Műszerfeszültség transzformátorok
A feszültségváltó célja és működési elve
A mérőfeszültség-transzformátor a váltakozó áramú berendezésekben betáplált magas feszültség csökkentésére szolgál a védelem és az automatizálás érdekében mérőkre és relékre.
A közvetlen nagyfeszültségű csatlakoztatáshoz nagyon nehézkes eszközökre és relékre lenne szükség, mivel ezeket nagyfeszültségű szigeteléssel kell megvalósítani. Az ilyen berendezések gyártása és használata gyakorlatilag lehetetlen, különösen 35 kV-os és magasabb feszültségek esetén.
A feszültségtranszformátorok használata lehetővé teszi szabványos mérőeszközök használatát a nagyfeszültség mérésére, kiterjesztve azok mérési határait; A feszültségtranszformátorokon keresztül csatlakoztatott relé tekercsek szabványos kivitelűek is lehetnek.
Ezen túlmenően a feszültségváltó leválasztja (leválasztja) a mérőeszközöket és a reléket a nagyfeszültségtől, ezzel biztosítva azok szolgáltatásának biztonságát.
A feszültségtranszformátorokat széles körben használják nagyfeszültségű elektromos berendezésekben, a pontosság működésüktől függ elektromos mérések és a villanymérés, valamint a relévédelem és a vészhelyzeti automatizálás megbízhatósága.
A mérőfeszültség transzformátor a tervezési elv szerint nem különbözik a tápfeszültség lecsökkentő transzformátor… Elektromos acéllemezekből álló acélmagból, primer tekercsből és egy vagy két szekunder tekercsből áll.
ábrán. Az 1a. ábra egyetlen szekunder tekercses feszültségtranszformátor vázlatos diagramja. A primer tekercsre U1 nagyfeszültséget, az U2 szekunder feszültségre pedig egy mérőeszközt csatlakoztatunk. A primer és a szekunder tekercs kezdetét A és a betűk, a végeit X és x betűk jelölik. Az ilyen jelöléseket általában a feszültségtranszformátor testére alkalmazzák a tekercseinek kivezetései mellett.
A primer névleges feszültségének a szekunder névleges feszültségéhez viszonyított arányát névleges feszültségnek nevezzük. transzformációs tényező feszültségváltó Kn = U1nom / U2nom
Rizs. 1. A feszültségváltó vázlata és vektordiagramja: a — diagram, b — feszültségvektor diagram, c — feszültségvektor diagram
Ha egy feszültségváltó hiba nélkül működik, akkor primer és szekunder feszültségei fázisban megegyeznek, és értékük aránya Kn. Kn = 1 transzformációs tényezővel U2= U1 (1. ábra c).
Jelmagyarázat: H – az egyik kivezetés földelt; O – egyfázisú; T - háromfázisú; K - kaszkád vagy kompenzációs tekercs; F — s porcelán külső szigetelés; M – olaj; C — száraz (légszigeteléssel); E – kapacitív; D egy osztó.
A primer tekercs (HV) kivezetései egyfázisú transzformátorok esetén A, X, háromfázisú transzformátorok esetén A, B, C, N jelöléssel vannak ellátva. A szekunder tekercs (LV) fő kapcsait a, x és a, b, c, N, a szekunder kiegészítő tekercs kapcsai – ad techend.
Először a primer és a szekunder tekercseket az A, B, C, illetve a, b, c kapcsokhoz kötjük. A fő szekunder tekercsek általában csillagba vannak kötve (0 csatlakozási csoport), további - a nyitott delta séma szerint. Mint ismeretes, a hálózat normál működése során a kiegészítő tekercs kapcsain a feszültség közel nulla (kiegyensúlyozatlan feszültség Unb = 1–3 V), földzárlat esetén pedig megegyezik a 3UО feszültség értékének háromszorosával. nulla sorrendű UО fázissal.
Földelt nullával rendelkező hálózatban a maximális érték 3U0 egyenlő a fázisfeszültséggel, elszigetelt - háromfázisú feszültségfeszültséggel. Ennek megfelelően további Unom = 100 V és 100/3 V névleges feszültségű tekercseket hajtanak végre.
A névleges feszültségű TV a névleges feszültségű primer tekercselése; ez az érték eltérhet a szigetelési osztálytól. A szekunder tekercs névleges feszültsége 100, 100/3 és 100/3 V. Általában a feszültségváltók üresjáratban működnek.
Műszerfeszültség transzformátorok két szekunder tekercseléssel
A két szekunder tekercses feszültségtranszformátorok a tápmérőkön és reléken kívül földzárlatjelző készülékek működtetésére szolgálnak leválasztott nullával rendelkező hálózatban, vagy földzárlat-védelemre földelt nullával rendelkező hálózatban.
ábrán látható egy két szekunder tekercses feszültségtranszformátor sematikus diagramja. 2, a. A földzárlat jelzésére vagy védelemre szolgáló második (kiegészítő) tekercs kapcsai ad és xd felirattal vannak ellátva.
ábrán. A 2.6 ábra három ilyen feszültségtranszformátor háromfázisú hálózatba való beépítésének diagramját mutatja. A primer és a fő szekunder tekercs csillaggal van összekötve. Az elsődleges tekercs nullapontja földelve van. A fő másodlagos tekercsekből három fázis és nulla vezeték alkalmazható a mérőkre és relékre. További szekunder tekercsek nyitott deltában vannak csatlakoztatva. Ezekből mindhárom fázis fázisfeszültségének összege kerül a jelző- vagy védőberendezésekre.
A feszültségváltót csatlakoztató hálózat normál működésében ez a vektorösszeg nulla. ábra vektordiagramjaiból ez látható. 2, c, ahol Ua, Vb és Uc a primer tekercsekre adott fázisfeszültségek vektorai, Uad, Ubd és Ucd pedig a primer és szekunder tekercsek feszültségvektorai. a szekunder kiegészítő tekercsek feszültségei, amelyek iránya egybeesik a megfelelő primer tekercsek vektoraival (ugyanaz, mint az 1. ábrán, c).
Rizs. 2. Feszültségváltó két szekunder tekercssel. a – diagram; b — háromfázisú áramkörbe való beépítés; c — vektordiagram
Az Uad, Ubd és Ucd vektorok összegét úgy kapjuk meg, hogy kombináljuk őket a további tekercsek csatlakoztatásának sémája szerint, miközben feltételezzük, hogy mind a primer, mind a szekunder feszültségek vektorainak nyilai megfelelnek a transzformátor tekercseinek kezdetének.
Az így kapott 3U0 feszültség a C fázis tekercs vége és az A fázis tekercsének eleje között a diagramban nulla.
Valós körülmények között a nyitott delta kimenetén általában elhanyagolható kiegyensúlyozatlansági feszültség van, amely nem haladja meg a névleges feszültség 2-3%-át. Ezt a kiegyensúlyozatlanságot a szekunder fázisfeszültségek állandóan jelenlévő enyhe aszimmetriája és görbéjük alakjának szinuszostól való enyhe eltérése hozza létre.
A nyitott delta áramkörre kapcsolt relék megbízható működését garantáló feszültség csak földzárlat esetén jelenik meg a feszültségváltó primer tekercsének oldalán. Mivel a földzárlatok az áramnak a semlegesen való áthaladásával járnak, a nyitott delta kimenetén a szimmetrikus komponensek módszerével kapott feszültséget nulla sorrendű feszültségnek nevezzük, és 3U0-nak jelöljük. Ebben a jelölésben a 3-as szám azt jelzi, hogy ebben az áramkörben a feszültség három fázis összege. A 3U0 jelölés a riasztó- vagy védelmi relére kapcsolt nyitott delta kimeneti áramkörre is utal (2.6. ábra).
Rizs. 3. Az egyfázisú földzárlatos primer és szekunder kiegészítő tekercsek feszültségeinek vektordiagramjai: a — földelt nullával rendelkező hálózatban, b — leválasztott nullával rendelkező hálózatban.
Egyfázisú földzárlat esetén a 3U0 feszültség a legmagasabb.Figyelembe kell venni, hogy a 3U0 feszültség maximális értéke egy szigetelt nullával rendelkező hálózatban sokkal magasabb, mint a földelt nullával rendelkező hálózatban.
Feszültségtranszformátorok általános kapcsolási sémái
A legegyszerűbb séma egyet használva egyfázisú feszültségtranszformátorábrán látható. 1, a, a motorszekrények indításakor és a 6-10 kV kapcsolási pontokon az AVR eszköz feszültségmérőjének és feszültségreléjének bekapcsolására szolgál.
A 4. ábra a háromfázisú szekunder áramkörök táplálására szolgáló egyfázisú egytekercses feszültségtranszformátorok bekötési rajzait mutatja be. ábrán látható háromcsillagos egyfázisú transzformátorok csoportja. 4, a, mérőeszközök, mérőeszközök és voltmérők táplálására szolgál szigetelés-felügyelethez 0,5-10 kV-os elektromos berendezésekben, szigetelt semleges és el nem ágazó hálózattal, ahol nincs szükség egyfázisú földelés jelzésére.
A "föld" észleléséhez ezeken a voltmérőken meg kell mutatniuk a fázisok és a föld közötti primer feszültségek nagyságát (lásd a 3.6. ábra vektordiagramját). Ebből a célból a nagyfeszültségű tekercsek nullája földelve van, és a voltmérőket a szekunder fázisfeszültségekre csatlakoztatják.
Mivel egyfázisú földzárlatok esetén a feszültségváltók hosszú ideig feszültség alá helyezhetők, névleges feszültségüknek meg kell egyeznie az első vonali feszültséggel. Ennek eredményeként normál üzemmódban, fázisfeszültséggel üzemelve minden transzformátor, így az egész csoport teljesítménye egyszer √3-mal csökken.Mivel az áramkörben nulla szekunder tekercs van földelve, a szekunder biztosítékok mindhárom fázisba be vannak szerelve .
Rizs. 4.Egyfázisú feszültségmérő transzformátorok kapcsolási rajzai egy szekunder tekercseléssel: a — csillag-csillag áramkör 0,5 — 10 kV-os elektromos berendezésekhez szigetelt nullával, b — nyitott delta áramkör elektromos berendezésekhez 0,38 — 10 kV, c — ugyanez elektromos berendezések 6 — 35 kV, d — 6 — 18 kV feszültségtranszformátorok beépítése a szinkrongépek ARV eszközeinek táplálására a háromszög csillagrendszer szerint.
ábrán. A 4.6 és a mérőeszközök táplálására tervezett feszültségtranszformátorok, fázis-fázisú feszültségre kapcsolt mérőórák és relék nyitott delta áramkörben vannak csatlakoztatva. Ez a séma szimmetrikus feszültséget biztosít az Uab, Ubc, U°Ca vonalak között, ha bármilyen pontossági osztályú feszültségtranszformátort működtetnek.
Funkció nyitott delta áramkör ez a transzformátorok teljesítményének elégtelen felhasználása, mivel egy ilyen két transzformátorból álló csoport teljesítménye nem 1,5-szeresével, hanem √3-mal kisebb, mint egy teljes háromszögben összekapcsolt három transzformátorból álló csoport teljesítménye. egyszer .
ábrán látható diagram. A 4, b 0,38-10 kV elektromos berendezések elágazás nélküli feszültségáramköreinek táplálására szolgál, amely lehetővé teszi a szekunder áramkörök földelését közvetlenül a feszültségváltóra.
ábrán látható áramkör szekunder áramköreiben. 4, c, biztosítékok helyett kétpólusú megszakító van beépítve, kioldásakor a blokk érintkezője lezárja a jeláramkört «feszültségmegszakítás»... A szekunder tekercsek földelése az árnyékoláson történik ben. B fázis, amely ráadásul közvetlenül a feszültségváltóra van földelve meghibásodási biztosítékon keresztül.A kapcsoló biztosítja a feszültségtranszformátor szekunder áramköreinek leválasztását látható megszakítással. Ezt a sémát 6–35 kV-os elektromos berendezésekben használják, amikor két vagy több feszültségtranszformátorról táplálják az elágazó szekunder áramköröket.
ábrán. A 4, g feszültségtranszformátorok a delta áramkör - csillag szerint vannak csatlakoztatva, U = 173 V feszültséget biztosítva a szekunder vezetéken, amely szükséges a szinkron generátorok és kompenzátorok automatikus gerjesztővezérlő eszközeinek (ARV) táplálásához. Az ARV működésének megbízhatóságának növelése érdekében a szekunder áramkörökben nincsenek biztosítékok, ami megengedett PUE el nem ágazó feszültségű áramkörökhöz.