9.Трансформаторы напряжения в схемах релейной защиты: устройство, схема замещения, цель применения

Трансформатор напряжения в схемах РЗ.

U₁=U₂=U₁/n_H (*) U₂=U₁/n_H—∆U (**)

∆U=I’_номZ’₁+I₂(Z’₁+Z₂) (***)

при I₂=0 ∆U=мин – х.х. при I₂=мах ∆U=мах – к.з.

∆U	0,2	0,5	1	3
δ	10’	20’	40’	_

(*) –для идеального ТН

(**) – для реального ТН

чем больше ∆U, тем хуже трансформация.

ТН так же как и ТТ обеспечивает изоляцию цепей вторичной коммутации от ВН и позволяют независимо от первичного напряжения получить стандартную величину вторичного напряжения = 100В. Принцип действия такой же как и у силового. В идеальном ТН мы имеем (*), т.е. вторичное =первичному. Однако за счет падения напряжения мы имеем (**) – в реальном ТН. Из Т-образной схемы замещения следует (***). Т.о. видно что для уменьшения погрешности ТН необходимо снижать сопротивление обмоток Z₁ и Z₂, а также I_нам и вторичный ток. При токе вторичном равном нулю – режим х.х., при максимальном вторичном токе – режим КЗ. U₂=U’₁ – самый благоприятный для ТН (режим х.х.). В ТТ – режим к.з. Т.о. имеем две погрешности:

1. Погрешность по величине U₂ - ∆U

2. Погрешность по углу – угол между векторами U’₁ и U₂ (несовпадение по фазе). Для снижения погрешности по углу стремятся к х.х., или применяют специальные компенсационные обмотки.

Существуют четыре класса точности : 0,2; 0,5; 1; 3.

В данном классе точности ТН работает если отдает и потребляет полную мощность. Существуют так называемые предельные мощности ТН – мощность нагрева. Она в 6 – 9 раз больше номинальной.

Векторная диаграмма ТН.

Магнитный поток Ф отстаёт от U₂ на 90°. Угол α определяется потерями в стали сердечника, φ – определяется соотношением активного и индуктивного сопротивления вторичной обмотки и нагрузки. ТН бывает одно и трёх фазный (1ф. – до 500 кВ; 3ф. – до 18 кВ). Из ТН составляют фильтры нулевой и обратной последовательности. Из (**) следует:

U₂+∆U=U₁

Включение однофазного ТН.

Заземление в целях защиты персонала. Плавкие предохранители на стороне ВН TV применяются до 35 кВ включительно. Если напряжение более 500 В, то между предохранителями и системой – разъединитель.

К измер-ым органам воздействующая величина (U) обычно подводится от первичных измерительных преобра­зователей U. Они обеспечивают изоляцию цепей U измер-ых органов от высокого U и позволяют неза­висимо от ном первичного U получить стандартное зн-ие ном вторичного U (U_{2 НОМ} =100 В). Особенностью изме­р-го ТН яв­л-ся режим Х.Х. (близкий к Х.Х) его вто­ричной цепи (рис.а). Пепвичная обм тр-ра TV с числом витков w₁ включается на U сети Ů₁. Под действием U по обмотке w₁ проходит ток намагничивания İ_НАМ, который создает в магнитопроводе магнитный поток Ф. Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной w₁ и вторичной w₂ обмотках ЭДС с действующими значениями:

Е₁= 4,44∙f∙w₁∙Ф; Е₂= 4,44∙f∙w₂∙Ф.

Отсюда Е₁/ Е₂ = w₁/w₂= К_U – коэффициент трансф-ии. В режиме Х.Х ток I₂ = 0, а ток в первичной обм. İ₁=İ_{1 НАМ}. При этом Ů₂=Ė₂ и напряжение U₁ незначительно отл-ся от ЭДС Е₁. Поэтому К_U= w₁/w₂= U₁/U₂.

Работа тр-ра с нагр Z_Н (в виде реле напряжения KV) сопровождается прохождением тока İ₂ и увеличением (по сравнению с Х.Х) тока İ^’₁. Эти токи создают па­дение напряж ∆Ů в первичной и вторичной обмотках, вследствие чего Ů₂ =Ů^’₁– ∆Ů. Из векторной диаграмы (рис.в) следует, что вторичное на­пряж Ů₂ отличается от приведенного первичного Ů₁ как по значению на ∆U, так и по фазе на угол δ. Поэтому тр-р имеет 2 погрешности: погрешность U – f_U= (∆U/U^’₁)∙100, или в следствии не значительности угла δ – f_U=[(К_U∙U₂ –U₁)/U₁]∙100 – угловую погрешность, которая определяется углом δ между векторами напря­жений Ů₁ и Ů₂. Значения погрешностей ТН опред-ся падени­ем напряж ∆Ů, которое ↑ с ростом вторичной нагр (то­ка İ₂). Вместе с ним возрастают и погрешности. Поэтому норм-ым реж раб ТН явл-ся режим, близкий к Х.Х.

В условиях эксплуатации ТН может раб с разл-ми погр-ми. В зависимости от погр-ей есть 4 класса точности: 0,2; 0,5; 1; 3 соответственно погрешностям напряжения f_U в про­центах. Ном-ая мощн тр-ра отнесена к опре­деленному классу точности. Однако по условию нагрева он может допускать перегрузки в несколько раз, выходя при этом из задан­ного класса точности. А – начало первичной обм, а – начало вторичной обм; X– конец первичной обм, х – конец вто­ричной обм.

Выбор ТН: по U_НОМ≥U_УСТ; по сх соед обм и конструкции; по классу точности; по вторичной нагр S_2Σ≤S_НОМ.