Przekładniki napięciowe przyrządów

Cel i zasada działania przekładnika napięciowego

Pomiarowy przekładnik napięciowy służy do obniżania wysokiego napięcia dostarczanego w instalacjach prądu przemiennego do mierników i przekaźników do zabezpieczeń i automatyki.

Bezpośrednie połączenie wysokiego napięcia wymagałoby bardzo nieporęcznych urządzeń i przekaźników ze względu na konieczność wykonania ich z izolacją wysokonapięciową. Produkcja i użytkowanie takiego sprzętu jest praktycznie niemożliwe, zwłaszcza przy napięciach 35 kV i wyższych.

Zastosowanie przekładników napięciowych pozwala na wykorzystanie standardowych przyrządów pomiarowych do pomiaru wysokich napięć, poszerzając ich granice pomiarowe; cewki przekaźników połączone za pomocą przekładników napięciowych mogą mieć również wersje standardowe.

Dodatkowo przekładnik napięciowy izoluje (separuje) urządzenia pomiarowe i przekaźniki od wysokiego napięcia, zapewniając tym samym bezpieczeństwo ich obsługi.

Przekładniki napięciowe są szeroko stosowane w instalacjach elektrycznych wysokiego napięcia, dokładność zależy od ich działania pomiary elektryczne i opomiarowania energii elektrycznej, a także niezawodności zabezpieczeń przekaźnikowych i automatyki awaryjnej.

Pomiarowy przekładnik napięciowy, zgodnie z zasadą konstrukcji, nie różni się od transformator obniżający napięcie zasilania… Składa się ze stalowego rdzenia składającego się z elektrycznych blach stalowych, uzwojenia pierwotnego i jednego lub dwóch uzwojeń wtórnych.

na ryc. 1a przedstawia schemat ideowy przekładnika napięciowego z pojedynczym uzwojeniem wtórnym. Do uzwojenia pierwotnego przykładane jest wysokie napięcie U1, a do napięcia wtórnego U2 jest podłączone urządzenie pomiarowe. Początek uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest oznaczony literami A i a, końce X i x. Takie oznaczenia są zwykle stosowane na korpusie przekładnika napięciowego obok zacisków jego uzwojeń.

Stosunek napięcia znamionowego uzwojenia pierwotnego do napięcia znamionowego uzwojenia wtórnego nazywany jest napięciem znamionowym. współczynnik transformacji przekładnik napięciowy Kn = U1nom / U2nom

Ryż. 1. Schemat i schemat wektorowy przekładnika napięciowego: a — schemat, b — schemat wektora napięcia, c — schemat wektora napięcia

Gdy przekładnik napięciowy pracuje bez błędów, jego napięcia pierwotne i wtórne są zgodne w fazie, a stosunek ich wartości jest równy Kn. Ze współczynnikiem transformacji Kn = 1 napięcie U2= U1 (ryc. 1, c).

Legenda: H — jeden zacisk jest uziemiony; O — jednofazowy; T — trójfazowy; K — kaskada lub z cewką kompensacyjną; F — izolacja zewnętrzna z porcelany; M — olej; C — suchy (z izolacją powietrzną); E — pojemnościowy; D jest dzielnikiem.

Zaciski uzwojenia pierwotnego (HV) są oznaczone A, X dla transformatorów jednofazowych i A, B, C, N dla transformatorów trójfazowych. Zaciski główne uzwojenia wtórnego (NN) są odpowiednio oznaczone a, x i a, b, c, N, zaciski wtórnego uzwojenia dodatkowego — ad techend.

Najpierw uzwojenia pierwotne i wtórne są podłączone odpowiednio do zacisków A, B, C i a, b, c. Główne uzwojenia wtórne są zwykle połączone w gwiazdę (grupa połączeń 0), dodatkowe - zgodnie ze schematem otwartego trójkąta. Jak wiadomo, podczas normalnej pracy sieci napięcie na zaciskach uzwojenia dodatkowego jest bliskie zeru (napięcie niezrównoważone Unb = 1 — 3 V), a dla zwarć doziemnych jest równe trzykrotności wartości napięcia 3UО z fazą UО o sekwencji zerowej.

W sieci z uziemionym punktem zerowym maksymalna wartość wynosi 3U0 równa napięciu fazowemu, przy izolowanym - trójfazowym obciążeniu napięciowym. W związku z tym wykonuje się dodatkowe uzwojenia o napięciu znamionowym Unom = 100 V i 100/3 V.

