Как выбирается трансформатор напряжения

Как выбрать трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения — это подвид трансформатора, который предназначается для гальванической развязки цепей высокого напряжения (выше 6 киловольт) от цепей низкого напряжения (стовольтных) вторичных обмоток, т.е. происходит передача энергии от линии высокого напряжения к линии с низким напряжением без использования электрического контакта.
Изобретение трансформатора произошло в 19 веке. Принято считать, что простейшей первой моделью трансформатора стала индукционная катушка с разомкнутым магнитопроводом. Долгое время его судьба была в подвешенном состоянии. Это было вызвано тем, что еще не были выработаны предпочтения к базовым стандартам в электрике (вид тока, ток и т.п.). Первый патент, где устройство было названо «дробителем света» был зарегистрирован выдающимся ученым Н.П. Яблочковым в семидесятых годах девятнадцатого века. Бурное развитие устройство получило в конце 19 века, когда устоялся стандарт на переменный ток (использование постоянного тока было признано не перспективным).
В наше время существует налаженные производства трансформаторов напряжения различных видов — http://elektrovrn.ru/produkciya/transformatory_napryazheniya/
Принцип действия
Рассмотрим устройство трансформатора напряжения. Базовая модель представляет собой две обмотки, которые намотаны вокруг магнитопровода. Входное (внешнее) напряжение приходит на первичную обмотку, а со вторичной уже снимается пониженное напряжение.
Трансформатор напряжения широко используется во множестве отраслей промышленности. Без его работы не будут функционировать такие отрасли, как электроника, энергетика, радиотехника. С помощью трансформаторов напряжения технический прогресс позволил миниатюризировать большое количество устройств, что позволило запустить в серию доступные, легко применяющиеся приборы. Дополнительная функция защиты прибора от короткого замыкания сделала его одной из базовых частей современного оборудования.
Основные характеристики трансформаторов напряжения
Защитный трансформатор напряжения обладает следующими характеристиками. Точность данного вида будет определена в процентах от величины предельно допустимой погрешности в напряжении при его значении в 5% диапазоне от объявленного номинального напряжения и до предельного значения напряжения, взятого от величины номинального коэффициента напряжения.
Если трансформатор имеет вторую обмотку, которая разделена на две отдельные части, то необходимо обращать внимание на входной диапазон на каждой катушке. Их верхняя граница должна находиться на уровне номинальной мощности. Требования к катушкам различны (все они должны удовлетворять точности в диапазоне входа).
Силовой трансформатор напряжения бывает нескольких видов. В зависимости от фазы существует однофазный трансформатор и трехфазный. В зависимости от количества обмоток различают трех и 2-х обмоточные. Относительно применения различают наружного применения и внутреннего. Понижающие и повышающие трансформаторы приобрели свое название в зависимости от изменения входящего напряжения к исходящему.
Относительной новинкой на рынке трансформаторов напряжения является электронный. Данное устройство выгодно отличается от классической модели тем, что имеет регулировку напряжения на выходе, позволяет получить высокий КПД. Прибор имеет малые размеры и почти полную бесшумность.
Выбор трансформатора
Рассмотрим, как выбрать трансформатор напряжения.
Основными параметрами, на которые необходимо обратить свое внимание при подборе — это:

номинальное первичное напряжение;
как произведено соединение обмоток;
объявленный класс точности;
номинал вторичной обмотки по мощности.

Математически условие выбора трансформатора выражается так:
Если трансформатор будет использоваться для мониторинга состояния изоляции в цепях с небольшими токами замыкания на землю, выбор следует сделать в сторону трехфазного 5-ти стержневого.
Потери в напряжении в соединителях должны лежать в границах до 0,5 % Uu.
Мощность измерительных приборов, следует определять по максимально нагруженной фазе.
Общая нагрузка трансформатора высокого напряжения будет стремиться к величине, которая может быть рассчитана по следующему уравнению:
где S приб — мощность, которую потребляют все параллельные цепи прибора.
За номинал по мощности следует принимать:

для трансформаторов, которые образуют звезду своим соединением, суммарную мощность трех фаз;
для однофазных, имеющих соединение в виде открытого треугольника, двойную мощность фазы.

