплинами являются: физика, высшая математика. В данном курсе изуча­ются способы гашения электрической дуги электрическими аппаратами, конструктивные особенности аппаратов, предназначенных для коммутации электрических цепей.

В результате изучения дисциплины студент должен:

 знать условия существования и гашения дуги, способы гашения дуги при коммутациях в силовых цепях;

 знать устройство электрических аппаратов и их технические характеристики.

В процессе изучения очередной темы студенты знакомятся с теоретическим материалом, изучают конструкцию аппарата с помощью плакатов и рисунков, отвечают на контрольные вопросы.

1. Трансформаторы тока

[ 1 ]

Многие высоковольтные аппараты снабжаются измерительными трансформаторами тока и напряжения.

Измерительный трансформатор напряжения (ТН) служит для преобразования высо­кого напряжения в пониженное напряжение стандартной величины, обычно 100 или 100/ В.

Использование ТН позволяет измерять любое высокое напряжение одними и теми же стандартными измерительными приборами, устанавливать реле защиты, реагирующие на стандартные напряжения независимо от напряжения электроустановки.

ТН изолирует измерительные приборы и реле от цепей высокого напряжения и делает безопасным их обслуживание.

Измерительный трансформатор тока (ТТ) предназначен для

преобразования первичного тока до значений, удобных для измерения или для питания цепей релейной защиты.

Трансформаторы тока обеспечивают безопасность при работе с измерительными приборами и реле.

Вторичный ток ТТ составляет 5 А (реже 1 или 2,5 А).

Вторичный ток, умноженный на коэффи­циент К_ном , должен соответствовать первичному току по модулю и по фазе I₁= I₂ К_ном.

К_ном = I_1ном/ I_2ном - номинальный коэффициент трансформации по току.

Шкалы измерительных приборов, присоединяемых к ТТ, надписываются в значениях первичного тока.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь измеряемого тока, имеет небольшое число витков (вплоть до одного витка), выполняется из проводника большого сечения. Первичной обмоткой ТТ может быть кабель, токопровод или шинопровод, в которых производится измерение тока. Вторичная обмотка рассчитана на значительно меньший ток, имеет большое число витков.

Выводы первичной обмотки обозначаются буквами Л₁ и Л₂ , вторичной - И₁ и И₂ .

Токовые катушки измерительных приборов (амперметров, ваттметров, счетчиков), токовые обмотки элементов релейной защиты включаются последовательно во вторичную обмотку ТТ.

Сопротивление указанных приборов незначительно, поэтому ТТ практически работает в режиме КЗ.

R₁₀ , X₁₀ - сопротивление ветви намагничивания,

r₂ , x₂ - сопротивление вторичной обмотки,

R₂ , X₂ - сопротивление нагрузки (амперметр, токовая обмотка ваттметра, счетчика электроэнергии, обмотки реле ).

Нормальная работа ТТ предполагает наличие ампервитков первичной и вторичной обмоток, которые создают магнитные потоки, направленные встречно. Результирующий магнитный поток есть разность магнитных потоков первичной и вторичной обмоток.

Ф_рез = Ф₁ - Ф₂ или .

При наличии тока первичной цепи и разрыве вторичной , сталь магнитопровода ТТ будет переходить из одного насыщенного состояния в другое 50 раз в секунду, так как ампервитки I₂w₂ отсутствуют (рис. 2). При этом во вторичной обмотке наводятся значительные ЭДС (десятки кВ), смертельно опасные для обслуживающего персонала, способные пробить изоляцию обмотки, что вызывает образование короткозамкнутых витков вторичной обмотки, возникновение больших токов в этих витках, перегрев и выход из строя ТТ.

Работа ТТ в режиме холостого хода недопустима.

Перед установкой ТТ и в процессе эксплуатации должны быть произведены следующие операции.

1. Проверка сопротивления изоляции между обмотками, между корпусом и первичной обмоткой, между корпусом и вторичной обмоткой.

2. Проверка маркировки ТТ .

а) на постоянном токе с помощью гальванометра во вторичной цепи (рис. 3).

Если стрелка гальванометра отклонится вправо при включении источника питания, то маркировка выполнена правильно.

б) на переменном токе с помощью трех амперметров и образцового ТТ (рис. 4).

При такой схеме включения и правильной маркировке зажимов испытуемого ТТ через средний амперметр А₂ протекает разность токов ветвей 1 и 3.

А₂ = А₁ - А₃

При неправильной маркировке зажимов испытуемого ТТ через средний амперметр А₂ протекает сумма токов ветвей 1 и 3.

А₂ = А₁ + А₃

Кроме полярности проверяется коэффициент трансформации испытуемого ТТ.

Коэффициент трансформации испытуемого ТТ не должен быть дробным. В противном случае испытуемый ТТ имеет дефект.

Завод изготовитель в сопроводительной документации дает стандартную кривую намагничивания магнитопровода данного ТТ - кривая 1 на рис. 5.

Если снятая при проверке кривая намагничивания (кривая 2 на рис. 5) располагается несколько выше кривой 1, но отличия составляют не более 20%, то ТТ к работе пригоден.

Если снятая при проверке кривая намагничивания (кривая 3 на рис. 5) располагается ниже кривой 1, то ТТ имеет дефекты и к работе не пригоден.