Napięcie znamionowe TV to napięcie znamionowe uzwojenia pierwotnego; wartość ta może odbiegać od klasy izolacji. Przyjmuje się, że nominalne napięcie uzwojenia wtórnego wynosi 100, 100/3 i 100/3 V. Normalnie przekładniki napięciowe pracują w stanie jałowym.

Przekładniki napięciowe z dwoma uzwojeniami wtórnymi

Przekładniki napięciowe z dwoma uzwojeniami wtórnymi, oprócz zasilania mierników i przekaźników, przeznaczone są do obsługi sygnalizatorów ziemnozwarciowych w sieci z izolowanym przewodem neutralnym lub do zabezpieczenia ziemnozwarciowego w sieci z przewodem neutralnym uziemionym.

Schemat ideowy przekładnika napięciowego z dwoma uzwojeniami wtórnymi pokazano na ryc. 2, A. Zaciski drugiego (dodatkowego) uzwojenia, służące do sygnalizacji lub zabezpieczenia w przypadku zwarć doziemnych, są oznaczone ad i xd.

na ryc. 2.6 pokazuje schemat włączenia trzech takich przekładników napięciowych do sieci trójfazowej. Uzwojenia pierwotne i główne wtórne są połączone w gwiazdę. Neutralny uzwojenia pierwotnego jest uziemiony. Trzy fazy i przewód neutralny można podłączyć do mierników i przekaźników z głównych uzwojeń wtórnych. Dodatkowe uzwojenia wtórne są połączone w otwarty trójkąt. Z nich suma napięć fazowych wszystkich trzech faz jest podawana do urządzeń sygnalizacyjnych lub zabezpieczających.

W normalnej pracy sieci, do której podłączony jest przekładnik napięciowy, ta suma wektorów wynosi zero. Można to zobaczyć na diagramach wektorowych na ryc. 2, c, gdzie Ua, Vb i Uc to wektory napięć fazowych przyłożonych do uzwojeń pierwotnych, a Uad, Ubd i Ucd — wektory napięć pierwotnego i wtórnego uzwojenia dodatkowego. napięcia wtórnych uzwojeń dodatkowych, zbieżne w kierunku z wektorami odpowiednich uzwojeń pierwotnych (takie same jak na ryc. 1, c).

Ryż. 2. Przekładnik napięciowy z dwoma uzwojeniami wtórnymi. a — schemat; b — włączenie do obwodu trójfazowego; c — schemat wektorowy

Sumę wektorów Uad, Ubd i Ucd uzyskuje się łącząc je zgodnie ze schematem dołączenia uzwojeń dodatkowych, przy czym przyjmuje się, że strzałki wektorów zarówno napięć pierwotnych, jak i wtórnych odpowiadają początkom uzwojeń transformatora.

Wynikowe napięcie 3U0 między końcem uzwojenia fazy C a początkiem uzwojenia fazy A na schemacie wynosi zero.

W rzeczywistych warunkach na wyjściu otwartego trójkąta zwykle występuje znikoma asymetria napięcia, nieprzekraczająca 2 do 3% napięcia znamionowego. Nierównowaga ta jest spowodowana wszechobecną niewielką asymetrią napięć faz wtórnych oraz nieznacznym odchyleniem kształtu ich krzywej od sinusoidy.

Napięcie gwarantujące niezawodną pracę przekaźników przyłożonych do otwartego trójkąta pojawia się tylko w przypadku zwarć doziemnych po stronie uzwojenia pierwotnego przekładnika napięciowego. Ponieważ zwarcia doziemne są związane z przepływem prądu przez przewód neutralny, powstałe napięcie na wyjściu otwartego trójkąta zgodnie z metodą składowych symetrycznych nazywane jest napięciem składowej zerowej i oznaczane jest jako 3U0. W tym zapisie liczba 3 wskazuje, że napięcie w tym obwodzie jest sumą trzech faz. Oznaczenie 3U0 odnosi się również do obwodu wyjściowego otwartego trójkąta zastosowanego do przekaźnika alarmowego lub zabezpieczającego (rys. 2.6).

Ryż. 3. Wykresy wektorowe napięć pierwotnego i wtórnego uzwojenia dodatkowego z jednofazowym zwarciem doziemnym: a — w sieci z uziemionym punktem neutralnym, b — w sieci z izolowanym punktem neutralnym.

Napięcie 3U0 ma najwyższą wartość dla jednofazowego zwarcia doziemnego.Należy wziąć pod uwagę, że maksymalna wartość napięcia 3U0 w sieci z przewodem neutralnym izolowanym jest znacznie większa niż w sieci z przewodem neutralnym uziemionym.