Дальнейшими шагами в выборе трансформатора будет выбор производителя и поставщика. На данный момент, рынок электротехники насыщен товарами производства китайских заводов и отечественной продукцией. И тот, и другой вариант следует выбирать только по положительным отзывам.
Рассмотрев, по каким основным условиям выбирают трансформатор напряжения, можно сделать вывод, что основным параметром для выбора выступает класс напряжения. Дальнейшей характеристикой, на которую обращают внимание при его выборе — является общая нагрузка всех приборов, которые будут к нему подключены. Проверку следует проводить по вторичной обмотке.
Для расчета общей нагрузки всех приборов, следует обратиться к инструкциям приборов, где указаны их все ТТХ. В случае отсутствия инструкции, следует искать маркировку непосредственно на приборе.
При выборе трансформатора напряжения следует учесть, что он является базовым элементом защиты оборудование от короткого замыкания.

Источник

Выбор и проверка трансформатора напряжения

Условия выбора трансформаторов напряжения:

где U_уст.н – номинальное напряжение установки,

U_1н – первичное напряжение трансформаторов напряжения,

S_н – номинальная нагрузка трансформатора напряжения в принятом классе точности.

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, классу точности и схемы соединения обмоток. Соответствие класса точности следует проверять путём сопоставления номинальной нагрузки вторичном цепи с фактической нагрузкой от подключения приборов. Для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю следует применять трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения.

Если схеме соединения обмоток трансформатора напряжения

соответствует схема соединения параллельных катушек измерительных приборов, то нагрузка на каждую фазу ( ) определяется суммированием нагрузок параллельных катушек прибора

= (10.10)

где — суммарная активная мощность, потребляемая приборами, Вт;

— суммарная реактивная мощность, потребляемая приборами. Вар.

Распределение нагрузок трансформатора напряжения сведем в таблицу 10.4

Таблица 10.4 — Распределение нагрузок трансформатора напряжения

Общая потребляемая мощность

Наименование прибора	Тип прибора	, ВА
Pnp.i, Bт	Qnp.i ,Bт
1	2	3	4	5	6	7
Счётчики активной энергии	САЗУ- И672	1,75	0,38	6	1,75	21,29
Счётчики реактивной энергии	СРЗ-И673	1,75	0,38	1	1,75	4,26
Вольтметр	Э-762	9,00	1,00	4	36,00	—
Ваттметр	Д-587	10,00	1,00	2	20,00	—
Частотомер	Д-762	8,00	1,00	1	8,00	—
Варметр	Д-305	4,00	1,00	1	4,00	—
Итого ( )	—	—	—	14	78,5	25,56

1 — полная мощность намеченных к установке приборов, ВА;

2 — коэффициент намеченных к установке приборов.

По формуле (10.10), используя таблицу 10.4, получим

Сечение проводов и кабелей, питающих цепи напряжения счетчиков, должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,5% от

Выбор и проверка трансформатора напряжения сведена в таблицу 10.5

Таблица 10.5 — Выбор и проверка трансформатора напряжения

Проверяемая величина	Тип	Номинальные параметры	Знаки	Расчётные параметры
Номинальное напряжение	=10kB	= 10кВ, таблица 7.1
Класс точности	0,5	—	—
Номинальная мощность	120 В А	>	=82,56BA,c.81

1 − номинальная нагрузка трансформатора напряжения, принята по
таблице 5.13/4/;

2 − нагрузка на каждую фазу, определяемое по формуле (10.10). В А.
Выбираем трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66УЗ, схема подключения которого в цепь питающей линии 10 кВ представлена на рисунке 10.2.

