Pomiary przekładników napięciowych w obwodach zabezpieczeń przekaźników i automatyki

W tym artykule opisano, w jaki sposób prądy ogromnej liczby urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia są modelowane z dużą dokładnością w celu bezpiecznego stosowania w obwodach zabezpieczających przekaźniki — Pomiary przekładników prądowych w obwodach zabezpieczeń przekaźników i automatyki.

Opisano również, jak konwertować napięcia na dziesiątki i setki kilowoltów, aby sterować pracą przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających i automatyki w oparciu o dwie zasady:

1. transformacja energii elektrycznej;

2. separacja pojemnościowa.

Pierwsza metoda umożliwia dokładniejsze wyświetlanie wektorów wielkości pierwotnych i dlatego jest szeroko rozpowszechniona. Druga metoda służy do monitorowania określonej fazy napięcia sieci 110 kV w szynach obejściowych oraz w niektórych innych przypadkach. Ale w ostatnich latach znajduje coraz więcej zastosowań.

Jak są wykonane i działają przekładniki napięciowe przyrządów

Główna podstawowa różnica między pomiarowymi przekładnikami napięciowymi (VT) od przekładniki prądowe (CT) polega na tym, że podobnie jak wszystkie modele zasilaczy są przeznaczone do normalnej pracy bez zwarcia uzwojenia wtórnego.

Jednocześnie, jeśli transformatory mocy są projektowane do przesyłania przesyłanej mocy z minimalnymi stratami, to pomiarowe przekładniki napięciowe są projektowane z myślą o bardzo precyzyjnym powtarzaniu w skali pierwotnych wektorów napięcia.

Zasady działania i urządzenia

Konstrukcja przekładnika napięciowego, podobna do przekładnika prądowego, może być reprezentowana przez obwód magnetyczny z dwiema cewkami nawiniętymi wokół niego:

• podstawowy;

• drugi.

Specjalne gatunki stali na obwód magnetyczny, a także metal ich uzwojeń i warstwy izolacyjnej dobierane są w celu jak najdokładniejszej konwersji napięcia przy najniższych stratach. Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest obliczana w taki sposób, aby wartość znamionowa napięcia międzyprzewodowego wysokiego napięcia przyłożonego do uzwojenia pierwotnego była zawsze odtwarzana jako wartość wtórna 100 woltów przy tym samym kierunku wektora dla systemy z uziemieniem neutralnym.

Jeśli główny obwód przesyłu energii jest zaprojektowany z izolowanym przewodem neutralnym, wówczas na wyjściu cewki pomiarowej będzie obecne napięcie 100 / √3 woltów.

Aby stworzyć różne metody symulacji napięć pierwotnych w obwodzie magnetycznym, można zlokalizować nie jedno, ale kilka uzwojeń wtórnych.

Obwody przełączające VT

Przekładniki służą do pomiaru wielkości pierwotnych liniowych i/lub fazowych. Aby to zrobić, cewki mocy obejmują między:

• przewody liniowe do kontrolowania napięć liniowych;

• magistrala lub przewód i uziemienie, aby pobrać wartość fazy.

Ważnym elementem ochronnym pomiarowych przekładników napięciowych jest uziemienie ich obudowy oraz uzwojenia wtórnego. Należy zachować ostrożność, ponieważ w przypadku przebicia izolacji uzwojenia pierwotnego do obudowy lub do obwodów wtórnych, pojawi się w nich potencjał wysokiego napięcia, które może spowodować obrażenia ludzi i spalenie sprzętu.

Celowe uziemienie obudowy i jednego uzwojenia wtórnego doprowadza ten niebezpieczny potencjał do ziemi, co uniemożliwia dalszy rozwój awarii.

1. Sprzęt elektryczny

Przykład podłączenia transformatora do pomiaru napięcia w sieci 110 kilowoltów pokazano na zdjęciu.

Podkreślono przy tym, że przewód zasilający każdej fazy jest połączony odgałęzieniem z zaciskiem uzwojenia pierwotnego jej transformatora, umieszczonym na wspólnej uziemionej podporze żelbetowej, podniesionej na wysokość bezpieczną dla personelu elektrycznego.

Korpus każdego pomiarowego VT z drugim zaciskiem uzwojenia pierwotnego jest uziemiony bezpośrednio na tej platformie.

Wyjścia uzwojeń wtórnych są montowane w skrzynce zaciskowej znajdującej się na dole każdego VT. Są one podłączone do żył kabli zebranych w rozdzielnicy elektrycznej znajdującej się w pobliżu na wysokości dogodnej do obsługi z ziemi.

