Трансформатори струму - студопедія
Загальні відомості. Трансформатори струму застосовуються в схемах вимірювань-ний і обліку електричної енергії. Вони є також елементами вуст-влаштування релейного захисту та автоматики. Через них релейні схеми отримують інформацію про стан електричних-ких ланцюгів високої напруги.
За допомогою трансформаторів то-ка первинний струм зменшують до зна-чень, найбільш зручних для живлення вимірювальних приладів і реле. Вів-ковий струми приймають рівними 1 або 5 А.
Первинна обмотка трансформатора струму включається в розтин фази електричного кола. Від первинної об-мотки, що знаходиться під високим на-пряжением, вторинна обмотка надеж-но ізолюється, що гарантує без-небезпечне обслуговування вторинних це-пий і підключених до них приладів і реле.
Струмові кола навантаження підключа-ються до затискачів вторинних обмоток трансформаторів струму послідовник-но. Але навіть при послідовному з'єднанні опір вторинної навантаження невелике. Тому вважають, що робочий режим трансформаторів струму близький до режиму короткого за-замикання. Розмикання вторинної об-мотки призводить до зникнення раз-магнічівающего дії вторинного струму, і тоді весь первинний струм стає струмом намагнічування. В цьому режимі різко зростає магнітна ін-дукція в стали муздрамтеатру, у багато разів збільшуються активні по-тери в стали, що призводить до її перегрівань-ву, обгорання ізоляції обмотки і, в кінцевому рахунку, до пошкодження транс-форматора струму.
Крім того, великий магнітний потік наводить у вторинній обмотці значну ЕРС, яка може досягти десятків кіловольт, що становить небезпеку, як для обслу-жива персоналу, так і для ізоля-ції вторинних ланцюгів. У зв'язку з вказано-ним вторинні обмотки трансформатор-рів струму повинні бути завжди замкну-ти на реле, прилади або закорочені на випробувальних затискачах. Прі не-обходимо заміни реле або прилади-ра попередньо повинна встановлюватися шунтирующая їх перемичка. Переносні вимірювальні прилади підключаються до вторинних ланцюгах працюють трансформаторів струму з допомогою рознімних випробувальних затискачів або випробувальних блоків дозволяють виробляти включення і відключення приладів без розриву вторинному ланцюзі.
Основним заходом безпечного про-ництва робіт у вторинних токо-вих ланцюгах в разі пошкодження ізоля-ції і попадання на вторинну ланцюг високої напруги є за-землення одного з кінців кожної вторинної обмотки трансформатора то-ка. Таке заземлення зазвичай вироб-водиться на місці їх установки.
У складних схемах релей-ної захисту (наприклад, в схемі струмового диференціального захисту шин) заземлення допуску-ється проводити тільки в одній точці схеми (на панелі захисту).
Особливості конструкції. Транс-форматори струму випускаються для на-ружной установки, для внутрішньої установки, вбудовані в прохідні вводи силових трансформаторів і Бако-вих вимикачів, накладні - Наді-тужавіючі зверху на вводи силових трансформаторів.
У вбудованих і накладних транс-форматорів струму первинної обмот-кою служить токоведущий стрижень введення.
Залежно від роду установки і робітничого класу напруги привчає-ної обмотки трансформатори струму ви-конувати з литою епоксидною ізоляцією, з паперово-масляною ізоляцією, з повітряною ізоляцією.
Трансформатори струму з порцелянової ізоляцією (серії ТВФ) за останні роки витісняються з експлуатації трансформаторами струму з литою епоксидною ізоляцією. Порцелянові корпусу трансформаторів струму з бу-мажной-масляною ізоляцією серій ТФН (нове позначення серії ТФЗМ), ТРН (ТФРМ) заповнюються маслом. Зверху на фарфоровому корпусі встановлює-ся металевий Маслорасшірітель, що сприймає температурні колі-банія обсягу масла. Внутрішня по-лость маслорасшірітеля повідомляється з атмосферою через сілікагелевой воздухоосушитель.
При робочій напрузі 330 кВ і вище трансформатори струму виготовляються у вигляді двох ступенів (двох каскадів), що дозволяє виконувати ізоляцію кожного ступеня на полови-ну фазної напруги.
Обслуговування трансформаторів то-ка полягає в нагляді за ними і виявленні видимих несправностей, при цьому контролюється навантаження пер-вічной ланцюга і встановлюється, чи немає перевантаження. Перевантаження трансформатор-рів струму по току первинної обмотки допускається до 20%.
Дуже важливо стежити за нагріванням і станом контактів, через які проходить первинний струм. На практиці були випадки нагріву контактних шпі-лек у маслонаповнених трансформатор-рів струму. І якщо при цьому на сильно нагрітий контакт потрапляло масло, то воно запалало, і виникав по-жар.
При огляді звертають увагу на відсутність ознак зовнішніх по-врежденій (обгорання контактів, тре-нок в порцеляні), так як трансформа-тори струму схильні до термічним і динамічним впливам при про-ходінні через них наскрізних струмів короткого замикання.
Важливе значення має стан зовнішньої ізоляції трансформаторів струму. Більше 50% випадків пошкоджень трансформаторів струму з литою ізоля-цією відбувається в результаті пере-тий по забрудненої і зволоженою по-поверхні ізоляторів при впливі комутаційних і грозових перенала-напружень.
У маслонаповнених трансформа-торів струму перевіряють рівень масла по мастиловказівника, відсутність патьоків масла, колір силикагеля в воздухоосушитель (силікагель з зер-нами рожевого забарвлення повинен за-змінюватися).
При виявленні дефектів струмоведучих частин та ізоляції транс-форматор струму разом з приєднання-ням, на якому встановлено, дол-дружин бути виведений в ремонт, подвер-гнуть ретельному огляду і досл-танию.
Трансформатори напруги та їх вторинні кола
Загальні відомості. Трансформатори напруги служать для Перетворюва-ня високої напруги в низьке стандартних значень (100, 100 /. 100/3 В), що використовується для живлення вимірювальних приладів і різних реле управління, захисту та автомати-ки. Вони, так само як і трансформатор-ри струму, ізолюють (відокремлюють) изме-рительное прилади та реле від високо-го напруги, забезпечуючи безпека-ність їх обслуговування.
За принципом пристрою, схемою включення і особливостям роботи електромагнітні транс-форматори напруги мало, ніж отли-зустрічаються від силових трансформаторів. Однак у порівнянні з останніми потужність їх не перевищує десятків або сотень вольт-ампер. При малої пот-ності режим роботи трансформатор-рів напруги наближається до режи-му холостого ходу. Розмикання вторинний-ної обмотки трансформатора напруги-ня не приводить до небезпечних наслідки-віям.
На напрузі до 35 кВ трансфор-матора напруги, як правило, включаються через запобіжники для того, щоб при пошкодженні трансформатора напруги він не став причи-ною розвитку аварії. На напрузі 110 кВ і вище запобіжники не встановлюються, так як згідно з наявними даними пошкодження та-ких трансформаторів напруги про-виходять рідко.
Включення і відключення трансфор-маторов напруги виробляються роз'єднувачами.
Для захисту трансформатора напря-вання від струму короткого замикання у вторинних ланцюгах встановлюють знімні трубчасті запобіжники або автоматичні вимикачі максимального струму. Запобіжники встановлюють в тому випадку, якщо трансфор-матора напруги не має швидко! діючих захистів, так як ці защи-ти можуть помилково подіяти при недостатньо швидкому перегорання плав-кою вставки. Установка ж автоматичних вимикачів забезпечує еф-ність спрацьовування спеціальних блокувань, які виводять з дії окремі види захистів при обриві ланцюгів напруги.
Для безпечного обслуговування вто-ковий ланцюгів в разі пробою ізоля-ції і попадання високого напруги-ня на вторинну обмотку один з за-жимів вторинної обмотки або нулі-вая точка приєднується до заземлені-нию. У схемах з'єднання вторинних обмоток в зірку частіше заземляется не нульовий точка, а початок обмотки фа-зи b. Це пояснюється прагненням скоротити на 1/3 число перемикаю-чих контактів у вторинних колах, так як заземлена фаза може пода-тися на реле крім рубильників і допоміжних контактів роз'їдені нітелей.
При використанні трансформаторів напруги для харчування оперативних ланцюгів змінного струму допускається заземлення нульової точки вторинних обмоток через пробивний запобіжний-тель, що викликається необхідністю підвищення рівня ізоляції оперативних ланцюгів.
На час проведення робіт не-посередньо на трансформаторі напруги і його ошиновке правилами безпеки пропонується створення видимого розриву не тільки з боку ВН, але також і з боку вторинних ланцюгів, щоб уникнути появи напруги на первинній обмотці за рахунок зворотної трансформації напруги від вторинних ланцюгів , які живляться від будь-якого іншого трансформа-тора напруги. Для цього у вторинний-них ланцюгах трансформатора напруги встановлюються рубильники або ис-користуються знімні запобіжники. Відключення автоматичних вимикача-телей, а також розрив вторинних це-пий допоміжними контактами роз'єднувачів не забезпечують види-мого розриву ланцюга і тому вважають-ся недостатніми.
Особливості конструкції. На під-станціях знаходять застосування як однофазні, так і трифазні двох- і трьохобмоточні трансформатори напря-вання. Це головним чином масляні трансформатори напруги, магніто-проводи і обмотки яких погру-дружини в масло. Масляне заповнення бака або фарфорового корпусу предох-ранящих від зволоження та ізолює обмотки від заземлених конструк-цій. Воно грає також роль охолоджую-щей середовища.
У закритих розподільних вуст-влаштування до 35 кВ успішно використовують-ся трансформатори напруги з литою епоксидною ізоляцією. Вони мають ряд істотних переваг в порівнянні з маслонаповненими при установці в комплектних розподіли-них пристроях.
Мал. 4.1.Схеми трансформаторів напруги типів НКФ-110 (д), НКФ-220 (б):
ВН - первинна обмотка; НН - вторинні обмотки; Я - вирівнюють обмотки; Р - зв-зующие обмотки; М - магнітопровід; Uф - фазна напруга
На підстанціях 110-500 кВ примі-ються каскадні трансформатори напруги серії НКФ. У каскадному трансформаторі напруги обмотка ВН ділиться на частини, що розміщуються на різних стрижнях одного або неяк-ких магнитопроводов, що полегшує її ізоляцію. Так, у трансформатора напруги типу НКФ-110 обмотка ВН розділена на дві частини (ступені), кожна з яких розміщується на протилежних стрижнях двухстержневого муздрамтеатру (рис. 4.1, а). Магнитопровод з'єднаний з серединою обмотки ВН і знаходиться по відношенню до землі під потенціалом Uф / 2, благо-даруючи чому обмотка ВН ізолюється від муздрамтеатру тільки на Uф / 2, що істотно зменшує розміри і мас-су трансформатора.
Ступеневу виконання ускладнює конструкцію трансформатора. З'являється потреба у додаткових обмотках. Показана на рис. 4.1 вирівнює обмотка П предназначе-на для рівномірного розподілу потужності, споживаної вторинні-ми обмотками, по обидва сходами.
Каскадні трансформатори напря-вання на 220 кВ і вище мають два і більше муздрамтеатру (рис. 4.1, б). Число магнитопроводов зазвичай удвічі менше числа ступенів каскаду. Для передачі потужності з обмоток одного муздрамтеатру на обмотки іншого служать сполучні обмотки Р. вторинний-ні обмотки у трансформаторів напря-вання серії НКФ розташовуються вблі-зи заземлюється кінця X обмотки ВН, що має найменший потенціал щодо землі.
Поряд зі звичайними електромагніт-ними трансформаторами напруги для живлення вимірювальних приладів і релейного захисту застосовують ємнісні подільники напруги.
Мал. 4.2.Схема включення ємнісного дільника на-напруги типу НДЕ-500
Вони отримали поширеною-ня на лініях електропередачі напругою 500 кВ і вище. Принципова схема ємнісного дільника напруги типу НДЕ-500 приведена на рис 4.2. Напруга між конденсаторами розподіляється обернено пропорційно ємностей U1 / U2 = C2 / C1 де С \ і С2 - ємності конденсаторів; U1 і U2 - напруги на них. Підбором ємностей домагаються отримання на нижньому конденсаторі С2 деякої необхідної частки загальної напруги Uф Якщо тепер до конденсатору С2 підключити понижуючий трансформатор Т, то він буде виконувати ті ж функції, що і звичайний трансформатор напруги.
Ємнісний дільник напруги типу НДЕ-500 складається з трьох конденсаторів зв'язку типу СМР-166 / і одного конденсатора відбору потужності типу ОМР-15-0,017. Первинна обмотка трансформатора Т розрахована на напругу 15 кВ. Вона має вісім відгалужень для регулювання напруги. Загороджувач L перешкоджає відгалуження струмів високої частоти в трансформатор Т під час роботи високочастотного зв'язку, апаратура якої підключається до конденсаторів через фільтр приєднання ФП. Реактор LR покращує електричні свій-ства схеми при збільшенні навантаження. Баластний фільтр або резистор R служить для гасіння ферорезонансним коливань у вторинному ланцюзі при поза-запном відключенні навантаження.
4. Порядок виконання роботи
1. Розглянути особливості роботи трансформатора струму.
2. Розглянути особливості роботи трансформатора напруги.
1. Загальні відомості про трансформатори струму.
2. Особливості конструкції трансформаторів струму.
3. Трансформатори напруги. Загальні поняття.
4. Вторинні ланцюги в трансформаторі напруги.
5. Особливості конструкції трансформаторів напруги.
6. Каскадні трансформатори напруги.
7. Схема включення ємнісного дільника напруги.
1. Ульянов С.А. Перехідні електромагнітні процеси в електрично
ських системах -М. вища школа, 1989 г.
2. Віників В.А. Перехідні електромеханічні процеси в електричну
чеських системах-М. вища школа, 1985 г.
3. Винославська В.Н. Півняк Г.Г. Несен Л.І. Рибалко А.Я. Проко-
Пенко В.В. Перехідні процеси в системах електропостачання - Київ: вис
Шая школа, 1989 г.
4. Ульянов С.А. Збірник завдань по електромагнітним перехідним про-
цесії М. «Енергія" 1968 р
Декан інженерного факультету проректор з навчальної
Професор роботі РГСХА
Бишів Н.В. Плаксін В.М.
На засіданні кафедри методичною радою
«Електропостачання» інженерного факультету
Зав. кафедрою, д.т.н. професор Голова, д.т.н. професор
Васильєва Т.М. Лопатин А.М.