Выбор и проверка шинных конструкций

Шинной конструкцией (шинами) называют неизолированные проводники или систему проводников, укрепленных с помощью изоляторов и предназначенных для электрической связи между элементами электроустановки. Не изолированные проводники дешевле изолированных, обладают большой нагрузочной способностью, проще в монтаже и эксплуатации

Выбираем сечение шин ( ) no формуле

= = , (10.11)

где 320 А — рабочий ток в нормальном режиме, принят по таблице 7.1

= 1 — экономическая плотность тока, с. 37 /1/;

По таблице 5.7 /4/ выбираем шинную конструкцию высотой h = 6 мм, шириной b = 40 мм, длительно допустимый ток = 700 А, принятый по таблице 7.2 /4/. Выбранное сечение шин по экономической плотности тока проверяют на нагрев в рабочем утяжелённом режиме по формуле

(10.12)

где = 645 А — рабочий утяжеленный ток, принятый по таблице 7.1;

= 1,054 — коэффициент термический.

Рисунок 10.2 — Схема подключения трансформатора напряжения НТМИ — 10-66УЗ в цепь питающей линии 10 кВ

Определим силу, действующую на среднюю фазу шинной конструкции ( )

(10.13)

кН,

где = 1,3 м — расстояние между изоляторами, с. 992 /3/;

d = 0,3 м — расстояние между соседними фазами, с. 992 /3/;

= 17,581 кА — ударный ток трехфазного короткого замыкания, в точке 2 с. 71

Определяем расчётную силу, действующую на головку изолятора ( )

, (10.14)

где Н — высота от основания изолятора до центра тяжести поперечного сечения шины, таблица 7.2 /4/;

— высота изолятора, принятый по таблице 5.7 /4/ равным 130 мм;

— допустимая нагрузка на головку изолятора;

— минимальная разрушающая нагрузка изолятора на изгиб, принята по таблице 5.7 /4/, равной 8 кН.

Выбираем изолятор типа И8-80УХЛЗ из таблицы 5.7 /4/, тогда по формуле (10.14) получаем:

кН кН.

Определяем вращающий момент (М)

=0,54 · 1,3 = 0,7 к·Нм, (10.15)

где = 1,3 м — длина изолятора, принята по таблице 7.2 /4/.

Определяем момент сопротивления поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной к направлению силы (W)

см³, (10.16)

где в и h — размеры поперечного сечения шины, см. таблица 3.6 /4/.

Определяем расчетное напряжение

= 4,38 кН/см 2 =43,8 МПа. (10.17)

Проверим выполнение условия

(10.18)

где — допустимое напряжение, которое выдерживает шинная конструкция; = 49 МПа, принято по таблице 1.16/4/.

Условие выполняется, а следовательно выбранная конструкция электродинамически устойчива.

Рассчитаем температурный коэффициент ( ) для проверки сечения шинной конструкции на нагрев в рабочем утяжелённом режиме

= , (10.19)

где = 70° С, таблица 1.12 /4/ — длительно допустимая температура нагрева шин;

= 20° С, — температура окружающей среды при прокладке шинной конструкции на воздухе;

= 25° С, таблица 1.12 /4/ — номинальная температура окружающей

среды, для проводников проложенных в воздухе /3/.

Тогда по формуле (10.17) получим

Проверим выбранную шину на термическую стойкость по этапам.

Определим начальную температуру до момента короткого замыкания

(10.20)

где = 25°С — нормированная температура воздуха, с .39 /6/;

= 70°С — длительно допустимая температура для шин, таблица 1.12 /4/;

А — рабочий утяжелённый ток, принятый по таблице 7.1;

= 700 А — длительно допустимый ток шинной конструкции, таблица 5.7 /4/.

Тогда по формуле (10.20) получим

По начальной температуре и кривой на рисунке 1.1 /4/ определяем значение функции

0,4-10 4 А 2 с/мм 4 .

Определяем значение функции ( )

= А²·с/ мм 4 , (10.21)

где 0,4· -температурный коэффициент, соответствующий :

В_К = В = 125,2 кА²·с, таблица 10.1 — интеграл Джоуля или тепловой импульс квадратичного тока короткого замыкания;

S = 237 мм², таблица 7.2 /4/, сечение шинной конструкции.

По кривым рисунка 1.1 /4/ определяем конечную температуру нагрева шин =55°С.

Проверяем выполнение условия

(10.22)

Итак, по формуле (10.22) получаем

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 477 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник