книги / Электрические аппараты. Общий курс

Динамическая стойкость, которая обусловливается заводом-из- готовителем, относится обычно к определенному расстоянию между фазами и определенной длине шины, соединяющей опорный изоля­ тор с трансформатором [Л. 3-2].

Недостатком этой конструкции является большая погрешность при малом номинальном первичном токе, поскольку t0i = l. Поэтому одновитковые трансформаторы применяются при токах 400 А и бо­

Электродинамическая стойкость такого трансформатора заводом не нормируется, поскольку она определяется механической прочно­ стью шин и их креплением.

Одновитковые трансформаторы тока применяются и как встро­ енные. В этом случае используется токоведущий стержень и изоля­ тор другого аппарата или оборудования (выключателя, силового трансформатора, проходного изолятора и др.). Расположение четы­ рех таких трансформаторов в выключателе показано на рис. 19-2. Аналогично устанавливаются трансформаторы и на других видах оборудования. Применение встроенных трансформаторов тока дает большой экономический эффект.

Встроенные трансформаторы тока работают в тяжелых условиях (возможно отсыревание обмоток, попадание влаги). Поэтому они тщательно пропитываются лаком после изготовления и бандажировки обмоток.

На проходном изоляторе, как правило, устанавливается несколь­ ко магнитопроводов, вторичные обмотки которых можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, так как удваивается число первичных и вторичных витков. Вторичный* ток сохраняется, а э.д.с. £2 удваивается, что дает возможность уве­ личить в 2 раза вторичную мощность. Для встроенных трансформа­ торов, это очень важно, так как они удалены от реле и измеритель­ ных приборов, благодаря чему сопротивление соединяющих проводов получается большим.

При первичных токах до 100 А вторичные обмотки соединяются параллельно, что позволяет получить в нагрузке ток, приближающий­ ся к стандартной величине 5 А при малом токе в первичной цепи.

Наряду с этим вторичные обмотки имеют отпайки, которые поз­ воляют в небольшом диапазоне регулировать коэффициент трансфор­ мации. Если номинальный ток, проходящий по первичной обмотке стержня, меньше номинального первичного тока трансформатора, то ток во вторичной цепи можно увеличить путем уменьшения числа витков вторичной обмотки.

При малых первичных токах (ниже 400 А) для получения высо­ кого класса точности приходится применять многовитковую первич­ ную обмотку. В этом случае при любом первичном токе можно по­ лучить необходимую для данного класса первичную м.д. с. IiBw1 за счет увеличения числа первичных витков W\. На рис. 23-9 показан многовитковый трансформатор с литой изоляцией. Сердечник 1 пря­ моугольный, шихтованный; на сердечнике располагается вторичная обмотка 2 катушечного типа. Первичная обмотка 3 выполняется из медной шины и может иметь необходимое число витков. На концах первичной обмотки припаяны зажимы 5. Все детали трансформатора

связаны между собой эпоксидным литьем 4. Выводы вторичных об­ моток присоединены к зажимам 6.

При коротком замыкании витки первичной обмотки разрываются электродинамическими силами, что снижает стойкость трансформа­ тора. Кроме того, на первичной обмотке из-за ее относительно боль­

При переходу с параллельного соединения на последовательное номинальный ток трансформатора уменьшается в 2 раза.

Первичная обмотка изоли­ руется от вторичной с помощью кабельной бумаги 5. Лента из кабельной бумаги толщиной 0,12 мм наматывается вполнахлеста и на первичную обмот­ ку и на вторичную. После на­ ложения изоляции сердечник с обмотками крепится к основа­ нию трансформатора с помо­ щью лап 3. К этому же осно­ ванию крепится фарфоровый кожух, который защищает об­ мотки от воздействия окру­ жающей среды.

Внутренняя полость транс­ форматора после вакуумной сушки заполняется трансфор­ маторным маслом. Масло про­ питывает кабельную бумагу и

Рис. 23-10. Магнитопровод со вторичной и первичной обмот­ ками трансформатора тока с бумажно-масляной изоляцией.

заполняет все пустоты. Такие трансформаторы выполняются на на­ пряжение до 220 кВ. Общий вид аппарата с £/н=35 кВ представлен на рис. 7-1.

С ростом номинального напряжения стоимость аппарата возра­ стает примерно пропорционально квадрату напряжения в основном за счет изоляции. Поэтому при на­ пряжении £/н> 220 кВ применя­ ют каскадную схему. На рис. 23-11 показан двухступенчатый каскад­ ный трансформатор тока на на­ пряжение 400 кВ. Каждая ступень выполнена на напряжение 200 кВ и представляет собой трансформа­ тор, аналогичный рис. 23-10. Вто­ ричная обмотка первой ступени питает первичную обмотку второй ступени. При перевозке каждая ступень, залитая маслом, достав­ ляется к месту установки отдель­

тов и массы может быть достигну­ то применением конденсаторной бумажно-масляной изоляции.

Недостатком описанного вы­ ше варианта является увеличение погрешности трансформатора изза увеличения сопротивления об­ моток трансформатора [Л. 23-1].

Рис. 23-11. Каскадный

трансформатор тока, б/н = = 400 кВ.

23-6. Выбор трансформаторов тока

Номинальное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению сети, в которой он уста­ навливается. Наибольший возможный ток продолжитель­ ного режима работы установки должен быть по возмож­ ности ближе к номинальному току трансформатора для получения наименьшей погрешности. Класс точности трансформатора выбирается в соответствии с его назна­ чением. Более точные трансформаторы (классы 0,5 и 1)

используются для измерений, более грубые — использу­ ются для релейной защиты.

После выбора трансформатора по указанным пара­ метрам проводится проверка его динамической и терми­ ческой стойкости. Для этого необходимо знать ударный ток в месте установки трансформатора и действующее значение установившегося тока короткого замыкания. Эти величины должны быть меньше токов динамической и термической стойкости выбранного трансформатора.

Трансформаторы на малые номинальные токи хотя и имеют достаточную кратность по динамической и терми­ ческой стойкости, но в абсолютных величинах эта стой­ кость может быть недостаточной, поэтому часто прихо­ дится выбирать трансформатор на номинальный току больший, чем ток установки, для того чтобы обеспечить необходимую стойкость. При этом, как правило, транс­ форматор тока работает с большей погрешностью, так как номинальный ток установки получается значительно меньше номинального тока трансформатора.

Для трансформаторов, работающих в цепях релей­ ной защиты, необходимо, чтобы номинальная предельная кратность была выше отношения тока короткого замыка­ ния к номинальному току.

Трансформаторы тока для дифференциальной защиты должны иметь одинаковую номинальную предельную кратность.

При выборе трансформатора тока необходимо учиты­ вать, что его реальной нагрузкой являются не только обмотки приборов и реле, но и сопротивления соедини­ тельных проводов.

Г лава д в а д ц а т ь ч ет в е р та я ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

24-1. Общие сведения

а) Назначение и основные параметры. Трансформа­ торы напряжения служат для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение стандартной величи­ ны, удобное для измерения. Обычно за номинальное вторичное напряжение принято напряжение 100 В или

Ю О/'КЗВ. Это позволяет*для измерения любого напря­ жения применять одни и те же стандартные измери*

тельные приборы. Реле защиты, реагирующие на напря­ жение, также изготавливаются на стандартное напря­ жение независимо от напряжения установки.

Первичная обмотка трансформатора изолируется от вторичной соответственно классу напряжения установ­ ки. Для безопасности обслуживания один вывод вто­ ричной обмотки обязательно заземляется. Таким обра­ зом, трансформатор напряжения изолирует измеритель­

жения от коротких замыканий в цепи вторичной нагрузки. Предохранители 3, установлен­

ные на высоковольтной стороне, служат для защиты сети от короткого замыкания в трансформаторе. Для облегче­ ния отключения желательна установка токоограничива­ ющих предохранителей типа ПКТ или стреляющих с ог­ раничивающим сопротивлением. Вследствие высокого сопротивления самого трансформатора при возникнове­

минутах между первичным напряжением и повернутым на 180° вторичным. Если вторичное напряжение — U2

опережает первичное напряжение Uь то погрешность по углу считается положительной. Допустимая погрешность трансформатора по напряжению в процентах, при номи­ нальных условиях численно равна классу точности [Л.24-1].

