PAGE \* MERGEFORMAT 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электроснабжения
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
Измерительные трансформаторы напряжения и тока
Выполнил: студент очного факультета специальности «Электроснабжение» НИКОЛАЕВА Полина Андреевна
Проверил: КРЕЖЕВСКИЙ Юрий Степанович
Ульяновск2014
Содержание:
1. Введение………………………………………………………………..……3
2. Измерительные трансформаторы напряжения. Общие сведения и схемы соединения……………………………………………………………………..……..4
3. Измерительные трансформаторы тока…………………………………….6
3.1. Назначение измерительных преобразователей……………………..….6
3.2. Классификация ИПТ………………………………………………...……7
4. Заключение………………………………………………………….………9
Приложение………………………………………………………….….…….10
Библиографический список………………………………..…………..……..12
1. Введение
Трансформатор тока представляет собой аппарат, первичная обмотка которого включена в цепь последовательно. А вторичная обмотка, будучи замкнута на некоторую цепь(“вторичную цепь”) отдаёт в неё ток, пропорциональный первичному току.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (и от земли) на полное рабочее напряжение.
Вторичная обмотка в эксплуатации имеет потенциал, близкий к потенциалу земли, так как один конец этой обмотки обычно заземляется.
Таким образом, трансформатор тока позволяет измерять и учитывать ток высокого напряжения приборами низкого напряжения, доступными для непосредственного наблюдения обслуживающим персоналом. При этом во вторичную цепь трансформатора тока включаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков и т.д.
Часто один и тот же трансформатор тока может быть использован как для целей измерения, так и для целей защиты.
Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами любой высоковольтной сети. Основное назначение трансформаторов напряжения это понижение высокого напряжения, необходимого для питания измерительных цепей, цепей релейной защиты, автоматики и учета (далее вторичных цепей). С помощью трансформаторов напряжения осуществляется измерение напряжения в высоковольтных сетях, питание катушек реле минимального напряжения, обмоток напряжения защит, ваттметров, фазометров, счетчиков, а также контроль состояния изоляции сети.
2. Измерительные трансформаторы напряжения. Общие сведения и схемы соединения.
Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1 [см. приложение 1]; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен.
«Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:
где U1ном , U2ном номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения
Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180. Это определяет угловую погрешность.»[1]
В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.
Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos j вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.
Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.
«В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2 [см. приложение 2], а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис.2 [см. приложение 2],б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2 [см. приложение 2], в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.» [2]
3. Измерительные трансформаторы тока3.1. Назначение измерительных преобразователей.
«Измерительный преобразователь тока (ИПТ) это устройство предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта в виде трансформатора.» [3]
Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.
Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.
Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
«Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.» [4]
Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.
3.2. Классификация ИПТ.
В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.
По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.
В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.
Одновитковые ТТ (рис. 3 [см. приложение 3]) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.
Встроенный трансформатор тока представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.
В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вторичной.
«Многовитковые трансформаторы тока (рис. 3 [см. приложение 3]) изготовляются с катушечной первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой , состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи.» [5]
Заключение
В данной работе были рассмотрены общие вопросы, касающиеся трансформаторов тока и напряжения. Были изучены назначение, принцип действия и устройство различных конструкций трансформаторов тока и напряжения. В работе приведена основная классификация типов трансформаторов тока и напряжения. Даны сведения об основных параметрах и характеристиках отдельных конструкций трансформаторов тока и напряжения внутренней и наружной установки, а также приведены некоторые сведения об остальных типах трансформаторов тока и напряжения.
Приложение
Приложение 1
Рис.1 Схема включения трансформатора напряжения :
1- первичная обмотка;
2- магнитопровод;
3- вторичная обмотка;
Приложение 2
Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения.