Nie tylko przełącza obwód, ale także instaluje automatyczne przełączniki na obwodach napięcia wtórnego oraz przełączniki lub bloki do wykonywania operacji przełączania i bezpiecznej konserwacji sprzętu.

Zgromadzone tu szyny napięciowe są doprowadzane do przekaźnikowych urządzeń zabezpieczeniowych i automatyki specjalnym kablem zasilającym, któremu stawiane są zwiększone wymagania w zakresie redukcji strat napięciowych. Ten bardzo ważny parametr obwodów pomiarowych został omówiony w osobnym artykule tutaj — Straty i spadek napięcia

Trasy kablowe do pomiaru VT są również zabezpieczone metalowymi skrzynkami lub płytami żelbetowymi przed przypadkowymi uszkodzeniami mechanicznymi, podobnie jak CT.

Inny wariant podłączenia przekładnika napięciowego typu NAMI, umieszczonego w ogniwie sieciowym 10 kV, pokazano na poniższym zdjęciu.

Przekładnik napięciowy po stronie wysokiego napięcia jest chroniony bezpiecznikami szklanymi w każdej fazie i może być oddzielony od ręcznego siłownika od obwodu zasilania w celu sprawdzenia działania.

Każda faza sieci pierwotnej jest podłączona do odpowiedniego wejścia uzwojenia zasilającego. Przewody obwodów wtórnych wyprowadzone są osobnym kablem do listwy zaciskowej.

2. Uzwojenia wtórne i ich obwody

Poniżej znajduje się prosty schemat podłączenia jednego transformatora do napięcia sieciowego obwodu zasilania.

Ten projekt można znaleźć w obwodach do 10 kV włącznie. Jest zabezpieczony z każdej strony bezpiecznikami o odpowiedniej mocy.

W sieci 110 kV taki przekładnik napięciowy może być zainstalowany w jednej fazie systemu magistrali obejściowej w celu zapewnienia synchronicznej kontroli podłączonych obwodów łączących i SNR.

Po stronie wtórnej zastosowano dwa uzwojenia: główne i dodatkowe, które zapewniają realizację trybu synchronicznego przy sterowaniu wyłącznikami z płytki blokowej.

Aby podłączyć przekładnik napięciowy do dwóch faz systemu szyny obejściowej przy sterowaniu wyłącznikami z płyty głównej, stosuje się następujący schemat.

Tutaj wektor «uk» jest dodawany do wektora wtórnego «kf» utworzonego w poprzednim schemacie.

Poniższy schemat nazywa się „otwartym trójkątem” lub niekompletną gwiazdą.

Pozwala symulować układ dwóch lub trzech napięć fazowych.

Największe możliwości daje połączenie trzech przekładników napięciowych w układzie pełnej gwiazdy. W takim przypadku można uzyskać zarówno wszystkie napięcia fazowe, jak i liniowe w obwodach wtórnych.

Ze względu na tę możliwość opcja ta jest stosowana we wszystkich stacjach krytycznych, a obwody wtórne dla takich przekładników napięciowych są tworzone z dwoma rodzajami uzwojeń uwzględnionymi zgodnie z układem gwiazda i trójkąt.

Podane schematy włączania cewek są najbardziej typowe i dalekie od jedynych. Nowoczesne przekładniki pomiarowe mają różne możliwości i dokonano dla nich pewnych korekt w konstrukcji i schemacie połączeń.

Klasy dokładności przekładników napięciowych

Aby określić błędy w pomiarach metrologicznych, VT kierują się równoważnym obwodem i schematem wektorowym.

Ta dość złożona metoda techniczna umożliwia wyznaczenie błędów każdego pomiaru VT w zakresie amplitudy i kąta odchylenia napięcia wtórnego od pierwotnego oraz określenie klasy dokładności dla każdego badanego transformatora.

Wszystkie parametry są mierzone przy obciążeniach znamionowych w obwodach wtórnych, dla których tworzony jest VT. Jeśli zostaną przekroczone podczas pracy lub kontroli, błąd przekroczy wartość nominalną.

Pomiarowe przekładniki napięciowe posiadają 4 klasy dokładności.

Klasy dokładności przekładników napięciowych

Klasy dokładności pomiaru VT Maksymalne granice błędów dopuszczalnych FU,% δU, min 3 3,0 nie określono 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Klasa nr 3 jest stosowana w modelach pracujących w przekaźnikach zabezpieczających i urządzeniach automatyki, które nie wymagają dużej dokładności, np. do wyzwalania elementów alarmowych w przypadku wystąpienia stanów zwarciowych w obwodach mocy.

