Краткие теоретические сведения

Трансформаторы напряжения служат для преобразова­ния высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/ , 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автомати­ки. Они, так же как и трансформато­ры тока, изолируют (отделяют) изме­рительные приборы и реле от высоко­го напряжения, обеспечивая безопас­ность их обслуживания.

По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные транс­форматоры напряжения мало, чем отли­чаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с последними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощ­ности режим работы трансформато­ров напряжения приближается к режи­му холостого хода. Размыкание вторич­ной обмотки трансформатора напряже­ния не приводит к опасным последст­виям.

На напряжении до 35 кВ трансфор­маторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повреждении трансформатора напряжения он не стал причи­ной развития аварии. На напряжении 110 кВ и выше предохранители не устанавливаются, так как согласно имеющимся данным повреждения та­ких трансформаторов напряжения про­исходят редко.

Включение и отключение трансфор­маторов напряжения производятся разъединителями.

Для защиты трансформатора напря­жения от тока короткого замыкания во вторичных цепях устанавливают съемные трубчатые предохранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливают в том случае, если трансфор­матор напряжения не питает быстро! действующих защит, так как эти защи­ты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плав­кой вставки. Установка же автоматических выключателей обеспечивает эф­фективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия отдельные виды защит при обрыве цепей напряжения.

Для безопасного обслуживания вто­ричных цепей в случае пробоя изоля­ции и попадания высокого напряже­ния на вторичную обмотку один из за­жимов вторичной обмотки или нуле­вая точка присоединяется к заземле­нию. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду чаще заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фа­зы b. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключаю­щих контактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может пода­ваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъеди­нителей.

При использовании трансформаторов напряжения для питания оперативных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохрани­тель, что вызывается необходимостью повышения уровня изоляции оператив­ных цепей.

На время производства работ не­посредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается создании видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со стороны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на первичной обмотке за счет обратной трансформации напряже­ния от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформа­тора напряжения. Для этого во вторич­ных цепях трансформатора напряжения устанавливаются рубильники или ис­пользуются съемные предохранители. Отключение автоматических выключа­телей, а также разрыв вторичных це­пей вспомогательными контактами разъединителей не обеспечивают види­мого разрыва цепи и поэтому считают­ся недостаточными.

Особенности конструкции. На под­станциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформаторы напря­жения. Это главным образом масляные трансформаторы напряжения, магнито-проводы и обмотки которых погру­жены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предох­раняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструк­ций. Оно играет также роль охлаждаю­щей среды.

В закрытых распределительных уст­ройствах до 35 кВ успешно используют­ся трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоляцией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в комплектных распредели­тельных устройствах.

ВН - первичная обмотка; НН - вторичные обмотки; Я - выравнивающие обмотки; Р - свя­зующие обмотки; М — магнитопровод; U_ф — фазное напряжение

Рис.1. Схемы трансформаторов напряжения типов НКФ-110 (д), НКФ-220 (б)

На подстанциях 110—500 кВ приме­няются каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или несколь­ких магнитопроводов, что облегчает ее изоляцию. Так, у трансформатора напряжения типа НКФ-110 обмотка ВН разделена на две части (ступени), каждая из которых размещается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 1, а). Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и находится по отношению к земле под потенциалом U_ф/2, благо­даря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на U_ф/2, что существенно уменьшает размеры и мас­су трансформатора.

Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнительных обмотках. Показанная на рис. 1 выравнивающая обмотка П предназначе­на для равномерного распределения мощности, потребляемой вторичны­ми обмотками, по обеим ступеням.

Каскадные трансформаторы напря­жения на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода (рис.1,б). Число магнитопроводов обычно вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с обмоток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки Р. Вторич­ные обмотки у трансформаторов напря­жения серии НКФ располагаются вбли­зи заземляемого конца X обмотки ВН, имеющего наименьший потенциал относительно земли.

Наряду с обычными электромагнит­ными трансформаторами напряжения для питания измерительных приборов и релейной защиты применяют емкостные делители напря­жения.

Рис.2.Схема включения емкостного делителя на­пряжения типа НДЕ-500

Они получили распростра­нение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500 приведена на рис. 2. Напряжение между конденсаторами распределяется обратно пропорционально емкостям U₁/U₂ = C₂/C₁ где С\ и С₂ — емкости конденсаторов; U₁ и U₂ — напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С₂ некоторой требуемой доли общего напряжения U_фЕсли теперь к конденсатору С₂ подключить понижающий трансформатор Т, то он будет выполнять те же функции, что и обычный трансформатор напряжения.

Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/ и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,017. Первичная обмотка трансформатора Т рассчитана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель L препятствует ответвлению токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высокочастотной связи, аппаратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП. Реактор LR улучшает электрические свой­ства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или резистор R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при вне­запном отключении нагрузки.

Выводы:

Контрольные вопросы

1. Что называется трансформатором напряжения?

2. Назначение трансформатора напряжения.

3. Конструктивные особенности трансформатора напряжения?

4. Где могут устанавливаться трансформаторы напряжения?

5. Классификация трансформаторов напряжения по типу изоляции токоведущих частей.

6. В чем заключается обслуживание трансформатора напряжения?

7. Меры безопасности во вторичных цепях трансформатора напряжения.