Приложение 3
Рис. 3. Схема трансформатора тока;
______ собственная первичная обмотка ТТ;
----- токоведущий стержень проходного изолятора (шина)
Библиографический список:
Электронные ресурсы:
1. Измерительные трансформаторы тока. URL: http://www.ronl.ru /fizika/212219/м
2. Измерительные трансформаторы тока и напряжения - конструкции, технические характеристики . URL: http://electricalschool.info/2009/03/30/izmeritelnye-transformatory-toka-i.html
3. Измерительные трансформаторы тока и напряжения. URL: http://forca.ru/spravka/tt-i-tn/izmeritelnye-transformatory-toka-i-napryazheniya.html
4. Измерительные трансформаторы напряжения. URL: http://malahit-irk.ru/index.php/2011-01-13-09-04-43/116-2011-05-03-12-07-57.html
5. Измерительные трансформаторы. URL: http://leg.co.ua/info/podstancii/izmeritelnye-transformatory.html
refleader.ru
Оглавление
ЗАДАНИЕ №1 «Измерительные преобразователи». 3
1.1.Назначение измерительных преобразователей.3
1.2.Классификация ИПТ.4
1.4. Принципиальная схема трансформатора тока.9
ЗАДАНИЕ №2 «Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах». 9
ЗАДАНИЕ №3 «Расчет функции системы автоматического управления »9
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:9
Измерительный преобразователь тока (ИПТ) это – устройство предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта — в виде трансформатора.
Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.
Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.
Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.
В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.
По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.
В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.
Одновитковые ТТ (рис. 1) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.
Встроенный трансформатор тока 1 представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.
Рис. 1. Схема трансформатора тока;
______ собственная первичная обмотка ТТ;
----- токоведущий стержень проходного изолятора (шина)
В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вторичной.
Многовитковые трансформаторы тока (рис. 1) изготовляются с катушечной первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока нанесена в основном только на первичную обмотку, имеющую форму рыма.
1.3. Основные параметры и характеристики трансформатора тока.
Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746—78 «Трансформаторы тока. Общие технические требования» являются:
1. Номинальное напряжение — действующее значение линейного напряжения, при котором предназначен работать ТТ, указываемое в паспортной таблице трансформатора тока. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных напряжений, кВ:
0,66; 6; 10; 16; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150
2. Номинальный первичный ток I1H - указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа ТТ. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных первичных токов:
1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 400; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000;
14 000; 16 000; 18 000; 20 000; 25 000; 28 000; 32 000; 35 000; 40 000.
В трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале значений.
Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.
3. Номинальный вторичный ток I2H — указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по вторичной обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным 1 или 5 А, причем ток 1 А допускается только для ТТ с номинальным первичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допускается изготовление ТТ с номинальным вторичным током 2 или 2,5 А.
4. Вторичная нагрузка ТТ z2H соответствует полному сопротивлению его внешней вторичной цепи, выраженному в Омах, с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка может также характеризоваться полной мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.
Вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cos(φ2 ) = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения, называется номинальной вторичной нагрузкой ТТ z2H. ном
Для отечественных трансформаторов тока установлены следующие значения номинальной вторичной нагрузки S2H.ном выраженной в вольт-амперах, при коэффициенте мощности cos(φ2 ) = 0,8:
1; 2; 2,5; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 120.
Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки (в Омах) определяются выражением:
z2H. ном = S2H. ном / I22H
5. Коэффициент трансформации ТТ равен отношению первичного тока ко вторичному току.
В расчетах трансформаторов тока применяются две величины: действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент трансформации nH . Под действительным коэффициентом трансформации понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номинальным коэффициентом трансформации nH понимается отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.
6. Стойкость ТТ к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.
Ток электродинамической стойкости Iд равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую ТТ выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток Iд характеризует способность ТТ противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания. Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью Kд , представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока. Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные ТТ.
Термическая стойкость может характеризоваться кратностью Kт тока термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока.
В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных ТТ установлены следующие токи термической стойкости:
а) односекундный I1Т или двухсекундный I2т (или кратность их К1T и K2Т по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше;
б) односекундный I1Т или трехсекундный; I3Т (или кратность их K1T и K3T по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.
Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть следующие соотношения:
для ТТ на номинальные напряжения 330 кВ и выше
IД ≥ 1,8 √2 I1T или IД ≥ 1,8 √2 I2T
для ТТ на номинальные напряжения до 220 кВ
IД ≥ 1,8 √2 I1T или IД ≥ 1,8 √2 I3T
Температура токоведущих частей ТТ при токе термической стойкости не должна превышать: 200 °С для токоведущих частей из алюминия; 250 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической изоляцией или маслом, и 300 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом. При определении указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.
Значения токов электродинамической и термической стойкости ТТ государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с трансформатором тока.
