Трансформатори напруги в високовольтних електроустановках і їх вторинні

Ці трансформатори застосовуються в високовольтних електроустановках для перетворення високої напруги до стандартного рівня 100 В, придатного для обробки вимірювальними приладами, пристроями релейного захисту та сигналізації.

Крім того, вони служать для ізоляції персоналу і апаратури від високих напряженій.Високовольтние трансформатори напруги (далі - ТН) поділяють за принципом дії на електромагнітні і ємнісні подільники напруги.

електромагнітні трансформатори

Електромагнітні трансформатори складаються з обмоток ВН і НН і муздрамтеатру. Принцип їх дії заснований на порушенні обмотками ВН потоку в муздрамтеатрі, який наводить у вторинних обмотках ЕРС.

За величиною ЕРС вторинних обмоток можна судити про величину первинної напруги з урахуванням коефіцієнта трансформації. Електромагнітні ТН застосовують до 500 кВ включно.

ТН 35 кВ включають в мережу через запобіжники, щоб пошкодження ТН не стали причиною аварії на ПС. В електроустановках 110 кВ і вище ТН не захищаються з високою сторони і включаються через роз'єднувач.

Для захисту ТН від пошкоджень у вторинних ланцюгах встановлюють запобіжники або автоматичні вимикачі. Для створення видимого розриву вторинних ланцюгів, при виведенні ТН в ремонт, передбачені рубильники.

Найбільш поширеним ТН в мережах 110-500 кВ є НКФ. Він набирається з одиничних каскадів, кожен з яких розрахований на 110 кВ. Каскад є одиничний елемент в порцеляновій ізоляції заповнений трансформаторним маслом.

Обмотка високої напруги намотується на два стрижня одного муздрамтеатру, в цілях зменшення ізоляції. Для з'єднання двох каскадів між собою служить єднальна обмотка.

Основним недоліком електромагнітних трансформаторів, в тому числі і НКФ, є нелінійність їх вольтамперної характеристики.

При послідовному і послідовно-паралельному з'єднанні ємнісних елементів мережі і електромагнітного трансформатора, з нелінійної ВАХ, настає ферорезонансу. Це явище супроводжується значним збільшенням струму, тепловий вплив якого призводить до руйнування ТН і навіть його займання.

Ємнісні подільники напруги

Найбільшого поширення подільники отримали в електроустановках 500 кВ і вище. Якщо на напругу 500 кВ послідовно включити чотири конденсатора зв'язку, то напруга між ними розділиться відповідно до їх ємністю.

В основу подільника покладена зворотна залежність відносин прикладених напруг і ємностей конденсаторів. Так підібравши три конденсатора ємністю 0,014 мкФ і один конденсатор ємністю 0,107 мкФ, і включивши їх послідовно, напруга між елементами розділиться в зворотній залежності.

На перші три конденсатора доведеться 485 кВ, і на останній з найбільшою ємністю - 15 кВ. Знімання сигналу з дільника напруги проводиться з конденсатора, до якого прикладено напругу 15 кВ, таким чином, немає необхідності застосовувати громіздке обладнання для обробки вторинної сигналу.

Вітчизняні подільники маркуються НДЕ. Кожен зібраний з декількох конденсаторів типу СМР, розрахованих на 166 кВ і одного конденсатора відбору потужності ОМР. Кількість одиничних конденсаторів залежить від величини первинного напруги.

У схему ТН на низькій стороні послідовно включається високочастотний загороджувач. Він перешкоджає попаданню сигналів високої частоти з лінії, у вторинні кола. Крім ВЧ загороджувача встановлюють реактор, з метою розладнати можливі резонансні явища.

Схеми підключення ТН

Вторинні кола ТН в електроустановках 110 кВ і вище, незалежно від принципу підключення первинних ланцюгів, на вторинні шинки підключаються однаково.

Так три однофазних трансформатора з'єднуються в трифазну групу з з'єднанням обмоток зірка - зірка із заземленням нейтралей високою і низькою боку. Така схема підключення дає можливість вимірювати лінійне і фазну напругу.

Додаткова обмотка трансформаторів з'єднана в розімкнутий трикутник і в нормальному режимі напруги на ній немає. Її використовують для перевірки справності ланцюгів 3U0 і при перевірці захистів від замикання на землю.

Вторинні обмотки трансформаторів з'єднані за схемою зірка використовують для вимірювання лінійних і фазних напруг. Обмотки, з'єднані за схемою розімкнутий трикутник використовують для вимірювання опору ізоляції фаз відносно землі, в мережах з ізольованою або компенсованою нейтраллю.

Для скорочення числа комутаційних апаратів у вторинних колах ТН, вторинну обмотку фази b заземляють, а її справність контролюють по напрузі щодо двох інших фаз.

Сучасні ТН виробництва фірм ALSTOM, ABB, Siemens мають більш компактну будову, в порівнянні з застарілими типу НКФ і НДЕ. Незважаючи на клас напруги електроустановки, нові ТН виконують однокаскадного.

Обслуговування модернізованих ТН полягає тільки в періодичних високовольтних випробуваннях і оглядах обладнання. Обмотки ТН занурені в сухе трансформаторне масло, і герметично закриті металевим оголовником. Температурні розширення масла компенсуються сильфонним пристроєм, розташованим в оголовник обладнання.

Вторинні кола ТН розташовуються в безпосередній близькості від обладнання, для зниження ризику їх пошкодження. Ящики з клемними рядами ТН розташовують на стійках під обладнанням.