книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

Номинальным током предохранителя называется ток, на кото­ рый рассчитаны его токоведущие части. Величину номинального тока указывает завод-изготовитель на токоведущих частях предо­

хранителей ПК на номи­ нальный ток до 7,5 а состоит из одной или нескольких параллель­

ных медных посеребренных проволок, намотанных на ребристый керамический сердечник 9 для обеспечения механической прочно­ сти (рис. 56, а). Для номинальных токов выше 7,5 а плавкая встав­ ка выполняется в виде спиралей, помещенных непосредственно в трубке. На проволоках напаивают оловянные шарики. При нагреве плавкой вставки до температуры плавления олова расплавленное олово, проникая в медь, снижает температуру плавления плавкой вставки (металлургический эффект).

81

Плавкие вставки на ток выше 7,5 а делают ступенчатого сече­ ния (разное сечение по длине вставки), а на ток до 7,5 а — со вспо­ могательными проволоками с фарфоровыми искровыми промежут­ ками, параллельно включаемыми с плавкой вставкой. Применение плавких вставок ступенчатого сечения и дополнительных проволок с искровыми промежутками создает неодновременное плавление проволок вставки по ее длине, что ограничивает величину перена­ пряжений, возникающих при разрыве цепи. Перенапряжения не превосходят 2,5-кратного значения номинального напряжения.

В кварцевом песке происходит интенсивное гашение дуги бла­ годаря чрезвычайно большой деионизации ее между песчинками. Вследствие этого предохранители ПК разрывают цепь быстрее, чем ток достигнет наибольшей величины, т. е. эти предохранители яв­ ляются токоограничивающими.

Кварцевые предохранители снабжены указателями срабатыва­ ния. Вслед за плавкой вставкой перегорает стальная указательная вставка 6 и освобождается пружина, которая выталкивает наружу указатель срабатывания 7 (см. рис. 56).

Предохранители ПК изготовляют с плавкими вставками на но­ минальные токи до 100 а при напряжении 3 кв, до 75 а — при 6 кв и до 50 а — при 10 кв.

Предохранители для защиты силовых трансформаторов могут

82

На рис. 57 показана установка предохранителя ПК. Предохранители ПКТ для защиты трансформаторов напряже­

ния отличаются от предохранителей ПК меньшими размерами, на­ личием плавкой вставки из одной Константиновой проволоки, намо­ танной на керамический сердечник, и отсутствием указателя сраба­ тывания. О перегорании плавкой вставки предохранителя ПКТ можно судить по отсутствию показаний приборов. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя ПКТ равен 0,5 а.

§ 11. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ Т Р А Н С Ф О Р М А Т О Р Ы

Включение измерительных приборов и реле непосредственно в электрические цепи высокого напряжения и с большими значения­ ми тока и напряжения невозможно, так как для этого необходимы

боров и реле.

Трансформатор тока состоит из магнитопровода, набранного из тонких листов электротехнической стали, и первичной и вторичной

83

обмоток. Обмотки надежно изолированы друг от друга и от сер­ дечника и фланца, с помощью которого трансформатор тока кре­

пится к конструкциям.

Первичная обмотка включается последовательно в контролируе­ мую цепь, а к вторичной обмотке подключаются соединенные по­ следовательно токовые обмотки приборов и реле.

На рис. 58 дана принципиальная схема устройства и включе­ ния трансформатора тока.

Ток в первичной обмотке трансформатора тока равен току на­ грузки цепи, в которую он включен, и не зависит от нагрузки вто­ ричной обмотки.

Магнитные потоки, создаваемые в сердечнике токами первичной н вторичной обмоток, почти равны и направлены навстречу друг другу. Результирующий магнитный поток, замыкающийся в стали сердечника трансформатора, представляющий собой разность по­ токов от первичного и вторичного токов, очень мал. Это приводит к возникновению малых э. д. с. в обмотках трансформатора тока и к тому, что сердечник не насыщен и ток во вторичной обмотке изменяется пропорционально току первичной обмотки.

Отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформа­ тора тока обратно отношению чисел витков этих обмоток, т. е. рав­ но коэффициенту трансформации:

где Лном — номинальный ток первичной обмотки; /гном — номи­ нальный ток вторичной обмотки; ац — число витков первичной об­ мотки; W2 — число витков вторичной обмотки.

Номинальный первичный ток может быть любым в пределах шкалы номинальных токов трансформатора тока. Номинальный вторичный ток обычно равен 5 а.

Если вторичная обмотка разомкнута, в сердечнике трансформа­ тора тока будет замыкаться полный магнитный поток, создаваемый током первичной обмотки (так как не будет компенсирующего по­ тока со стороны вторичной обмотки). Этот поток индуктирует в разомкнутой вторичной цепи трансформатора тока значительную э. д. с., представляющую опасность для обслуживающего персона­ ла и для изоляции обмоток трансформатора. Кроме того, нескомпенсированный магнитный поток, создаваемый током первичной обмотки, вызывает чрезмерный нагрев сердечника, что может при­ вести к сгоранию трансформатора. Поэтому при работе трансфор­ матора тока вторичная обмотка должна быть замкнута через при­ боры или накоротко. При необходимости отключить прибор выво­ ды вторичной обмотки трансформатора тока предварительно закорачиваются.

Трансформаторы тока нормально работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания, так как сопротивление вторичных обмоток и присоединенных к ним приборов и реле очень мало.

84

Погрешность измерительного трансформатора определяется его классом точности. Трансформаторы тока выпускают четырех клас­ сов точности: 0,2; 0,5; 1; 3.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяют обычно в лабора­ ториях. В распределительных устройствах 6—10 кв применяются обычно трансформаторы тока следующих классов точности:

0,5 с допустимой погрешностью от ±0,5 до ±1,0%;

Трансформаторы тока класса 0,5 применяют в основном для пи­ тания счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты. Для пи­ тания измерительных приборов во всех других случаях применяют трансформаторы тока класса 1. Трансформаторы тока класса 3 при­ меняют для питания реле защиты, а также амперметров, если не требуется высокой точности измерения.

Указанный на паспорте класс точности трансформатора гаран­ тируется при нагрузке в цепи вторичной обмотки в пределах 25— 100% от номинальной и при cosq>= 0,8. При увеличении нагрузки выше номинальной трансформатор тока переходит из данного клас­ са точности в один из следующих с большей погрешностью.

По своей конструкции трансформаторы тока разделяются на следующие типы: катушечные, проходные, опорные, встроенные и разъемные.

По числу витков первичной обмотки трансформаторы тока бы­ вают одновитковые и многовитковые.

На тяговых подстанциях в системе собственных нужд перемен­ ного тока 220 в применяют катушечные трансформаторы тока ТКМ-05 и 0-49У.

В распределительных устройствах тяговых подстанций приме­

ванный, на 10 кв) и ТПЛ-10 (Т — токовый, П — плоский, Л — ли­ тая изоляция, на 10 кв). Литая изоляция выполняется из синтети­ ческой смолы (эпоксидного компаунда).

В полное обозначение типа трансформатора тока входит, кроме того, класс точности и величина номинального тока первичной об­ мотки, например: ТПФМ-10-0,5/3-100, что обозначает: трансформа­ тор тока проходной с фарфоровой изоляцией на 10 кв, класс точ­ ности обмоток — одной 0,5, другой — 3, на номинальный ток 100 а.

Трансформаторы тока имеют один или два сердечника и, соот­ ветственно, одну или две вторичные обмотки. При двух обмотках одна используется для питания катушек измерительных приборов, другая — для питания приборов защиты и автоматики. Сердечни­ ки могут иметь одинаковое и различное сечение. Вторичная об­ мотка, расположенная на сердечнике большего сечения, имеет бо­ лее высокий класс точности.

Допустимая суммарная величина сопротивления проводов и приборов, подключаемых к обмотке класса 0,5, не должна превы­ шать 0,6 ом, а для класса 3 — 1,2 ом.