Принципиальная схема одноступенчатого электромагнитного трансформатора тока и его схема замещения приведены на рис. 2. Как видно из схемы, основными элементами трансформатора тока участвующими в преобразовании тока, являются первичная 1 и вторичная 2 обмотки, намотанные на один и тот же магнитопровод 3. Первичная обмотка включается последовательно (в рассечку токопровода высокого напряжения 4, т. е. обтекается током линии Ij . Ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы (амперметр, токовая обмотка счетчика) или реле. При работе трансформатора тока вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку.
Рис. 2. Принципиальная схема
трансформатора тока и его схема замещения.
Первичную обмотку совместно с цепью высокого напряжения называют первичной цепью , а внешнюю цепь, получающую измерительную информацию от вторичной обмотки трансформатора тока (т. е. нагрузку и соединительные провода), называют вторичной цепью . Цепь, образуемую вторичной обмоткой и присоединенной к ней вторичной цепью, называют ветвью вторичного тока .
Задание: расшифровать условное обозначение прибора.
Дано: 
Расшифровка:
1. Графические обозначения прибора «круг» по ГОСТу 21.404-85 – обозначает прибор, устанавливаемый вне щита (по месту)
2. Символ Fпо ГОСТу 21.404-85–основное обозначение измеряемой величины - расход.
3. Символ Iпо ГОСТу 21.404-85–отображение информации – показания.
Вывод: Прибор для измерения расхода показывающий, установленный по месту.
Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
Дифманометр - это дифференциальный манометр, прибор для измерения разности (перепада) давлений; применяется также для измерений уровня жидкостей и расхода жидкости, пара или газа по методу перепада давлений.
1. Трансформаторы тока. Под ред. В.В. Афанасьев и.др. М: Энергия 1989
2. Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1964
3. Вовин В.Н. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1966
4. Кибель В.М. Трансформаторы напряжения. М.: Энергия 1975
5. Грановский В.А. Системная метрология: метрологические системы и метрология систем. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 1999
6. ГОСТ 21.404-85 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ «Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах».
www.yurii.ru
Практическая работа № 5
Тема: Изучение устройства и принцип действия трансформаторов тока и напряжения.
Цель: Изучить трансформаторы тока и напряжения.
Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для измерения тока и питания схем защиты, а также для изолирования цепей измерения и защиты от высокого напряжения. Они выполняются как для внутренней, так и для внешней установки на всю шкалу токов и напряжений.
Трансформатор тока имеет две обмотки. Первичная обмотка (рис. 12-1) включается последовательно в измеряемую цепь. Ток этой обмотки и есть измеряемый ток. Вторичная обмотка 2 должна быть обязательно замкнута на нагрузку (на измерительный прибор, цепь зашиты и т. д.), сопротивление которой не превосходит определенного значения. Разомкнутое состояние вторичной обмотки является аварийным режимом.
Так как ток первичной обмотки не изменяется при разрыве цепи вторичной обмотки, то на вторичной обмотке возбуждается очень высокое напряжение, которое может привести к пробою изоляции. Для безопасности работы в случае повреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками вторичная обмотка должна быть, кроме тою, обязательно заземлена.
Основными параметрами ТТ являются следующие.
Номинальное напряжение — линейное напряжение системы, в которой трансформатор должен работать. Это — напряжение, на которое рассчитана изоляция первичной обмотки.
Номинальный первичный и вторичный ток — ток, который трансформатор может пропускать длительно не перегреваясь. Номинальный ток вторичной обмотки стандартизован и может быть 5 или 1 А. Вторичных обмоток может быть несколько с разными номинальными токами.
Номинальный коэффициент трансформации — отношение номинального первичною тока к номинальному вторичному току:
К{= /, ном/12ном.
Номинальная нагрузка трансформатора — это сопротивление нагрузки в омах, при котором трансформатор работает в своем классе. Иногда этот термин заменяется номинальной мощностью в вольт-амперах.
Класс точности. Вследствие потерь в трансформаторе реальный коэффициент трансформации не равен номинальному. Различают погрешность токовую и угловую, Токовая погрешность в процентах определяется выражением
/>
В зависимости от значения токовой погрешности различают классы точности (0,5; I). Класс точности говорит о погрешности по току при номинальных условиях.
В идеальном трансформаторе вторичный ток сдвинут по фазе относительно первичного на 180°. В реальном трансформаторе этот угол отличается от 180П. Погрешность по углу измеряется в минутах.
