6. Измерительные трансформаторы напряжения
6.1. Принцип действия
Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичны силовым трансформаторам.
На
рис. 6.1.1 изображен двухобмоточный
измерительный трансформатор. Первичная
обмотка w1 имеет
несколько тысяч витков, вторичная w2
– несколько сотен. Буквой А(а) на схемах
принято обозначать начало первичной
(вторичной) обмотки, буквой Х(х) – конец.
Напряжение вторичной обмотки можно
определить как
, (6.1)
где 
– коэффициент
трансформации измерительного
трансформатора.
Рис. 6.1.1
Для питания защит ТН могут устанавливаться на шинах электростанций и подстанций и питать защиты всех присоединений (рис. 6.1.2 а) или устанавливаться на каждом присоединении (рис. 6.1.2 б).
а) б)
Рис. 6.1.2
При переключении присоединений с одной системы шин на другую необходимо производить переключение питания её защит на ТН другой системы шин. Обычно такое переключение делается автоматически при операциях с разъединителями (рис. 6.1.3).
Рис. 6.1.3
6.2. Погрешности трансформаторов напряжения
Формула (6.1) справедлива лишь для идеального трансформатора, однако за счет падения напряжения U в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения
. (6.2)
Для уменьшения U необходимо уменьшать сопротивление обмоток Z1 и Z2, ток намагничивания IНАМ и ток нагрузки I2.
ТН подразделяются на три класса: 0,5;1 и 3.
В каталогах указывается номинальная мощность – максимальная нагрузка, которую может питать ТН в гарантированном классе точности.
Связь нагрузки с номинальной мощностью отображает формула
. (6.3)
6.3. Схемы соединений трансформаторов напряжения
6.3.1. Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду
Схема предназначена для получения напряжения фаз относительно земли и линейных напряжений.
Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи является обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.
Обмотки реле 1,2,3 включены на фазные напряжения; 4,5,6 – на линейные напряжения.
Соединение
ТН по схеме Y/Y
может выполняться по 6 и 12 группам.
Типовым является соединение по 12 группе.
На рис. 6.3.1: F – плавкий предохранитель; FA – плавкий предохранитель в цепях релейной защиты
Рассмотренная схема соединений может быть выполнена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН (рис.6.3.2) Трехфазные трехстержневые ТН не применяются, так как в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности Ф0, создаваемых током I0 в первичных обмотках при замыкании на землю в сети. Поток Ф0 замыкается через воздух, это резко увеличивает IНАМ, вызывая недопустимый нагрев трансформатора.
Возможна дополнительная обмотка на основных или дополнительных стержнях для получения напряжения нулевой последовательности (рис. 6.3.2).
Рис. 6.3.1
Рис. 6.3.2
6.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Два однофазных ТН включены на два междуфазных напряжения. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получить 3 междуфазных напряжения.
Рис. 6.3.3