Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Электромагнитный трансформатор — напряжение
В Советском Союзе до последнего времени для целей измерения и устройств релейной защиты в основном применялись разных конструкций электромагнитные трансформаторы напряжения , обычно устанавливаемые на шинах. [31]
В установках высокого напряжения 220 — 500 кв все более широкое применение находят емкостные делители напряжения, стоимость которых меньше, чем рассмотренных выше электромагнитных трансформаторов напряжения . [33]
Допускается использование для этих целей емкостных ТН ( типа НДЕ) в электрических сетях 750 кВ, а также в послеаварийных режимах в электрических сетях 110 кВ и выше, до восстановления питания цепей напряжения от электромагнитного трансформатора напряжения . [34]
Трансформаторы напряжения применяются двух основных типов: электромагнитные и емкостные. Электромагнитные трансформаторы напряжения устанавливаются аналогично трансформаторам тока. Емкостные трансформаторы напряжения состоят из емкостного делителя напряжения, в качестве которого обычно используется конденсатор связи, и устройства отбора напряжения. Устройства отбора напряжения до 220 кВ устанавливаются на стойках фундаментов конденсаторов связи. Отбор напряжения от конденсаторов связи 330 и 500 кВ осуществляется устройством отбора напряжения, установленным на отдельном фундаменте. [36]
Наличие электромагнитных трансформаторов напряжения практически исключает вероятность появления повторных зажиганий в выключателе и обеспечивает надежное отключение ненагруженных линий при длительном повышении напряжения на открытом конце. Применение электромагнитных трансформаторов напряжения не эффективно в тех случаях, когда на отключенном участке имеются шунтирующие реакторы, при которых в контуре, образованном реакторами и емкостью линии, возникают медленно затухающие колебания напряжения низкой частоты. В результате описанного процесса на неповрежденных фазах к моменту окончания бестоковой паузы, равной 0 3 — 0 4с, сохраняется высокое напряжение, равное примерно 75 % значения вынужденной составляющей на конце линии с односторонним питанием. [37]
Первичные преобразователи напряжения имеют ряд исполнений. Основной их разновидностью являются электромагнитные трансформаторы напряжения ( ТН) с замкнутым ферромагнитным сердечником. К первичной обмотке такого ТН подводится измеряемое напряжение, на зажимах вторичной получается напряжение, примерно пропорциональное первичному. Обычный ТН является аналоговым измерительным преобразователем напряжения в напряжение. Его коэффициент трансформации является безразмерной величиной. [38]
При автоматическом повторном включении ( АПВ) и наличии повторного зажигания дуги в выключателе, отключающем холостую линию, ударный коэффициент может быть равен Ауд2 из-за влияния остаточного заряда на линии. Перенапряжения сильно снижаются при наличии на линии электромагнитного трансформатора напряжения , который обеспечивает стекание остаточного заряда за время паузы АПВ или интервала времени до повторного зажигания дуги в выключателе. [40]
В РУ 220 кВ и выше с электромагнитными трансформаторами напряжения при снятии напряжения с шин воздушными выключателями возникает длительный устойчивый резонанс напряжений, вызывающий перегрев и повреждение витковой изоляции трансформаторов напряжения. При подаче рабочего напряжения на систему шин с электромагнитным трансформатором напряжения в нем возникает витковое замыкание и возможно его полное разрушение. [41]
Ограничение ударного коэффициента при АПВ может быть достигнуто теми же мерами, что и при включении ( см. гл. Фактором, приводящим к ускоренному разряду, является использование электромагнитных трансформаторов напряжения , включенных непосредственно на линии. Поскольку напряжение на линии, отключенной с двух сторон, меняется мало, индуктивное сопротивление обмотки трансформатора играет второстепенную роль; это приводит к возрастанию намагничивающего тока по сравнению с током при переменном напряжении, увеличению насыщения и падению индуктивности. В этих условиях основную роль играет активное сопротивление трансформатора, которое составляет около 25 Ом на 1 кВ номинального напряжения. Однако эта естественная мера ограничения U0, а следовательно, и максимального значения Кул действительна при отсутствии реакторов на линии. Если на линии включены реакторы, то после отключения емкость линии начинает разряжаться через индуктивность реакторов с частотой ш (, меньшей, чем частота источника, поскольку емкостный ток линии обычно не компенсируется полностью. Вследствие высокой добротности реакторов ( coLp / Гр 200) колебательный процесс затухает очень медленно. [42]
В РУ 220 кВ и выше с электромагнитными трансформаторами напряжения при снятии напряжения с шин воздушными выключателями возникает устойчивый резонанс напряжений, вызывающий перегрев и повреждение витковой изоляции трансформаторов напряжения. При последующей подаче рабочего напряжения на систему шин с электромагнитным трансформатором напряжения на нем возникает витковое замыкание и возможно его полное разрушение. [43]
Когда в результате коммутаций ( плановых или аварийных) образуется схема, содержащая электромагнитный трансформатор напряжения с подключенной к нему ошиновкой, которая отделена со всех сторон от источников питания емкостями, шунтирующими контакты выключателей, на шинах подстанции возможны феррорезонансные перенапряжения на промышленной частоте. [45]
Источник
Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия
Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:
- уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
- защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
- повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
- на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю
Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.
Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.
Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки — а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В — это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) — это магнитопровод ТНа.
Принцип работы ТН
Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.
Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.
Классификация трансформаторов напряжения
ТНы классифицируются по следующим параметрам:
- напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
- напряжение основной вторичной обмотки (100 В — для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 — однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В — однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 — однофазные в сети с изолированной нейтралью
- число фаз (однофазные, трехфазные)
- количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
- класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
- способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
- изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)
На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.
электромагнитные и емкостные
Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.
Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.
А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.
Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.
Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.
Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.
Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.
Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.
Источник
Электромагнитные трансформаторы напряжения и их конструкция
Трансформаторы напряжения служат для преобразования высокого напряжения в низкое, стандартной величины, удобное для работы измерительных приборов и реле.
Основные параметры ТН: Номинальные напряжения обмоток; Номинальный коэффициент трансформации; Погрешность по напряжению; Угловая погрешность.
По конструкции ТН напоминают силовые трансформаторы на напряжения 6-35 кВ выпускаются ТН как однофазной, так и трёхфазной конструкции. На напряжения 110 кВ и выше выпускаются однофазные ТН.
Различают заземляемые и незаземляемые ТН 6-35 кВ. Одной из основных функций заземляемых ТН является контроль изоляции сети. По виду изоляции различают ТН с масляной и с литой эпоксидной изоляцией. Заземляемые ТН: НТМИ, НТМК, ЗНОМ, ЗНОЛ. Незаземляемые ТН: НОМ, НОЛ
Однофазные незаземляемые ТН имеют два вывода, изолированные на номинальное напряжение.
Магнитопровод ТН – бронестержневого типа. Обмотки ТН – как правило, многослойные, циллиндрические и катушечные
Н с литой изоляцией обычно меют витой разъёмный магнитопровод.
ТН 6-35 кВ Заземляемые ТН – трёхобмоточные, со вторичными обмотками, рассчитаными на 100 и 100/√3 В ТН типа НТМК не предназначены для контроля изоляции сети и выполняются с трёхстержневым магнитопроводом. У заземляемых ТН, предназначенных для контроля изоляции
(ТНКИ) необходимо обеспечить путь магнитному потоку нулевой последовательности. ТНКИ трёхфазного исполнения выполняются либо с пятистержневым магнитопроводом, либо с тремя отдельными магнитопроводами в одном корпусе. ТНКИ могут представлять собой трёхфазную группу из однофазных ТН типа ЗНОМ (ЗНОЛ) Эти ТН выполняются с одним изолированным выводом обмотки ВН, второй вывод обмотки принципиально заземляется. Заземляемые ТН характеризуются меньшими чем у незаземляемых ТН значениями рабочей индукции, т.к. при ОЗЗ в сетях 6-35 кВ напряжение на здоровых фазах возрастает до линейного.
Заземляемые ТН подвержены возникновению автоколебательного процесса в контуре нулевой последовательности сети с ТН в результате ОДЗ или отключения ОЗЗ.
Это явление, также называемое «феррорезонанс», является основной причиной повреждения заземляемых ТН. Большинство разрабатываемых в настоящее время ТН имеет антирезонансную конструкцию.
Магнитное сопротивление потоку нулевой последовательности из за воздушного зазора очень велико.
В нейтральную точку обмотки ВН ТН типа НАМИТ включён дополнительный трансформатор (ТНП), вторичная обмотка которого коммутируется релейной защитой в зависимости от напряжения нулевой последовательности.
ТН 110-500 кВ ТН на напряжения 110-500 кВ всегда однофазного исполнения, один из выводовобмотки ВН принципиально заземляется. Магнитопровод ТН – двухстержневой. Обмотки располагаются горизонтально, на обоих стержнях. Магнитопровод изолирован от земли инаходится под напряжением 0,5Uном Магнитопровод с обмотками расположен внутри фарфоровой покрышки, играющей также роль бака для масла.
На напряжения 220-500 кВ применяют каскадные ТН. ТН 220 кВ состоит из двух идентичных модулей 110 кВ, ТН 330 кВ – из трёх. Исключением является ТН 500 кВ, состоящий из трёх-четырёх модулей по 125-166 кВ. Обмотки НН есть только на нижнем каскаде.
ТН 110-500 кВ также подвержены повреждениям из-за феррорезонанса. Антирезонансные ТН 110-500 кВ имеют обозначение НАМИ.
В конструкции магнитопровода ТН типа НАМИ используется толстолистовая конструкционная сталь.
Феррорезонансный процесс возможен в ТН типа НКФ при отключении холостой ошиновки.
Источник