Najwyższą dokładność 0,2 osiągają instrumenty używane do krytycznych pomiarów o wysokiej precyzji podczas konfigurowania złożonych urządzeń, przeprowadzania testów akceptacyjnych, konfigurowania automatycznej kontroli częstotliwości i podobnych prac. Przekładniki napięciowe o klasach dokładności 0,5 i 1,0 są najczęściej instalowane na urządzeniach wysokiego napięcia do przesyłania napięcia wtórnego do rozdzielnic, mierników kontrolno-regulacyjnych, zestawów przekaźników blokad, zabezpieczeń i synchronizacji obwodów.

Pojemnościowa metoda pobierania napięcia

Zasada tej metody polega na odwrotnie proporcjonalnym uwalnianiu napięcia na obwodzie połączonych szeregowo płytek kondensatora o różnych pojemnościach.

Po obliczeniu i doborze wartości znamionowych kondensatorów połączonych szeregowo z napięciem fazowym szyny lub linii Uph1, możliwe jest uzyskanie na końcowym kondensatorze C3 wartości wtórnej Uph2, która jest usuwana bezpośrednio z pojemnika lub poprzez urządzenie transformatorowe podłączone do ułatwienie ustawień dzięki regulowanej liczbie cewek.

Charakterystyki pomiarowe przekładników napięciowych i ich obwodów wtórnych

Wymagania instalacyjne

Ze względów bezpieczeństwa wszystkie obwody wtórne VT muszą być zabezpieczone. wyłączniki automatyczne typu AP-50 i uziemione drutem miedzianym o przekroju co najmniej 4 mm2.

Jeżeli w podstacji stosowany jest system podwójnej szyny, to obwody każdego przekładnika pomiarowego muszą być połączone przez obwód przekaźnika wzmacniaków pozycji odłącznika, co wyklucza jednoczesne dostarczanie napięcia do jednego przekaźnikowego urządzenia zabezpieczającego z różnych VT.

Wszystkie obwody wtórne od węzła końcowego VT do urządzeń zabezpieczających i automatyki przekaźnikowej muszą być wykonane jednym kablem zasilającym, aby suma prądów wszystkich rdzeni była równa zeru. W tym celu zabronione jest:

• oddzielić szyny zbiorcze „B” i „K” i połączyć je w celu wspólnego uziemienia;

• podłączyć magistralę „B” do urządzeń synchronizacyjnych poprzez styki przełączające, przełączniki, przekaźniki;

• przełączyć szynę «B» liczników stykami RPR.

Przełączanie operacyjne

Wszystkie prace przy sprzęcie operacyjnym są wykonywane przez specjalnie przeszkolony personel pod nadzorem urzędników i zgodnie z formularzami przełączania. W tym celu w obwodach przekładnika napięciowego instaluje się wyłączniki, bezpieczniki i wyłączniki automatyczne.

W przypadku wycofania z eksploatacji określonego odcinka obwodów napięciowych należy wskazać sposób weryfikacji wykonanego pomiaru.

Okresowa konserwacja

W trakcie eksploatacji obwody wtórne i pierwotne transformatorów poddawane są różnym okresom przeglądów, które są związane z czasem, jaki upłynął od uruchomienia urządzenia i obejmują różny zakres pomiarów elektrycznych oraz czyszczenie urządzeń przez specjalnie przeszkolony personel serwisowy .

Główną wadą, która może wystąpić w obwodach napięciowych podczas ich pracy, jest występowanie prądów zwarciowych między uzwojeniami. Najczęściej dzieje się tak, gdy elektrycy nie pracują ostrożnie w istniejących obwodach napięciowych.

W przypadku przypadkowego zwarcia uzwojeń wyłączniki ochronne znajdujące się w skrzynce zaciskowej przekładnika pomiarowego zostają wyłączone, a obwody napięciowe zasilające przekaźniki mocy, zestawy blokad, zabezpieczenia synchronizmu, odległościowe i inne urządzenia znikają.

W takim przypadku możliwe jest fałszywe zadziałanie istniejących zabezpieczeń lub nieprawidłowe ich działanie w przypadku zwarć w pętli pierwotnej. Takie zwarcia muszą być nie tylko szybko eliminowane, ale również obejmować wszystkie automatycznie wyłączane urządzenia.

Przekładniki pomiarowe prądu i napięcia są obowiązkowe w każdej stacji elektroenergetycznej. Są one niezbędne do niezawodnej pracy przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających i automatyki.