Трансформатор напряжения(ТН, TV): схемы соединения и принцип работы

Трансформатор напряжения – предназначен для понижения первичного напряжения до значений удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерений и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Используется в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц с номинальными напряжениями от 0,22 до 750 кВ.

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)

Принцип работы

Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и 1-ой или 2-х вторичных обмоток(конструкцию конкретного устройства можно посмотреть в паспорте или каталоге от производителя).

В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности по:

амплитуде,
углу.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу работы не отличается от силового понижающего трансформатора или от трансформатора тока.

Ещё раз опишем работу трансформатора тока. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток, который пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то по ней начнёт течь ток, который возникает из-за действия ЭДС(электродвижущая сила). ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе.

Принцип работы трансформатора

Такие устройства работаю только на переменном напряжение. Если на ТН подавать постоянное напряжение, т.к. ЭДС не будет создаваться постоянным магнитным потоком.

Как выбрать понижающий трансформатор

Реактивную мощность в вар. Опыт короткого замыкания Опыт «короткого» замыкания проводится при пониженном напряжения питания, так как ток в обмотках трансформатора может превысить номинальные значения при повышении напряжения.

Но последние векторы не могут дать замкнутого равностороннего треугольника. Соединение треугольник — треугольник дает возможность не прерывать работы линии при порче одной из фаз, если трансформирование происходит помош,ью трех однофазных или одного броневого трехфазного трансформатора, В этих случаях просто отключают пострадавший трансформатор или пострадавшую обмотку, не отключая двух других от линии.

Например, стандартами: Дело касается коэффициента трансформации. Первичная обмотка выполняется с большим сечением и меньшим количеством витков чем вторичная, часто выполняется в виде проходной шины.

Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Необходимо заметить, что и при заземленной нейтрали изоляция может подвергнуться действию напряжения, большего, чем фазное, если заземление нейтрали осуществляется через сопротивление. Особенностью первичной трансформаторной обмотки является последовательное включение в измеряемую электрическую цепь. Одновитковые модели токовых трансформаторов представлены разновидностями, не имеющими индивидуальную первичную обмотку или с наличием индивидуальной обмотки первичного типа. В схеме на рис.

При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением «холостого хода» оказывается перегруженным. Трансфоматоры тока- устройство и сборка схемы.

Расшифровка ТН

Расшифровка маркировки:

Н — трансформатор напряжения;
Т — трёхфазный;
О — однофазный;
С — сухой;
М — масляный;
К — каскадный либо с коррекцией;
А — антирезонансный;
Ф — в фарфоровом корпусе;
И — контроль Изоляции;
Л — в литом корпусе из эпоксида;
ДЕ — с ёмкостным делителем напряжения;
З — с заземляемой первичной обмоткой.

Также читайте: Однофазный сухой трансформатор — ОСМ

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз увеличивается или уменьшается первичное значение напряжение.

Формула по вычислению коэффициента трансформации

Вторичное напряжение

Напряжения на вторичной обмотки:

100 В,
100/√3 В,
100/3.

Классы точности

Классы точности:

0,1;
0,2;
0,5 – применяется для измерений;
1,0;
3,0;
3Р или 6Р – предназначены для защиты, управление, автоматика или сигнализация.

Номинальные мощности трансформаторов для любого класса точности следует выбирать из ряда(В·А): 10; 15; 25; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200.

Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис. 2, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных

Рис. 2 Схемы соединения трансформаторов напряжения

трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис. 2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

4. Конструкции трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией (соответственно буквы С, М или Л в обозначении типа трансформатора).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 — 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Рис. 3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные:

а –

тип НОМ – 35;
б
тип ЗНОМ – 35;
1
– вывод высокого напряжения;
2
– коробка выводов низкого напряжения;
3
– бак.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, 3HOM-35.

Схема обмоток первых показана на рис. 3, а.

Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис. 3,
б)
один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН — на боковой стенке бака. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН — на В, дополнительная обмотка — на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 2,
в.
Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали.

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии 3HQJI.06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 4) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанная на Uф /2.

Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом
Uф
/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на
Uф/2.
Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом.

Рис. 4. Трансформатор напряжения НКФ-110:

а —

схема;
б
— конструкция:
1 —
ввод высокого напряжения;
2
— маслорасширитель;
3 —
фарфоровая рубашка;
4 —
основание; 5 — коробка вводов НН

Трансформаторы напряжения на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф

/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют три и четыре блока, т. е. шесть и восемь ступеней обмотки ВН.

Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивления, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1

с помощью конденсатора отбора мощности
С2
(рис. 5,
а).
Напряжение, снимаемое с
С2
(10—15 кВ), подается на трансформатор
TV,
имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель
L,
с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором
С2.
Дроссель
L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты. Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис. 6 показана установка НДЕ-500-72.
При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150

Рис. 5. Схема трансформатор напряжения НДЕ:

Рис. 6. Конструкция трансформатор напряжения НДЕ – 500 – 72.:

1 —

делитель напряжения;
2
— разъеди нитель;
3 —
трансформатор напряжения и дроссель;
4 —
заградитель высоко частотный;
5 —
разрядник;
6 —
привод

Рис. 2 Схемы соединения трансформаторов напряжения

4. Конструкции трансформаторов напряжения

Рис. 3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные:

а –

тип НОМ – 35;
б
тип ЗНОМ – 35;
1
– вывод высокого напряжения;
2
– коробка выводов низкого напряжения;
3
– бак.

Схема обмоток первых показана на рис. 3, а.

Рис. 4. Трансформатор напряжения НКФ-110:

а —

Рис. 5. Схема трансформатор напряжения НДЕ:

Рис. 6. Конструкция трансформатор напряжения НДЕ – 500 – 72.:

1 —

Виды и классификации

Основные классификации трансформаторов:

По числу фаз.
По наличию или отсутствию заземления вывода,
По принципу действия.
По числу ступеней трансформации.
По наличию компенсационной обмотки или обмотки для контроля изоляции сети.
По виду изоляции:
По особенностям конструктивного исполнения.

Старый 3-х фазный масляный ТН
Место установки:

наружная,
внутренняя,
встроенный в силовой трансформатор,
установка отдельным элементом.

Основные признаки трансформаторов и их обозначения приведены в таблице:

Трёхобмоточный трансформатор следует изготовлять с двумя вторичными обмотками:

основной,
дополнительной.

Принцип работы и назначение измерительного трансформатора

Нужны достижения определенных показателей, при которых верно функционирует оборудование. Монтаж приборов нужно поручить опытным специалистами. Они должны обладать группой допуска к электротехническим работам как минимум третьего уровня. А перед монтированием трансформаторов тока (ТТ) нужно проверить механизм на присутствие изъянов. Они могут возникнуть в результате неправильной сборки или повреждений.

Измерительные трансформаторы превращают базовые сведения электрических цепей (напряжение или ток), сокращая их количество до предписанного значения. Работают аппараты по-разному. Это обусловлено их внутренним механизмом и предназначением.

Обозначение упрощает обращение с ними. Оно поможет выбрать наиболее подходящий механизм. Маркировка прибора обусловливается типом механизма. Например, ТТ свойственны такие обозначения, как: «Т» (1-ая буква) – трансформатор тока. А 2-ая буква в названии указывает на тип механизма.

Обозначения и их значения: