Трансформатор напряжения для чего предназначен на подстанции
Назначение и принцип действия трансформаторов напряжения
Классический трансформатор напряжения (ТН) – это устройство, преобразующее одно его значение в другое. Процесс сопровождается частичной потерей мощности, но оправдан в ситуациях, когда необходимо изменить параметры входного сигнала. В конструкции такого трансформатора предусмотрены намоточные элементы, при правильном расчете которых удается получить требуемое выходное напряжение.
Назначение и принцип действия
Трасформатор напряжения преобразовывает рабочий потенциал за счет принципа электромагнитной индукции
Основное назначение трансформаторов напряжения – преобразование входного сигнала до уровня, предусмотренного стоящими перед пользователем задачами – когда рабочий потенциал требуется понизить или повысить. Добиться этого удается за счет принципа электромагнитной индукции, сформулированного в качестве закона учеными Фарадеем и Максвеллом. Согласно ему, в любой петле, расположенной близко к другому такому же витку провода, с током наводится ЭДС, пропорциональная потоку магнитной индукции, пронизывающей их. Величина этой индукции во вторичной обмотке трансформатора (состоящей из множества таких витков) зависит от силы тока в первичном контуре и от количества витков в той и другой катушке.
Ток во вторичной отмотке трансформатора и напряжение на подключенной к нему нагрузке определяются только соотношением количества витков в обеих катушках. Закон электромагнитной индукции позволяет правильно рассчитать параметры прибора, передающего мощность с входа на выход с нужным соотношением действующих токов и напряжений.
Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения
Основное отличие трансформаторов тока (ТТ) от преобразователя напряжения состоит в их различном функциональном назначении. Первые используются только в измерительных цепях, позволяя снизить уровень контролируемого параметра до приемлемого значения. Вторые устанавливаются в электрических линиях переменного тока и выдают на выходе напряжения, используемые для работы подключенной бытовой аппаратуры.
Их отличия по конструкции состоят в следующем:
Трансформаторы тока и напряжения отвечают различным требованиям в части точности преобразуемых величин. Если для измерительного прибора этот показатель очень важен, то для трансформатора напряжения он имеет второстепенное значение.
Классификация трансформаторов напряжения
Согласно общепринятой классификации, эти устройства по своему назначению делятся на следующие основные типы:
Первые из этих разновидностей используются для доставки бесперебойного питания потребителю в приемлемом для него виде (с нужной амплитудой). Суть их действия – в преобразовании одного уровня потенциала в другой с целью последующей передачи в нагрузку. Установленные на трансформаторной подстанции трехфазные устройства, например, позволяют снизить высокие напряжения с 6,3 и 10 кВ до бытового значения 0,4 кВ.
Автотрансформаторы представляют собой простейшие индуктивные конструкции, имеющие одну обмотку с ответвлениями для регулировки величины выходного напряжения. Согласующие изделия устанавливаются в слаботочных цепях, обеспечивая передачу мощности от одного каскада к другому с минимальными потерями (с максимальным КПД). С помощью так называемых «разделительных» трансформаторов удается организовать электрическую развязку цепей с высоким и низким напряжением. Тем самым гарантируется защита владельца дома или дачи от поражения током высокого потенциала. Кроме того, эта разновидность преобразователей позволяет:
Пиковые трансформаторы – еще одна разновидность преобразующих электрическую энергию устройств. Они служат для определения полярности импульсных сигналов и согласования ее с выходными параметрами. Этот тип преобразователей устанавливается в сигнальных цепях компьютерных систем и каналах радиосвязи.
Измерительные трансформаторы напряжения и тока
Специальные измерительные трансформаторы – это особый тип преобразователей, позволяющих включать контрольные устройства в силовые цепи. Их основное назначение – преобразование тока или напряжения в величину, удобную для измерения параметров сети. Необходимость в этом возникает в следующих ситуациях:
Измерительные приборы классифицируются по конструкции, типу установки, коэффициенту трансформации и числу ступеней. Согласно первому признаку они бывают встроенными, проходными и опорными, а по месту размещения – наружными или предназначенными для монтажа в ячейках КРУ закрытого типа. По числу ступеней преобразования они делятся на одноступенчатые и каскадные, а по коэффициенту трансформации – на изделия, имеющие одно или несколько значений.
Особенности работы ТН в сетях с изолированной и заземленной нулевой точкой
Электрические высоковольтные сети имеют два исполнения: с изолированной нулевой шиной, либо с компенсированной и заземленной нейтралью. Первый режим подсоединения нулевой точки позволяет не отключать сеть при однофазных (ОЗ) или дуговых замыканиях (ДЗ). ПУЭ допускают работу линий с изолированной нейтралью до восьми часов при однофазном замыкании, но с оговоркой, что в это время ведутся работы по устранению неисправности.
Повреждение электрооборудования возможно из-за повышения фазного напряжения до линейного и последующего за этим появления дуги, носящей переменный характер. Независимо от причины возникновения и режима работы это наиболее опасный вид замыканий с большим коэффициентом перенапряжения. Именно в этом случае велика вероятность появления феррорезонанса в сети.
Феррорезонансный контур в силовых сетях с изолированной нейтралью представляет собой цепочку нулевой последовательности с нелинейным намагничиванием. Трехфазный не заземляемый ТН по сути – это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда-звезда. При перенапряжениях в зонах, где он установлен, индукция в его сердечнике увеличивается примерно в 1,73 раза, являясь причиной появления феррорезонанса.
Для защиты от этого явления разработаны особые методы:
Эти меры защищают измерительные ТН, но полностью не решают проблему безопасности. Помочь в этом могут заземляемые приборы, устанавливаемые в сетях с изолированной нейтральной шиной.
Характер работы трансформаторов пониженного напряжения в режимах с заземленной нейтралью отличается повышенной безопасностью и существенным снижением феррорезонансных явлений. Кроме того, их использование повышает чувствительность и селективность защиты при однофазном замыкании. Такой подъем становится возможным благодаря тому, что индуктивная обмотка трансформатора включается в цепь заземления и кратковременно увеличивает ток через установленное в ней устройство защиты.
В ПУЭ приводится обоснование допустимости кратковременного заземления нейтрали небольшой индуктивностью обмотки ТН. Для этого в сети используется автоматика, которая силовыми контактами при возникновении ОЗ через 0,5 секунды ненадолго подключает трансформатор к сборным шинам. Благодаря эффекту глухозаземленной нейтрали при однофазном замыкании на землю в защитной цепи начинает течь ток, ограниченный индуктивностью ТН. Вместе с тем его величина достаточна для того, чтобы сработала аппаратура защиты от ОЗ и создала условия для гашения опасного дугового разряда.
Характеристики и для чего предназначены трансформаторы напряжения на 110 кв
Трансформатор напряжения в 110 кв представляет собой популярное электрическое устройство, применяемое для изменения показателей напряжения электроэнергии. При этом пользоваться они могут как для понижения характеристик, так и для их повышения. Первый тип называется понижающим трансформатором, второй соответственно повышающим. Устройство с рассматриваемыми характеристиками обеспечивает защиту отдельных приборов или сетей.
Что представляет собой трансформатор напряжения 110 кв
Трансформатор напряжения представляет собой вид измерительно прибора, который используется для вычленения в первичных цепях высоких по показателям токовых напряжений. Он понижает их до стандартизированных, которые могут быть поданы на вторичные обмотки.
Подобные устройства в обязательном порядке используются сейчас в конструкции различных электрических установках. Дело в том, что с их помощью можно изолировать миниатюрные приборы с низкими показателями вольтажа. Это позволяет удешевить стоимость оборудования, использовать более простые вариации. Кроме того, трансформаторы большого напряжения обеспечивают дополнительную безопасность, что в условиях производства является первостепенной задачей.
В основе принципа работы заложено явление электромагнитной индукции. Состоит трансформатор из специальной катушки, которая помещена в масло, не проводящее электрическую энергию. Число первичной и вторичной обмоток различное, они физически не подсоединены к ядру. В результате разницы между числом обмоток возможна установка различных показателей напряжения. Если напряжение высокое, что касается случая 110 кв, то работа возможна только с источниками переменного тока.
Из чего изготавливают
Трансформатор напряжения состоит из двух катушек. Они присоединятся к ядру, выполненному их качественного железа. Ток подается через первую обмотку, в результате чего образуется магнитное поле. Возникает явление магнитной индуктивности. Обратить внимание следует на то, что магнитное поле увеличивается, но поток может сменять свое направление (как в меньшую, так и в большую сторону). Показатели поля определяются количеством витков начальной катушке. Чем меньше их будет, тем на меньшие показатели тока следует рассчитывать.
Если рассматривать схему общего вида трансформатора напряжения, то она имеет следующий вид:
Электрическая схема указывает на расположение конструктивных деталей.
В частности, отдельно обозначаются такие основные элементы, как секция первичной обмотки и вторичной, уравнительные детали и магнитные провода.
Класс точности трансформатора
Класс точности трансформатора может различаться в зависимости от качества установленных деталей в оборудовании. Но оптимальными будут характеристики, когда точность вторичных обмоток (а именно на них обращают внимание в первую очередь) для измерений и учета составляет 0,5 и 0,2 соответственно. Большая часть устройств оснащается вторичной обмоткой для защиты механизма с классом точности 3Р.
Для чего предназначены трансформаторы напряжения 110 кв
Трансформаторы напряжения 100 кв предназначен для понижения высоких напряжений, которые подаются сетями, до нормируемых стандартно показателей, которые допустимо давать приборам пользователей. Но кроме основной сферы использования тс такого типа дают массу других преимуществ. В частности, их применяют, когда необходимо:
Безусловно, сфера использования приборов неограниченна. Они выполняют ряд задач, что делает их востребованными не только в государственных структурах и производствах, но и в частных фирмах.
Где устанавливают оборудование
Оборудование предназначено для наружной установки. Так как трансформаторы относятся к относительно небезопасному виду приборов их размещают на определенном расстоянии от жилых сооружений, школ, медицинских учреждений. Обязательны к проведению сопутствующие меры, включающие:
После проверки на холостом ходу тс подключается на постоянно основе к источнику питания. Регулярно проводится осмотр техники, включая проверку всех узлов, ставится пломба и указывается дата последней ревизии.
Разновидности и технические характеристики
В зависимости от фирмы-производителя могут меняться некоторые технические характеристики устройства. Это необходимо учитывать при выборе и покупки тс.
Серии ТФМ
Трансформаторы серии ТФМ предназначаются для питания электрических измерительных приборов. Активная часть размещена на основании, на которую надета покрышка из фарфора с масляным объемом. Технические данные написаны на основании прибора. Популярный прибор ТФМ-110-II-У1 с четырьмя вторичными обмотками. Его масса 630 килограмм.
Серии ТРГ
Отличаются высоким классом точности обмоток до 0,2. Есть еще одно конкурентное преимущество — можно заменять коэффициент трансформации в соотношении 1:3:4.
Антирезонансные однофазные серии НАМИ
Однофазные устройства индуктивного типа. Они устойчивы к возникновению феррорезонанса, который возникает при соединении выключателей.
Серии ТБМО
Масштабные измерительные трансформаторы отличаются максимальным сроком службы. Они обладают высоким классом точности. Отличаются миниатюрными размерами и малым весом.
Измерительные трансформаторы тока класса напряжения 110
Выделяются на фоне зарубежных аналогов с похожим спектром действий и стойкостью при минимальных номинальных показателях тока обмотки.
Пожаро- и взрывобезопасность устройства
Взрывобезопасность устройств обеспечивается особенностями конструкции. Производитель указывает класс защищенности в аннотации к прибору. Класс пожаробезопасности также может различаться. Современные боксы закрытого типа для хранения инженерного оборудования позволяют оградить работников и обычных граждан от получения травм.
Обязательно устройство должно находиться в закрытом помещении, доступ к нему посторонним лицам запрещен.
Длительность срока службы
Производители указывают в инструкции по применению, что срок службы трансформатора напряжения составляет минимум 30 лет. Но следует понимать, что подобные показатели достигаются только путем выполнения соответствующих мер. требуется, не опускать частых перегрузок и работы в аварийном режиме.
Назначение и принцип действия измерительных трансформаторов
На предприятиях в энергетических установках требуется постоянный контроль режимов функциональности оборудования. Контроль выполняют с помощью учета электроэнергии и наблюдением за показаниями приборов нагрузки и рабочего и сетевого напряжения.
Приборы для измерения тока нагрузки, рабочего напряжения в высоковольтных установках подключаются через трансформаторы тока и напряжения. Кроме измерения трансформаторы нужны для присоединения защитных устройств и реле.
Для чего нужны измерительные трансформаторы тока и напряжения
Трансформатор принадлежит к классу статических электромагнитных аппаратов, который преобразует ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Измерительные трансформаторы признаны одними из самых надежных элементов в системе энергообеспечения.
Помимо определения показателей нагрузки и напряжения служат для присоединения аппаратуры автоматического регулирования и защитных устройств. С помощью измерительных трансформаторов:
снижают габариты и вес приборов измерения;
повышают уровень безопасного обслуживания оборудования;
предупреждают последствия от ошибочных действий электротехнического персонала;
расширяют пределы измерения переменного тока.
Назначение трансформаторов напряжения
Подобное оборудование относится к однофазным устройствам, через которые присоединяют киловольтметры, фазометры для обозначения правильности чередования фаз, ваттметры для определения мощности и для подключения защитных реле в цепях напряжения 3, 6, 10 кВ промышленной частоты.
Обмотки первичного и вторичного напряжения трансформатора ТН отличаются сопротивлением большой величины и малой мощностью. Работа происходит в режиме холостого хода. Стандартное номинальное напряжение вторичной обмотки не бывает более 100 В и имеет рабочий ток от 1 до 5 А.
Рис. №1. Трансформатор напряжения масляный 6 кВ. НТМИ
Рассмотрим какие бывают трансформаторы напряжения.
Классификация трансформаторов напряжения
Типы измерительных трансформаторов напряжения включают в линейку изделия, классифицируемых следующим образом:
однофазные трансформаторы с одним заземленным концом первичной обмотки. К заземляемым относятся и трехфазные тр-ры с заземленной нейтралью катушки первичного напряжения;
незаземляемые тр-ры напряжения с полностью изолированными от «земли» участками, зажимами «первички»;
каскадный тип с обмоткой первичного напряжения, разделенной на несколько последовательных секций. В конструкции предусмотрены обмотки, выравнивающие напряжение. В наличии есть связующая катушка, которая служит для передачи мощности к обмотке вторичного напряжения;
емкостный ТН с делителем;
двухобмоточный ТН с одной обмоткой вторичного напряжения;
трехобмоточный ТН с двумя обмотками: основного напряжения и дополнительной.
Рис. №2. Трансформатор напряжения, литого типа, опорный с заземленным выводом первичной обмотки, 3НОЛ-СВЭЛ-6. Используется для КРУН, КРУ, КСО
Рис. №3. Трехфазный антирезонансный масляный трансформатор для сетей с изолированной нейтралью
Чтобы понять для каких задач нужны измерительные трансформаторы рассмотрим назначение и разберем принцип действия оборудования.
Устройство трансформаторов напряжения
Конструкцию ТН рассмотрим на примере лабораторных трансформаторов НЛЛ, используемыми для проверки работы большинства трансформаторов измерения и приборов.
Трансформаторы напряжения на 3, 6 или 10 кВ имеет магнитопровод с конструкцией из электротехнической стали в основном стержневого типа. На магнитопроводе расположена внутренняя вторичная обмотка. Первичка представляет собой две секции, которые соединены между собой.
Изоляции представляет собой заливку компаудом, что создает монолитный блок с высокой степенью электрической прочности от попадания влаги и внешних повреждений.
Выводы первичной обмотки размещаются вверху корпуса трансформатора.
С торца трансформатора на клеммнике размещены выводы вторичной обмотки и контакты заземления.
Измерительные трансформаторы напряжения, условия безопасной эксплуатации
Для обеспечения рабочих условий эксплуатации клеммы вторичной обмотки присоединяют к измерительными приборам или защитному оборудованию. Одну из клемм и основание оборудования заземляют.
Цепи при вторичной работе не замыкают, иначе может произойти термическое разрушение.
Если существует не использованная вторичная обмотка ее оставляют открытой, заземлив одну из клемм. Разомкнутая треугольная цепь должна включать резистор соответствующего напряжения и номинальной мощности вторички. Заземление цепи производится по техническим рекомендациям.
Нейтральный вывод первичной обмотки однофазного трансформатора заземляется только в нейтральную систему замыкания.
Будьте уверены, что правильный выбор и эксплуатация измерительных трансформаторов приведут вас к объективным показателям нагрузки и качества электрической сети.
Рис. №6. Схема подключения трансформатора напряжения где: 1 – первичная обмотка, 2 – магнитопровод, 3 – обмотка вторичного напряжения
Рис. №7. Размещение трансформатор напряжения в ячейке КРУН, подключение к питающей сети через предохранители
Назначение и принцип действия трансформаторов тока
Трансформаторы тока преобразуют первичный ток во вторичный ток меньшей величины в процессе гальванического разделения цепи. Они служат для включения амперметров и токовых катушек приборов измерения, отличающихся очень малым сопротивлением.
Трансформаторы тока постоянно работают в режиме короткого замыкания. Вторичная цепь защищается от сильных токов за счет эффекта насыщения стального сердечника.
Применяются ТТ там, где затруднительно произвести замеры токовых величин напрямую.
С использованием измерительных трансформаторов выполняют учет потребления электроэнергии.
О измерительных трансформаторах напряжения иы вкратце узнали. За более подробной информацией обращайтесь к менеджеру компании «КубаньЭлектрощит» Задавайте вопросы на сайте. Мы ответим в самые короткие сроки.
Классификация трансформаторов тока
Типы измерительных трансформаторов тока подразделяют на следующие классы:
по функциональности: на измерительные и защитные;
по току: постоянного и переменного тока;
по коэффициенту трансформации: одно и многодиапазонные;
по способу монтажа: внутреннего и наружного размещения, встроенные, накладные;
по напряжению: низкого и среднего;
по типу изготовления и диэлектрическому материалу: газо- и маслонаполненные, сухие.
Рис. №4. Внешний вид трансформатора тока ТОЛ-СЭЩ-20
Рис. №5. Опорный трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10, внешний вид
Измерительные подключают напрямую к считывающему, записывающему и вычисляющему измерительному оборудованию. Также их подключают к защите от сверхтоков. Разделяются на однопроводниковые ТТ и трансформаторы с первичной обмоткой. Однопроводниковый трансформатор – это устройство с проемом для первичной цепи, он устанавливается на первичный проводник.
Мощность трансформаторов тока зависит от коэффициента трансформации и поперечного сечения сердечника.
При низком токе первичной обмотки применяется трансформатор тока с высокой пропускной способностью. Для того чтобы получить трансформатор тока с первичной обмоткой через однопроводниковый трансформатор несколько раз пропускают первичный проводник.
Маркировка клемм первичной обмотки: Р1 (К) и Р2 (L), вторичной S1 (k) S2 (i). Полярность соответствует направлению прохождению тока.
Трансформатор постоянного тока
Трансформатор для измерения постоянного тока работает по принципу магнитного усилителя и включает в свою конструкцию ферромагнитный сердечник и две обмотки постоянного и переменного тока.
Устройство трансформаторов тока
Большинство измерительных трансформаторов тока выполнены в виде литой и опорной конструкции. Изоляция, например, как у трансформаторов тока ТОЛ-СЭЩ-10-IV выполнена из циклоалифатической смолы, защищающей обмотки от влаги и всех внешних повреждений. Катушки первичного напряжения выполнены из 2, 3 или 4 магнитопроводов со вторичными обмотками.
Эксплуатационные условия для трансформаторов тока
Важно. Трансформаторы тока запрещено включать в линию без измерительного прибора.
Для безопасной эксплуатации
Чтобы увеличить степень надежности ТТ и обеспечить безопасную эксплуатацию кожух трансформатора и одну из клемм «вторички» необходимо заземлить.
Вторичная обмотка не эксплуатируется при разомкнутой цепи, а та обмотка, которая не используется закорачивается и заземляется.
Трансформаторы тока с ответвителем емкостного делителя присоединяются к индикатору. Неиспользованное ответвление заземляют.
Обслуживание измерительных трансформаторов
Перед началом работы с поверхности трансформаторов удаляется смазка, пыль и прочие загрязнения. Протирка производится с использованием уайт-спирита. Ветошь не должна оставлять ворс.
Трансформатор исследуется на наличие сколов, трещин и наличие следов коррозии.
После визуального осмотра трансформатор подвергают испытанию или проверяют прибором/мегомметром (2500 В) на достаточность сопротивления изоляции. Вторичная обмотка проверяется мегомметром со шкалой деления на 1000 В.
Ток холостого хода проверяется со стороны вторичной обмотки под напряжением равным 1,2 от номинального. Отличие полученного результата не должно быть отличным от паспортного больше чем на ±10%.
Основное требование к трансформаторам – номинальная мощность не должна быть больше указанных в паспорте изделия.
Качество электроэнергии в сети должно быть соответствующим требованиям ГОСТ 32144.
Установка трансформатора должна производиться на место с обеспеченным доступом к клеммным контактам.
При обслуживании трансформатора измерения проверяют надежность контактного соединения.
Разомкнутые треугольные обмотки однофазных индукционных ТН обеспечивают безаварийность кабельных систем распределения энергии.
Для повышения надежности разомкнутых треугольных обмоток трансформатора напряжения в цепь добавляют стабилизаторы напряжения, ограничители, стабилитроны. Эти устройства поддерживают работоспособность систем распределения электроэнергии после аварий и сбоев.
Работы по обслуживанию измерительных трансформаторов производятся по наряду в соответствии с технологическими картами. Капитальный ремонт, например, у трансформаторов тока не делают. Если испытания и замеры сопротивления основной изоляции показали неудовлетворительные результаты трансформатор меняют на другой. Основная изоляция должна иметь сопротивление не менее 300 МОм.
Вторичная обмотка в отключенном и отсоединенном состоянии должна показать сопротивление не менее 50 МОм, с подключенными вторичными цепями не менее 1 МОм.
При обслуживании трансформаторов тока проверяют переходное сопротивление болтового контактного соединения. Оно не должно превышать 33 мкОм для контактов на 2000 А и не выше 60 мкОм для контактных соединений на 630 А.
Технология ремонта измерительных трансформаторов: разборка магнитопровода, демонтаж и ремонт катушек, перемотка обмоток, замена пластин магнитопровода и прочее схожи с ремонтом силовых трансформаторов. На время ремонта трансформатора обмотки закорачивают между собой, чтобы исключить возможный контакт и обратную трансформацию и напряжение при выполнении ремонтных работ.
Важные примечания
В индукционных однополюсных измерительных трансформаторах тока при замыкании цепи и во время затухания токов замыкания на «землю» возникает феррорезонанс, следствием которого является перегрев, появляется высокое напряжение, а сам трансформатор может разрушиться. Для предупреждения феррорезонанса в разомкнутую треугольную цепь трех обмоток трансформатора напряжения включают резистор. Заземление выполняют только в одной точке. В контакты разомкнутого треугольника присоединяют приборы, которые следят за токами замыкания не землю.
Приобретение и установка измерительного трансформатора в соответствии с паспортными данными нагрузки и напряжения электроустановки гарантируют бесперебойную и точную работу приборов и оборудования.