Ogólne schematy przełączania przekładników napięciowych

Najprostszy schemat wykorzystujący jeden jednofazowy przekładnik napięciowypokazany na ryc. 1, a, służy do uruchamiania szaf silnikowych i punktów przełączania 6-10 kV do włączania woltomierza i przekaźnika napięciowego urządzenia AVR.

Rysunek 4 przedstawia schematy połączeń jednofazowych jednouzwojeniowych przekładników napięciowych do zasilania trójfazowych obwodów wtórnych. Grupa trójgwiazdowych transformatorów jednofazowych pokazana na rys. 4, a, służy do zasilania przyrządów pomiarowych, przyrządów pomiarowych i woltomierzy do kontroli stanu izolacji w instalacjach elektrycznych 0,5-10 kV z izolowanym punktem neutralnym i nierozgałęzioną siecią, w których nie jest wymagana sygnalizacja wystąpienia doziemienia jednofazowego.

Aby wykryć „ziemia” na tych woltomierzach, muszą one pokazywać wielkość napięć pierwotnych między fazami a ziemią (patrz schemat wektorowy na ryc. 3.6). W tym celu przewód neutralny uzwojeń WN jest uziemiony, a woltomierze podłączone do napięć fazy wtórnej.

Ponieważ w przypadku jednofazowych zwarć doziemnych przekładniki napięciowe mogą pozostawać pod napięciem przez długi czas, ich napięcie znamionowe musi być zgodne z pierwszym napięciem międzyfazowym. W rezultacie w trybie normalnym, podczas pracy przy napięciu fazowym, moc każdego transformatora, a tym samym całej grupy, zmniejsza się jeden raz o √ 3. Ponieważ obwód ma zerowe uzwojenia wtórne uziemione, bezpieczniki wtórne są instalowane we wszystkich trzech fazach .

Ryż. 4.Schematy połączeń jednofazowych przekładników napięciowych z jednym uzwojeniem wtórnym: a — układ gwiazda-gwiazda dla instalacji elektrycznych 0,5 — 10 kV z izolowanym zerem, b — obwód otwarty trójkąt dla instalacji elektrycznych 0,38 — 10 kV, c — to samo dla instalacje elektryczne 6 — 35 kV, d — włączenie przekładników napięciowych 6 — 18 kV według schematu gwiazdy trójkątnej do zasilania urządzeń ARV maszyn synchronicznych.

na ryc. 4.6 oraz przekładniki napięciowe przeznaczone do zasilania przyrządów pomiarowych, mierników i przekaźników podłączonych do napięcia międzyfazowego łączy się w otwarty trójkąt. Ten schemat zapewnia symetryczne napięcie między liniami Uab, Ubc, U°Ca przy pracy przekładników napięciowych w dowolnej klasie dokładności.

Funkcja obwód otwarty trójkąt jest to niedostateczne wykorzystanie mocy transformatorów, ponieważ moc takiej grupy dwóch transformatorów jest mniejsza od mocy grupy trzech transformatorów połączonych w pełny trójkąt nie o 1,5 razy, ale o √3 raz .

Schemat na ryc. 4,b służy do zasilania nierozgałęzionych obwodów napięciowych instalacji elektrycznych 0,38 -10 kV, co umożliwia podłączenie uziemienia obwodów wtórnych bezpośrednio do przekładnika napięciowego.

W obwodach wtórnych obwodu pokazanego na ryc. 4, c, zamiast bezpieczników zainstalowany jest wyłącznik dwubiegunowy, po uruchomieniu styk bloku zamyka obwód sygnałowy «przerwa w napięciu»... Uziemienie uzwojeń wtórnych odbywa się na ekranie w faza B, która jest dodatkowo uziemiona bezpośrednio do przekładnika napięciowego przez bezpiecznik awaryjny.Wyłącznik zapewnia rozłączenie obwodów wtórnych przekładnika napięciowego z widoczną przerwą. Ten schemat jest stosowany w instalacjach elektrycznych 6 — 35 kV przy zasilaniu rozgałęzionych obwodów wtórnych z dwóch lub więcej przekładników napięciowych.

na ryc. 4, g przekładniki napięciowe są połączone zgodnie z obwodem trójkąta — gwiazda, zapewniając napięcie na linii wtórnej U = 173 V, które jest niezbędne do zasilania automatycznych urządzeń kontroli wzbudzenia (ARV) generatorów synchronicznych i kompensatorów. Aby zwiększyć niezawodność działania ARV, nie są instalowane bezpieczniki w obwodach wtórnych, co jest dozwolone PUE dla nierozgałęzionych obwodów napięciowych.

Zobacz też: Schematy połączeń pomiarowych przekładników napięciowych