Номинальная предельная кратность. С увеличением первичного тока выше номинального значения погрешность ТТ сначала уменьшается, затем по мере насыщения магнитопровода увеличивается. ТТ является одним из основных звеньев систем защиты. При токах короткого замыкания погрешность может быть такой, что нормальная работа защиты не будет обеспечиваться. Поэтому для ТТ указывается предельная кратность тока первичной обмотки по отношению к номинальному току, при которой полная погрешность не превышает 5 или 10% (разные классы), и в пределах этой погрешности проектируется нормальная работа зашиты.
Термическая стойкость — отношение предельно допустимого тока, который трансформатор может выдержать без повреждений в течение нормированного времени, к номинальному первичному току при номинальной вторичной нагрузке и нормированной температуре окружающей среды, с учетом предварительного нагрева ТТ номинальным током.
Динамическая стойкость — отношение амплитудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания, выдерживаемого трансформатором без механических повреждений, к амплитудному значению номинального первичного тока.
Конструкции ТТ. Конструкции трансформаторов тока весьма разнообразны. При этом они состоят из замкнутого магнитопровода с соответствующими обмотками и корпуса. Магнитолровод может быть прямоугольный шихтованный или тороидальный, навитый из ленты. Трансформатор может иметь несколько магнитопроводов 2 (рис. 12-2, а). При напряжениях до 35 кВ магнитопровод может служить опорой трансформатора. Вторичные обмотки 3 всегда многовитковые. Первичная обмотка 4 может быть многовитковой (обычно на токи до 400 А) или одновитковой на токи от 600 А и выше. В последнем случае витком служит шина или стержень, проходящие через окно магнитопровода (проходной ТТ — рис. 12-2,6). Этим же витком может служить шина распределительного устройства, пропускаемая через то же окно трансформатора (шинный ТТ — рис. 12-2, в).
Обмотки могут выполняться из изолированного или голого медного провода. Для напряжений до 35 кВ широкое распространение получила изоляция первичной обмотки от вторичной и от заземленных деталей литым компаундом на основе эпоксидной смолы. Литой изоляционный корпус I(рис. 12-2, а) защищает первичную и вторичную обмотки от возможных механических повреждений и проникновения влаги.
/>
Рис. 12-1. Схемы включения трансформатора тока (ТТ) и трансформатора напряжения — однофазного (ТН) и трехфазного (ЗТН)
/>
ТТ может выполняться с двумя магнитопроволами, как это показано на рис. 12-2, в. Первичные обмотки здесь всегда соединены последовательно, а вторичные можно соединить последовательно или параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, здесь суммируются вторичные ЭДС, что позволяет соответственно увеличить сопротивление нагрузки. При параллельном соединении вторичных обмоток суммируется ток, т. е. соответственно меняется коэффициент трансформации.
На напряжения 35 кВ и выше для открытых установок применяются ТТ с масляной изоляцией. В СССР наибольшее распространение получили опорные ТТ «восьмерочного» типа (рис. 12-3, а).Первичная обмотка 3 и комплект магнитопроводов со вторичными обмотками имеют вид двух колец, сцепленных как звенья цепи. Обмотки изолированы кабельной бумагой. Первичная обмотка выполняется из двух одинаковых секций, соединяемых переключателем последовательно или параллельно, благодаря чему трансформатор имеет два номинальных первичных тока, находящихся в отношении I: 2. Переключения осуществляются после отключения первичной обмотки ТТ от сети.
Обмотки размешаются в фарфоровой покрышке 7 (рис. 12-3,6), заполненной маслом и имеющей маслоуказатель 6 и дыхательный клапан 5. Покрышка вместе с обмотками крепится к стальному основанию Я. Выводы первичной обмотки 4 расположены в верхней части покрышки, выводы вторичной обмотки — в клемной коробке 9 находящейся в основании.
С ростом номинального напряжения стоимость ТТ возрастает примерно пропорционально квадрату напряжения в основном за счет изоляции. Поэтому при напряжении U> 220 кВ применяют каскадную схему включения ТТ. Например, на напряжение 500 кВ используют два блока на напряжение по 250 кВ, каждый из которых выполнен аналогично ТТ, изображенному на рис. 12-3. Вторичная обмотка первого ТТ питает первичную обмотку второго ТТ. Стоимость возрастает в два раза, а не в четыре.
www.ronl.ru
