Устройство и принцип действия трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения типа НКФ – 110.

Масляный трансформатор напряжения типа НКФ-110 кВ в фарфоровом кожухе выпускается для наружной установки. Он состоит из двух каскадов, выполненных на одном общем магнитопроводе. Обмотка высшего напряжения (ВН) разделена на две одинаковые последовательно соединенные секции, представляющие собой первый и второй каскад. Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и находится под напряжением, равным половине рабочего напряжения. Благодаря этому изоляция обмотки ВН каждого каскада может быть выполнена на половину рабочего напряжения, что существенно уменьшает размеры и массу ТН по сравнению с ТН обычного (не каскадного) исполнения.
Активная часть трансформатора напряжения размещена внутри фарфоровой покрышки, соединенной болтами внизу с плитой стальной подставки сварной конструкции, а вверху – с маслорасширителем.
Соединения фарфора покрышки со сталью плиты и расширителя выполнены через уплотняющие прокладки из маслоупорной резины. Покрышка и половина расширителя заполнены трансформаторным маслом.
При установке ТН крепится к опорной конструкции болтами, пропускаемыми через монтажные отверстия в раме подставки.
Расширитель предназначен для компенсации температурных изменений объема масла трансформатора напряжения. В ТН НКФ-110 кВ расширителем является верхняя часть фарфоровой покрышки. Расширитель трансформатора напряжения имеет указатель уровня масла.
Воздухоосушитель – это влагопоглощающий фильтр, предотвращающий свободный доступ воздуха в трансформаторе напряжения. Верхняя часть стеклянного цилиндра воздухоосушителя заполнена силикагелем – индикатором, который при насыщении влагой меняет свою окраску.
Через масловыпускной патрубок цоколя производится слив и отбор проб масла.

Трансформаторы напряжения типа ЗНОМ-35, НОМ-35.

Конструкция трансформаторов напряжения типа ЗНОМ-35, НОМ-35 аналогична НКФ-110. Выводные концы НН трансформаторов типа ЗНОМ-35, НОМ-35 выведены на доски зажимов, расположенные в коробках, на боковых стенках бака и закрыты козырьком.
ТН типов ЗНОМ-35-66, НОМ-35-66 имеют маслорасширители, установленные на вводах ВН. Эти трансформаторы герметичны, т. е. «дыхания» не имеют. У трансформаторов напряжения остальных типов маслорасширитель отсутствует, уровень масла у них находится ниже крышки на 20 – 30 мм.

Трансформаторы напряжения типа НТМИ-6.

Масляный трансформатор напряжения для внутренней установки выпускается для использования в сети с изолированной нейтралью. Имеет две вторичные обмотки. Одна соединена в звезду с выведенным нулем, а вторая (дополнительная) – в разомкнутый треугольник (для осуществления контроля изоляции).
Трансформатор НТМИ-6 состоит из трех однофазных трансформаторов (активная часть), помещенных в один общий бак, залитый маслом. Магнитопроводы трансформаторов – однофазные, броневого типа. Обмотки слоевые, намотанные на цилиндр из электрокартона одна поверх другой. Обмотки первичного (ВН) напряжения имеют электростатический экран для защиты от перенапряжений. На крышке трансформатора смонтированы вводы первичного и вторичного напряжения, размещена пробка для доливки трансформаторного масла. На баке трансформатора имеется пробка для взятия пробы и спуска масла, болты для заземления.
Трансформаторы типа НТМИ-6 являются понижающим и рассчитан таким образом, чтобы при номинальном первичном напряжении, напряжение основной вторичной обмотки составляло 100 В с погрешностью, соответствующей классу точности. При замыкании одной из фаз первичного напряжения на землю на
дополнительной вторичной обмотке возникает напряжение 100 В ± 10 %, при котором срабатывает защита и сигнализация.

Трансформаторы напряжения типа НАМИ-10.

ТН типа НАМИ изготавливаются на номинальное напряжение первичных обмоток 6 и 10 кВ и основных вторичных обмоток 100 В.
Трансформатор обеспечивает измерение трех линейных, трехфазных напряжений и напряжений нулевой последовательности. Трансформатор НАМИ благодаря антирезонансным свойствам имеет повышенную надежность и устойчив к перемежающимся дуговым замыканиям на землю.
Трансформатор состоит из двух трехобмоточных трансформаторов, первичные обмотки одного включаются на линейное напряжение, а с другого – на фазное напряжение, размещаемых в одном блоке.

Схема соединения ТН приведена на рис. 7, она эквивалентна схеме трехфазного трансформатора / / Δ.
Напряжение на выводах аД, хД разомкнутого треугольника дополнительных вторичных обмоток не превышает 3 В при активно – индуктивной нагрузке 30 ВА и симметричном номинальном первичном фазном напряжении. Этот небаланс создается всегда имеющейся незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений.
Напряжение на выводах аД, хД разомкнутого треугольника дополнительных вторичных обмоток – от 90 до 110 В при изменении активно – индуктивной нагрузки от 0 до 30 ВА при номинальном первичном напряжении и при металлическом замыкании одной из фаз сети на землю.
Трансформатор выдерживает однофазное металлическое замыкание на землю без ограничения длительности, а дуговые замыкания – в течении 6 часов.
Напряжение, обеспечивающее срабатывание реле, подключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Выходные цепи разомкнутого треугольника, подаваемые на реле сигнализации или защиты обозначаются 3U0.

Трансформаторы напряжения типа НТМК-6(10).

