12. Измерительные трансформаторы напряжения. Режим работы, классы точности. Погрешности. Схемы включения тн.

Общие сведения и схемы соединения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины 100 или 100/ В,и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис; первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один из выходов вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Рис. Схема включения трансформатора напряжения.

Трансформаторы напряжения характеризуются номинальными значениями первичного напряжения U_1ном, вторичного напряжения U_2ном (обычно 100 В или 100/ ), коэффициента трансформации К=U_1ном/ U_2ном. В зависимости от погрешности различают следующие классы точности трансформаторов напряжения: 0,2;0,5; 1;3.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи S₂= ; под номинальной вторичной нагрузкой S_2ном понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Погрешности трансформаторов напряжения

Погрешности трансформатора напряжения зависят от размеров магнито-провода, магнитных свойств стали, конструкции обмотки, сечения проводов, а также от присоединенной нагрузки и первичного напряжения. Чтобы уменьшить погрешности трансформаторов напряжения, выбирают меньшую плотность тока в обмотках и меньшую магнитную индукцию в магнитопроводе по сравнению с соответствующими значениями для силовых трансформаторов. Магнитное рассеяние у трансформаторов напряжения значительно меньше, чем у силовых трансформаторов: напряжение КЗ составляет только 0,4 - 1,0%.

Погрешности однофазных трансформаторов напряжения могут быть определены аналитически из схемы замещения трансформатора. Сопротивления вторичной обмотки трансформаторов Х₂ и R_2. сопротивления внешней цепи X и R, вторичный ток 1₂ и вторичное напряжение U₂ должны быть приведены к числу витков первичной обмотки согласно выражениям:

Х'₂ = Х₂п²; R'₂ = R₂п²; X' = Хп²; R' = Rп²

13. Измерительные трансформаторы тока. Принцип устройства, режим работы, классы точности, погрешности.

Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током I_ном1 (стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40000 А) и номинальным вторичным током I_ном2, который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации К= I_ном1/ I_ном2

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью ∆I=(I₂K-I₁)*100/I₁ (в процентах) и угловой погрешностью б (в минутах). В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии - класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов -классов 1 и 3.

Нагрузка трансформатора тока - это полное сопротивление внешней цепи Z₂, выраженное в омах. Сопротивления r₂ и х₂ представляют собой сопротивление приборов, проводов и контактов. Нагрузку трансформатора можно также характеризовать кажущейся мощностью S₂ В*А. Под номинальной нагрузкой трансформатора тока Z_2ном понимают нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности. Значение Z_2ном дается в каталогах.

Электродинамическую стойкость трансформаторов тока характеризуют номинальным током динамической стойкости I_м.дин. или отношением

k_дин = Термическая стойкость определяется номинальным током термической стойкости I_т или отношением k_т= I_т / I_1ном и допустимым временем действия тока термической стойкости t_т.

По конструкции различают трансформаторы тока катушечные, одновитковые (типа ТПОЛ), многовитковые с литой изоляцией (типа ТПЛ и ТЛМ). Трансформатор типа ТЛМ предназначен для КРУ и конструктивно совмещен с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки. Для больших токов применяют трансформаторы типа ТШЛ и ТПШЛ, у которых роль первичной обмотки выполняет шина. Электродинамическая стойкость таких трансформаторов тока определяется стойкостью шины. Для ОРУ выпускают трансформаторы типа ТФН в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией и каскадного типа ТРН. Для релейной защиты имеются специальные конструкции. На выводах масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и выше устанавливаются встроенные трансформаторы тока. Погрешность их при прочих равных условиях больше, чем у отдельно стоящих трансформаторов.