Погрешности трансформатора не должны превышать табличные данные при колебании первичного напряже­ ния в пределах 90— 110% U\u и колебании мощности на вторичных зажимах в пределах 25— 100% номинальной.

Н о м и н а л ь н а я в т о р и ч н а я н а г р у з к а . Схе­ ма включения (рис. 24-1) трансформатора напряжения не отличается от силового. Ток во вторичной обмотке определяется сопротивлением нагрузки:

12 == ^2/^2»

а вторичная мощность Р2 соответственно равна:

lA р 2 = u 2i 2 = — .

на

ном коэффициенте мощности, равном 0,8), которая мо­ жет быть снята с тарнсформатора при условии, что его погрешность не выйдет за пределы, определенные клас­ сом точности. Требования к трансформаторам напряже­ ния определяются ГОСТ 1983-67.

б) Погрешности трансформатора напряжения. При трансформации высокого напряжения в низкое появля-

Рис. 24-2. Схема замещения трансформатора напряжения.

ется погрешность, которая является результатом актив­ ных и реактивных потерь в трансформаторе. Схема замещения трансформатора дана на рис. 24-2, а вектор­ ная диаграмма — на рис. 24-3. Все величины приведены к первичной обмотке. Поток Ф создает вторичную э. д. с. Е2, отстающую на 90° относительно потока. Под дейст­

вием этой э. д. с. во вторичной цепи возникает ток Г2 который, проходя через сопротивление нагрузки R2 и X ', создает напряжение U2 на зажимах вторичной об­

мотки. Тот же ток создает падение напряжения на сопро­ тивлении вторичной обмотки г2 и х2. Сумма этих на­

пряжений равна э. д. с. Е 2. Намагничивающий ток /о

опережает на угол потерь ф поток Ф. В первичной обмот­ ке создается падение напряжения I\(r\-\-jX i). Но

Л (r i + /* О = h ('i + К ) + {— K){r i + IхО-

Согласно схеме рис. 24-2 можно написать:

Используя (24-2), получаем:

^1 = 'о (Г1+ Iхl) + (— ri) (Г1+ r2) +

+ (— /.') / (л-, + л:') + [~ Щ )-

разности модулей векторов^! и — U2 можно взять про­

екцию вектора АЕ на ось —U2 . Таким образом, погреш­ ность определяется отрезком AF.

Угол у между напряжением на нагрузке U2 и э. д. с. Е 2 составляет несколько минут, и им можно пренебречь.

Находим проекции векторов / 0гь /о*ь (—

Уравнение (24-3) показывает, что погрешность состо­ ит из двух частей. Первая определяется током холостого хода, вторая — током нагрузки. Для того чтобы умень­ шить погрешность по напряжению, снижают активное и реактивное сопротивление обмоток.

Для получения малого активного сопротивления бе­ рутся малые плотности токов в обмотках (около 0,3 А/мм2). Благодаря малой плотности тока в обмотках эти трансформаторы слабо нагружены в тепловом от­ ношении.

Для снижения индуктивного сопротивления обмоток Х\ и х2 уменьшают расстояние между первичной и вто­ ричной обмотками [Л .24-2].

При заданном первичном напряжении U\ намагничи­

при изменении тока / 0 угол потерь не изменяется, то со­ гласно (24-3) погрешность по напряжению будет опре­ деляться отношением намагничивающего тока / 0 к пер­ вичному напряжению U\. Индукция В пропорциональна

первичному напряжению, а намагничивающий ток про­ порционален напряженности поля, так как

первичным напряжением Ù\. Ввиду малости угла б можно считать, что OE = OF (рис. 24-3). Тогда tg ô = = ô= EF/OE или (в угловых минутах)

g=3440 /р [г1 cos t - * ! sin ^)+4[(/-1+4) sin Ф2~ (*1+*г)cos Ф2] .

Ut

(24-4)