Магнитопровод трансформатора типа НТМК-10 трехстержневой. На каждом стержне помещены обмотки ВН и НН одной из фаз. Схема соединения обмоток — звезда — звезда с выведенной нулевой точкой.
В трансформаторе типа НТМК-10 применена коррекция угловой погрешности, которая осуществлена путем включения последовательно с обмотками ВН компенсационных обмоток, расположенных на стержнях других фаз. На рис. 8 показана схема включения основных и компенсационных обмоток ВН. Эта схема обеспечивает коррекцию положительной угловой погрешности. Компенсационные обмотки имеют примерно в 250 раз меньше витков, чем основные обмотки ВН А—X, В—Y, С—Z. Соответственно магнитными потоками стержней фаз А, В, С в них наводятся ЭДС приблизительно в 250 раз меньше, чем в основных обмотках. Соотношение напряжений основных и компенсационных обмоток при работе трансформатора можно считать таким же.

Следует иметь в виду, что для обеспечения правильной коррекции угловой погрешности необходимо при включении трансформатора соблюдать порядок чередования фаз, указанный на обозначениях его вводов ВН. Если порядок чередования фаз не соблюдается, компенсационные обмотки будут не уменьшать, а увеличивать угловую погрешность. Так, если в схеме рис. 8 поменять местами фазы В и С, то последовательно с основной обмоткой ВН фазы А окажется включенной компенсационная обмотка фазы С, а не В, что приведет к увеличению положительной угловой погрешности трансформа напряжения.
В трансформаторе напряжения типа НТМК конструктивно не предусмотрена обмотка разомкнутого треугольника, так как он предназначен только для учета электроэнергии. Существующие схемы релейной защиты не дают возможность вести контроль изоляции сети 6-10 кВ с применением данного типа ТН.

Эксплуатация и техническое обслуживание трансформаторов напряжения.

Эксплуатацию и техническое обслуживание ТН производить в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» и в соответствии с требованиями данной инструкции.
Необходимо периодически проверять состояние голубой окраски силикагеля – индикатора в воздухоосушителе, отсутствие течей масла и чистоту изоляции.
При насыщении влагой окраска силикагеля становится розовой. Восстановление силикагеля – индикатора до приобретения голубой окраски производится одним из следующих способов:
1. путем продувки воздухоосушителя сухим воздухом при температуре 120°С, но не более 1300 С;
2. путем прокаливания силикагеля при температуре 100 – 120°С в течение 15 – 20 часов.
При снижении пробивного напряжения масла ниже минимальных допустимых значений необходимо его заменить.
Пробивное напряжение заливаемого масла и тангенс угла диэлектрических потерь должны соответствовать значениям, указанным в паспортах трансформаторов напряжения.
По окончании монтажа трансформатора напряжения производится проверка их исправности, правильность установки и схемы включения. Одновременно проверяются все элементы вторичных цепей напряжения и правильность сборки схемы этих цепей. По результатам этих проверок оценивается допустимость включения ТН в работу и производится их приемка в эксплуатацию.
Для проверки исправности ТН измеряется сопротивление изоляции его обмоток, испытывается повышенным напряжением электрическая прочность изоляции обмоток ВН и НН; измеряется ток холостого хода со стороны вторичной обмотки; у маслонаполненных трансформаторов напряжения производится проверка электрической прочности и химический анализ масла.
Уровень масла в трансформаторах напряжения 35 кВ и выше необходимо поддерживать в пределах шкалы масло указателя для максимальной и минимальной температуры окружающего воздуха. Уровень масла в баке ТН типов НТМИ-6 (10), НТМК-6 (10), НОМ-6 (10) должен быть на 15-30 мм ниже крышки. Уровень масла в баке трансформатора напряжения типа НАМИ-6 (10) должен быть на 10-20 мм ниже крышки. В случае если уровень масла отличается от вышеуказанного, масло необходимо отлить или долить.
Отбор проб масла из ТН выше 20 кВ для проверки электрической прочности и химического анализа производится с периодичностью, установленной согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ). В соответствии с ГКД 34.20.302-2002 «Нормы испытания электрооборудования» из герметичных измерительных трансформаторов с объемом масла до 30 кг (ТН до 20 кВ) пробы масла не отбираются.
При эксплуатации не допускается включать трансформатор напряжения, предназначенный для работы в линии с эффективно-заземленной нейтралью, в линию с изолированной нейтралью.
При оперативных и автоматических переключениях не допускается выделение участков сети с ТН без эффективно-заземленной нейтрали, если ТН предназначен для работы в сети с эффективно-заземленной нейтралью.
Оперативные и автоматические переключения не должны допускать появления феррорезонансных явлений на участке с трансформатором напряжения.

6. Характерные неисправности трансформаторов напряжения и методы их устранения.

Таблица №3.

7. Меры безопасности.

При обслуживании и эксплуатации трансформаторов напряжения необходимо соблюдать "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок" и "Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий".
Осмотр ТН можно производить под напряжением, на безопасном расстоянии от токоведущих частей. Пользоваться лестницами при осмотрах запрещается.
Все ремонтные работы (в т.ч. доливка масла и чистка изоляции) должны выполняться только при снятом с ТН напряжении по наряду или по распоряжению.
При проведении профилактических испытаний ТН их первичные и вторичные цепи необходимо отсоединять.
Запрещено включать трансформаторы напряжения с незаземленным цоколем.
Лица, ответственные за противопожарное состояние электрооборудования ПС, обязаны своевременно устранять дефекты ТН, могущие привести к возгоранию и пожару, обеспечивать функциональное состояние установок и средств пожаротушения.