85

Вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть зазем­ лены, для чего на фланцах или крепящих уголках трансформаторов имеются специальные заземляющие болты. Заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала в случае нарушения изо­ ляции и попадания напряжения 6 или 10 кв на вторичную обмотку.

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению и номинальному току первичной цепи, номинальному току вторич­ ной цепи, классу точности и номинальной мощности вторичной об-

Рис. 59. Проходные трансформаторы тока:

В эксплуатации периодически производят чистку трансформато­ ра тока, осмотр его и проверку изоляции. Сопротивление изоляции не нормируется. Для оценки изоляции вторичных обмоток можно ориентироваться на средние опытные величины сопротивления между первичной и вторичной обмоткой, которые должны быть не менее 50—100 мом. Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями должно -быть не менее 1 мом. Измерение сопротивления изоляции производится мегом­ метром на напряжение 1 кв.

Периодически (1 раз в 3 года) производят испытание изоляции первичных обмоток повышенным напряжением промышленной час­ тоты (в соответствии с ПУЗ) в течение 1 мин (5 мин для трансфор­ маторов с изоляцией из твердых органических материалов и ка­ бельных масс).

86

испытательного напряжения принимается равной заводскому.

У вышедших из ремонта трансформаторов проверяют фазировку выводов. Ежегодно, при полной проверке защиты, проверяется коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Трансформаторы напряжения служат для питания обмоток на­ пряжения приборов и реле (вольтметров, счетчиков, реле напря­ жения, мощности и т. д.).

По своему устройству трансформаторы напряжения подобны обычным трансформаторам небольшой мощности. Режим работы трансформаторов напряжения близок к режиму холостого хода, что позволяет снизить погрешности измерения.

Трансформаторы напряжения изготовляют для внутренних и на­ ружных установок, с воздушным и масляным охлаждением, одно­ фазные и трехфазные. Последние делятся на трехстержневые и пя­ тистержневые.

Трансформаторы напряжения не имеют определенных классов точности. Один и тот же трансформатор может работать в классах точности 0,2—0,5—1—3 в зависимости от величины нагрузки, под­ ключенной к его вторичной обмотке. Допустимый процент погреш­ ности по напряжению равен классу точности.

Если присоединенная мощность больше мощности класса 3, трансформатор напряжения для целей измерения применять не сле­ дует.

Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора напряжения соответствует номинальному напряжению контролируе­ мой цепи. Номинальное напряжение вторичной обмотки обычно равно 100 в. Коэффициент трансформации трансформаторов напря­ жения (табл. 8) представляет собой отношение номинальных на­ пряжений первичной и вторичной обмоток:

87

На тяговых подстанциях применяют однофазные трансформато­ ры НОМ-6 или НОМ-Ю (напряжения однофазный масляный на 6 или 10 кв) и трехфазные трансформаторы НТМК-6 или НТМК-10 (напряжения трехфазный масляный с компенсирующими витками на 6 или 10 кв) (рис. 60) и НТМИ-6 или НТМИ-10 (напряжения трехфазный масляный с добавочной обмоткой для контроля изо­ ляции на 6 или 10 кв).

Рис. 60. Трансформаторы напряжения:

Все перечисленные трансформаторы напряжения состоят из сварного бачка с крышкой и выемной части. Выемная часть состоит из стального сердечника, набранного из тонких листов электротех­ нической стали, на который надеты обмотки 6—10 кв и 100 в. Выем­ ная часть опущена в бак, залитый трансформаторным маслом. Вы­ воды первичной обмотки (6 или 10 кв) и вторичной обмотки (100 в) выполняют с помощью фарфоровых проходных изоляторов, уста­ навливаемых в металлической крышке бака. Масло заливают в бак через специальные отверстия в крышке, закрытые резьбовой проб­ кой. В нижней части бака расположено маслоспускное отверстие.

Трехфазный трансформатор напряжения НТМК имеет трех­ стержневой сердечник, на каждом стержне которого размещены по одной обмотке 6 или 10 кв и одной обмотке 100 в. У каждой пер­ вичной обмотки имеются дополнительные (компенсирующие) вит­ ки, соединяемые с основными витками первичной обмотки другой фазы. Этим достигается компенсация угловой погрешности транс­ форматора напряжения.

