Лекция 12. Раздел 3. Тема 3.4 (2 час)

Измерительные трансформаторы.

Трансформаторы напряжения.

План

1. Условия выбора трансформаторов тока.

2. Принцип действия, конструкции, марки.

3.

4.9. Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения (ТН) предназначен для преобразования высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/\/ЗВ и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Рис 4.49. Схема емкостного трансформатора напряжения:

1  электромагнитный модуль (ЭМБ): промежуточный трансформатор напряжения с компенсирующим реактором; 2  первичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения; 3  компенсирующий реактор; 4  уравнительные обмотки; 5  вторичные обмотки; 6  антиферрорезонансная демпфирующая цепь

Погрешность ТН зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos  вторичной нагрузки.

а б

Рис. 4.50. Трансформатор напряжения EMF 145 (ABB) – а;

1  вывод первичной обмотки; 2  указатель верхнего допустимого уровня масла; 3  изолятор; 4  петли для подъема; 5  коробка вторичных выводов; 6  вывод нейтрали; 7  расширительная система; 8  масло; 9  кварцевый песок; 10  бумажная изоляция; 11  бак; 12  первичная обмотка; 13  вторичные обмотки; 14  сердечник; 15  заземляемый вывод первичной обмотки

Емкостной делитель напряжения CSA или CSB (ABB) – б

1  расширительная система; 2  ёмкостные элементы; 3  ввод промежуточного напряжения; 8  плоский линейный вывод; 4  отверстия; 10  вывод низкого напряжения (для подключения аппаратуры ВЧ связи); 4  указатель уровня масла; 5  компенсирующий реактор; 6  антиферрорезонансная цепь; 7  первичная и вторичная обмотки; 9  газовая подушка; 11  коробка выводов; 12  сердечник

В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

Если обьект, в цепях которого необходимо контролировать ток, мощность или другие величины, находятся далеко от щита управления, то сопротивление проводов от приборов до измерительных трансформаторов будет настолько большим, что погрешность измерения возрастает до недопустимого значения. В этом случае используются измерительные преобразователи тока, активной и реактивной мощности. Применение измерительных преобразователей дает следующие преимущества перед традиционным подключением измерительных приборов не посредственно к трансформаторам тока и напряжения:

• уменьшается нагрузка трансформаторов тока и напряжения, так как по требляемая преобразователем мощность не превышает 1 В*А по токовым цепям и 10 В*А по цепям напряжения;

• создается возможность непрерывного ввода информации в ЭВМ;

• уменьшается сечение контрольных кабелей;

• легко осуществляется измерение по вызову, так как преобразователи могут работать с разомкнутой цепью;

• для всех измерений применяется простейший прибор – миллиамперметр.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора (НОМ, НОС, НОЛ), соединенных по схеме открытого треугольника, а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду.

На напряжения 500, 750, 1150 кВ в качестве трансформаторов напряжения применяются емкостные делители напряжения (рис. 4.49, б).

Емкостный делитель напряжения состоит из одного либо двух модулей, установленных один на другой. Каждый модуль содержит большое количество последовательных емкостных элементов, помещённых в фарфоровые покрышки.

ЛЕКЦИЯ 13. РАЗДЕЛ 3. ТЕМА 3.4 (1 час)

ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

План

1. Векторные диаграммы, классы точности.

2. Качество электроэнергии

3. Классификация потребителей

Трансформаторы напряжения выбирают:

• по напряжению установки U_уст <= U_ном

• по конструкции и схеме соединения обмоток

• по классу точности

• по вторичной нагрузке

ЛЕКЦИЯ 13. РАЗДЕЛ 3. ТЕМА 3.5 (1 час)

РЕАКТОРЫ

План

1. Реакторы

2. Качество электроэнергии

3. Классификация потребителей

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электро­установках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.

Основная область применения реакторов - электрические сети напряжением 6-10 кв. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.

Реактор представляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока.

