Instrumentspændingstransformatorer
Formål og princip for drift af spændingstransformatoren
Målespændingstransformatoren bruges til at nedtrappe den højspænding, der leveres i AC-installationer til målere og relæer til beskyttelse og automatisering.
En direkte højspændingsforbindelse ville kræve meget besværlige enheder og relæer på grund af behovet for at implementere dem med højspændingsisolering. Produktion og brug af sådant udstyr er praktisk talt umuligt, især ved spændinger på 35 kV og derover.
Brugen af spændingstransformatorer tillader brugen af standardmåleanordninger til at måle højspænding, hvilket udvider deres målegrænser; relæspoler forbundet via spændingstransformatorer kan også have standardversioner.
Derudover isolerer (adskiller) spændingstransformatoren måleanordningerne og relæerne fra højspændingen og sikrer derved sikkerheden ved deres service.
Spændingstransformatorer er meget udbredt i højspændingselektriske installationer, nøjagtigheden afhænger af deres drift elektriske målinger og elmåling, samt pålideligheden af relæbeskyttelse og nødautomatisering.
Målespændingstransformatoren adskiller sig i henhold til designprincippet ikke fra strømforsyning step-down transformer… Den består af en stålkerne bestående af elektriske stålplader, en primær vikling og en eller to sekundære viklinger.
I fig. 1a viser et skematisk diagram af en spændingstransformator med en enkelt sekundærvikling. En højspænding U1 påføres primærviklingen, og en måleanordning er forbundet til sekundærspændingen U2. Begyndelsen af de primære og sekundære viklinger er markeret med bogstaverne A og a, enderne med X og x. Sådanne betegnelser anvendes normalt på spændingstransformatorens krop ved siden af terminalerne på dens viklinger.
Forholdet mellem den nominelle spænding af den primære og den nominelle spænding af den sekundære kaldes den nominelle spænding. transformationsfaktor spændingstransformator Kn = U1nom / U2nom
Ris. 1. Skema og vektordiagram for spændingstransformatoren: a — diagram, b — spændingsvektordiagram, c — spændingsvektordiagram
Når en spændingstransformator fungerer uden fejl, matcher dens primære og sekundære spændinger i fase, og forholdet mellem deres værdier er lig med Kn. Med en transformationsfaktor Kn = 1 spænding U2= U1 (fig. 1, c).
Tegnforklaring: H — en terminal er jordet; O — enfaset; T - trefaset; K — kaskade eller med kompensationsspole; F — s porcelæns ydre isolering; M - olie; C — tør (med luftisolering); E — kapacitiv; D er en divisor.
De primære viklingsterminaler (HV) er mærket A, X for enfaset og A, B, C, N for trefasede transformere. Hovedklemmer på sekundærviklingen (LV) er henholdsvis mærket a, x og a, b, c, N, terminaler på den sekundære ekstra vikling — ad tech.
Først er de primære og sekundære viklinger forbundet med terminalerne A, B, C og henholdsvis a, b, c. De vigtigste sekundære viklinger er normalt forbundet i en stjerne (forbindelsesgruppe 0), yderligere - i henhold til det åbne delta-skema. Som du ved, under normal drift af netværket er spændingen ved terminalerne på den ekstra vikling tæt på nul (ubalanceret spænding Unb = 1 - 3 V), og for jordfejl er den lig med tre gange værdien af 3UО spænding med nul sekvens UО fase.
I et netværk med en jordet neutral er den maksimale værdi 3U0 lig med fasespændingen, med isoleret - trefaset spændingsspænding. Følgelig udføres yderligere viklinger med nominel spænding Unom = 100 V og 100/3 V.
Nominel spænding TV er dens nominelle spænding primære vikling; denne værdi kan afvige fra isoleringsklassen. Den nominelle spænding af sekundærviklingen antages at være 100, 100/3 og 100/3 V. Normalt fungerer spændingstransformatorer i tomgangstilstand.