88

Трансформатор напряжения НТМИ — пятистержневой. Кроме трех основных стержней сердечника имеются еще два дополнитель­ ных стержня по краям, которые не имеют обмоток и выполняют роль магнитных шунтов. При замыкании одной из фаз на землю, магнитный поток неповрежденных фаз замкнется через крайние стержни. При этом обмотки не будут перегреваться. Кроме того, на

Р-ис. 61. Схемы соединения трансформаторов напряжения:

а — однофазный трансформатор, б — два однофазных, соединенные в открытый треугольник, в — трехфазный трехстержневой трансформатор

обмотка, соединяемая в открытый трехфазный треугольник. В ос­ новную вторичную обмотку включаются все измерительные прибо­ ры, а в дополнительную — реле защиты от замыкания на землю и приборы сигнализации.

На рис. 61 приведены схемы соединения трансформаторов на­ пряжения.

Со стороны напряжения 6—10 кв трансформаторы напряжения защищены плавкими предохранителями Я КТ. При применении пре­ дохранителей с небольшой величиной отключаемой мощности, например ПТВ, последовательно с ними в каждой фазе устанавли­ ваются токоограничивающие сопротивления, которые снижают ток короткого замыкания, практически не влияя на точность измерения. Присоединение трансформаторов напряжения к шинам может быть осуществлено, в зависимости от условий, без разъединителей и с

разъединителями.

Со стороны вторичной обмотки трансформаторы напряжения также защищаются предохранителями.

89

Вторичные обмотки трансформаторов напряжения, как и транс­ форматоров тока, а также их бачки заземляются для защиты пер­ сонала от высокого напряжения в случае пробоя изоляции между

обмотками 6—10 кв и 100 в.

В соответствии с ПУЭ рекомендуется выполнять заземление вторичных обмоток трансформаторов напряжения, питающих опе­ ративные цепи защиты и автоматики с оперативным переменным током, через пробивной предохранитель.

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному на­ пряжению первичной обмотки, по схеме соединения и количеству фаз, классу точности и мощности.

В эксплуатации, кроме осмотров, измерения сопротивления изо­ ляции и испытания повышенным напряжением промышленной час­ тоты, раз в три года производится смена масла в бачке. Величина испытательного напряжения для трансформаторов, находящихся в эксплуатации, берется равной 90% от заводского испытательного напряжения и составляет: для трансформаторов на 6—29 кв, а для трансформаторов на 10—38 кв. Время приложения испытательного напряжения 1 мин.

Все измерительные трансформаторы проходят государственную проверку в Комитете стандартов, мер и измерительных приборов и должны иметь соответствующую пломбу.

& 12. КОНСТРУКЦИ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫ Х УСТРОЙСТВ

Распределительным устройством (РУ) называется электроуста­ новка, служащая для приема и распределения электроэнергии и со­ держащая коммутационные аппараты, устройства защиты и авто­ матики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины.

Распределительные устройства бывают открытые и закрытые. На тяговых подстанциях применяются закрытые РУ, оборудование которых расположено в здании.

Конструкция и оборудование распределительного устройства, как и любой электрической установки, должны быть выбраны и ус­ тановлены таким образом,чтобы:

возникающие в процессе работы электроустановки электродина­ мические усилия, нагрев, электрическая дуга, выбросы газа и т. п. не могли причинить вреда обслуживающему персоналу или по­ вредить окружающие предметы и вызвать короткое замыкание или замыкание на землю;

было обеспечено безопасное производство работ по ремонту и ревизии элементов РУ без нарушения нормальной работы других его элементов (кроме тех случаев, когда для ревизии и ремонта отключается вся установка);

была возможность удобного транспортирования оборудования. Голые токоведущие части должны быть защищены от случай­ ных прикосновений путем размещения их в камерах, огражденных

сетками, или на высоте не менее 2,5 м.

90