Возможные схемы включения реакторов представлены на рис. 3.48. Для мощных и ответственных линий может применяться индивидуальное реактирование (рис. 3.48,0). Когда через реактор питается группа линий.

кого увеличения потери напряжения в реакторе при протекании рабочеготока. Особенно это заметно при использовании реакторов в качестве групповых и индивидуальных.

Схемы реактированной линии и диаграммы, характеризующие распределения напряжений в нормальном режиме работы, приведены на рис. 3.50. На векторной диаграмме изображены: U1 - фазное напряжение перед реактором, Uр - фазное напряжение после реактора и I - ток, проходящий по цепи. У гол  соответствует сдвигу фаз между напряжением после реактора и током. Угол  между векторами U1 и U2 представляет собой допол­нительный сдвиг фаз, вызванный индуктивным сопротивлением реактора. Если не учитывать активное сопротивление реактора, отрезок АС пред­ставляет собой падение напряжения в индуктивном сопротивлении реактора.

202 При расчете токов КЗ сдвоенный реактор представляют трехлучевой схемой замещения, показанной на рис. 3.56.

В электроустановках находят широкое применение сдвоенные бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой для внутренней и наружной установки типа РБС.

г) Выбор реакторов

Реакторы выбирают по номинальным напряжению, току и индуктивному сопротивлению.

Номинальное напряжение выбирают в соответствии с номинальным напряжением установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения, которые могут иметь место в процессе эксплуатации. Допускается исполь­зование реакторов в электроустановках с номинальным напряжением, меньшим номинального напряжения реакторов.

Номинальный ток реактора (ветви сдвоенного реактора) не должен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:

Iном  Iмах

Для шинных (секционных) реакторов номинальный ток подбирается в зависимости от схемы их включения. Например, для случая, показан­ного на рис. 3.11. номинальный ток реактора определится из соотношения Iном  0,71ном,r,

где Iном - номинальный ток генератора.

Индуктивное сопротивление реактора определяют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, намечаемых к установке или установленных в данной точке сети.

Как правило, первоначально известно начальное значение периоди­ческого тока КЗ Iп.о, которое с помощью реактора необходимо уменьшить до требуемого уровня.

Рассмотрим порядок определения сопротивления индивидуального реактора. Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения Iном.отк (действующее значение периодической составляющей тока отключения).

По значению Iном.отк определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается коммутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают Iп.о.треб = I НОМ.ОТК.

Результирующее сопротивление, Ом, цепи КЗ до установки реактора можно определить по выражению

Хрез = Uср /  3 I п.о .

Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения I п.о.треб

Х^треб_{рез Uср.} / 3 I п.о.треб . (3.99)

Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора

Х^треб_р = Х^треб_рез - Хрез. (3.100)

Далее по каталожным и справочным материалам (см., например, [2.4]) выбирают тип реактора с большим ближайшим индуктивным сопротив­лением.

Сопротивление секционного реактора выбирается из условий наиболее эффективного ограничения токов КЗ при замыкании на одной секции. Обычно оно принимается таким, что падение напряжения на реакторе при протекании по нему номинального тока достигает 0,08-0,12 номи­нального напряжения, т. е.

 ЗХр Iном / U ном = 0,08-0,12.

В нормальных же условиях длительной работы ток и потери напря­жения в секционных реакторах значительно ниже.

Фактическое значение тока при КЗ за реактором определяется сле­дующим образом. Вычисляется значение результирующего сопротивления цепи КЗ с учетом реактора

Хрез = Хрез + Хр),

а затем определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ:

I п.о = = Uср /  3 Х`рез (3.102)

Аналогично выбирается сопротивление групповых и сдвоенных реакторов. В последнем случае определяют сопротивление ветви сдвоенного реактора хр = хв.

Выбранный реактор следует проверить на электродинамическую и тер­мическую стойкость при протекании через него тока КЗ.

Электродинамическая стойкость реактора гарантируется при соблюде­нии следующего условия:

Iдин  I у ⁽³⁾ ,