Instrumentspændingstransformatorer med to sekundære viklinger
Spændingstransformatorer med to sekundære viklinger er, udover at forsyne målere og relæer, designet til at betjene jordfejlssignaleringsenheder i et netværk med en isoleret nul eller til jordfejlsbeskyttelse i et netværk med en jordet nul.
Et skematisk diagram af en spændingstransformator med to sekundære viklinger er vist i fig. 2, a. Terminalerne på den anden (ekstra) vikling, der bruges til signalering eller beskyttelse i tilfælde af jordfejl, er mærket ad og xd.
I fig. 2.6 viser et diagram over inddragelsen af tre sådanne spændingstransformatorer i et trefaset netværk. De primære og primære sekundære viklinger er stjerneforbundne. Den neutrale af primærviklingen er jordet. Tre faser og neutral kan anvendes til målere og relæer fra de primære sekundære viklinger. Yderligere sekundære viklinger er forbundet i åbent delta. Fra disse føres summen af fasespændingerne for alle tre faser til signal- eller beskyttelsesanordningerne.
Ved normal drift af netværket, hvori spændingstransformatoren er tilsluttet, er denne vektorsum nul. Dette kan ses af vektordiagrammerne i fig. 2, c, hvor Ua, Vb og Uc er vektorerne for fasespændinger, der påføres primærviklingerne, og Uad, Ubd og Ucd — spændingsvektorer for de primære og sekundære yderligere viklinger. spændinger af de sekundære yderligere viklinger, sammenfaldende i retning med vektorerne af de tilsvarende primære viklinger (det samme som i fig. 1, c).
Ris. 2. Spændingstransformator med to sekundære viklinger. et — diagram; b — inklusion i et trefaset kredsløb; c — vektordiagram
Summen af vektorerne Uad, Ubd og Ucd opnås ved at kombinere dem i henhold til skemaet for tilslutning af yderligere viklinger, mens det antages, at pilene på vektorerne for både primære og sekundære spændinger svarer til begyndelsen af transformatorviklingerne.
Den resulterende spænding 3U0 mellem slutningen af fase C-viklingen og begyndelsen af fase A-viklingen i diagrammet er nul.
Under faktiske forhold er der normalt en ubetydelig ubalancespænding ved udgangen af et åbent delta, der ikke overstiger 2 til 3 % af den nominelle spænding. Denne ubalance er skabt af den altid tilstedeværende lille asymmetri af sekundærfasespændingerne og en lille afvigelse af formen af deres kurve fra sinusoiden.
Spændingen, der garanterer pålidelig drift af relæerne på det åbne delta-kredsløb, vises kun i tilfælde af jordfejl på siden af spændingstransformatorens primærvikling. Da jordfejl er forbundet med strømmens passage gennem neutralen, kaldes den resulterende spænding ved udgangen af det åbne delta ifølge metoden med symmetriske komponenter nulsekvensspændingen og betegnes 3U0. I denne notation angiver tallet 3, at spændingen i dette kredsløb er summen af tre faser. Betegnelsen 3U0 refererer også til det åbne delta-udgangskredsløb påført alarm- eller beskyttelsesrelæet (fig. 2.6).
Ris. 3. Vektordiagrammer af spændingerne af de primære og sekundære yderligere viklinger med en enfaset jordfejl: a — i et netværk med en jordet nul, b — i et netværk med en isoleret nul.
Spændingen 3U0 har den højeste værdi for en enfaset jordfejl.Det skal tages i betragtning, at den maksimale værdi af spændingen 3U0 i et netværk med en isoleret neutral er meget højere end i et netværk med en jordet nul.
Generelle koblingsskemaer for spændingstransformatorer
Den enkleste ordning ved at bruge en enfaset spændingstransformatorvist i fig. 1, a, bruges ved start af motorskabe og ved koblingspunkter 6-10 kV til at tænde for voltmeteret og spændingsrelæet på AVR-enheden.
Figur 4 viser tilslutningsdiagrammerne for enfasede enkeltviklingsspændingstransformatorer til forsyning af trefasede sekundære kredsløb. En gruppe af trestjernede enfasede transformatorer vist i fig. 4, a, anvendes til at forsyne måleapparater, måleapparater og voltmetre til isolationsovervågning i elektriske installationer på 0,5-10 kV med isoleret neutralt og uforgrenet net, hvor signalering af forekomsten af enfaset jording ikke er påkrævet.
For at kunne detektere "jord" på disse voltmetre skal de vise størrelsen af de primære spændinger mellem faserne og jord (se vektordiagrammet i fig. 3.6). Til dette formål er nulpunktet af HV-viklingerne jordet, og voltmetrene er forbundet med sekundærfasespændingerne.
Da spændingstransformatorer i tilfælde af enfasede jordfejl kan strømforsynes i lang tid, skal deres nominelle spænding svare til den første linje-til-linje spænding. Som et resultat, i normal tilstand, når der arbejdes ved fasespænding, falder effekten af hver transformer, og derfor af hele gruppen, med √3 én gang. Da kredsløbet har nul sekundære viklinger jordet, er sekundære sikringer installeret i alle tre faser .
Ris. 4.Tilslutningsdiagrammer for enfasede spændingsmåletransformatorer med en sekundær vikling: a — stjerne-stjernekredsløb for elektriske installationer på 0,5 — 10 kV med isoleret nul, b — åben delta-kredsløb for elektriske installationer 0,38 — 10 kV, c — samme for elektriske installationer 6 — 35 kV, d — inklusion af spændingstransformatorer 6 — 18 kV i henhold til det trekantede stjerneskema til strømforsyning af ARV-enheder på synkrone maskiner.
I fig. 4.6 og spændingstransformatorer designet til at forsyne måleapparater, målere og relæer forbundet til fase-fasespænding er forbundet i et åbent delta-kredsløb. Dette skema giver symmetrisk spænding mellem linjerne Uab, Ubc, U°Ca ved drift af spændingstransformatorer i enhver klasse af nøjagtighed.
Funktion åbent delta-kredsløb dette er en utilstrækkelig udnyttelse af kraften fra transformere, fordi effekten af en sådan gruppe på to transformere er mindre end effekten af en gruppe på tre transformere forbundet i en komplet trekant ikke med 1,5 gange, men med √3 en gang.
Diagrammet i fig. 4, b bruges til at forsyne uforgrenede spændingskredsløb af elektriske installationer 0,38 -10 kV, hvilket gør det muligt at installere jording af sekundære kredsløb direkte til spændingstransformatoren.
I de sekundære kredsløb af kredsløbet vist i fig. 4, c, i stedet for sikringer monteres en dobbeltpolet afbryder, når den udløses, lukker blokkens kontakt signalkredsløbet «spændingsafbrydelse»... Jordingen af sekundærviklingerne udføres på skærmen i fase B, som yderligere er jordet direkte til spændingstransformatoren gennem fejlsikring.Afbryderen sikrer afbrydelse af spændingstransformatorens sekundære kredsløb med et synligt brud. Denne ordning bruges i elektriske installationer 6 — 35 kV ved tilførsel af forgrenede sekundære kredsløb fra to eller flere spændingstransformatorer.
I fig. 4, g spændingstransformatorer er forbundet i henhold til delta-kredsløbet — stjerne, hvilket giver en spænding på den sekundære linje U = 173 V, som er nødvendig for at drive automatiske excitationskontrolenheder (ARV) af synkrone generatorer og kompensatorer. For at øge pålideligheden af ARV-drift er sikringer i de sekundære kredsløb ikke installeret, hvilket er tilladt PUE til uforgrenede spændingskredsløb.
Se også: Tilslutningsdiagrammer for målespændingstransformatorer