книги / Электрические аппараты

хода мала по сравнению с погрешностью от тока нагруз­ ки. Поэтому изменение первичного напряжения в указан­ ных пределах мало влияет на значение погрешности.

Угловая погрешность определяется углом б между вто­

рис. 23.3). Тогда tg ô = ô = E F /O F или (в угловых минутах) [23.1]

ô 3110 ;° ^ C0S * ~ sitl *) + 7» [ К + '») sin фг ~ К + *g)cos (23.4)

Погрешность по углу состоит также из двух частей: пер­ вой, определяемой током холостого хода, и второй, зави­ сящей от тока нагрузки. Из (23.4) следует, что индуктив­ ное сопротивление обмоток вносит отрицательную угловую погрешность, а активное — положительную. Зависимость угловой погрешности ô от вторичной мощности Р при раз­

ности угловая погрешность изменяет знак и становится от­ рицательной. При cos ф2=0,5 угловая погрешность линей­ но растет с мощностью и остается все время положитель­ ной. Следует отметить, что характер нагрузки (cos ср2) оказывает большее влияние на угловую погрешность, чем

этом коэффициент трансформации становится меньше но­

сирует отрицательную. Обычно вводится такая коррекция, что при холостом ходе трансформатор имеет максимально

.допустимую для данного класса точности положительную ^погрешность.

Результирующая погрешность по напряжению при от­ мотке первичных витков выражается уравнением

ны в передвижных установках и КРУ Для сравнения на рис 23 5 по­ казаны ТН с одинаковыми параметрами при масляной и литой изоляции Габариты ТН в значительной степени определяются изоляцией По­ этому там, где возможно, ТН включаются между фазой сети и землей, что исключает необходимость в изоляции заземленного вывода первич-

Рис 23 6 Схемы включения ТН в трехфазных цепях

ной обмотки Линейное напряжение получается путем соединения в звезду вторичных обмоток таких ТН Такие способы позволяют умень­ шить габариты, массу и стоимость ТН

Основные схемы включения однофазных ТН нормального исполцдния показаны на рис 23 6 В схеме рис 23 6 а используются ТН, у ко­ торых оба вывода первичной обмотки изолированы от земли. Такая схема удобна при измерении мощности и энергии К каждому ТН может подключаться номинальная нагрузка Схема позволяет получать как

фазное, так и линейное напряжение £/сд=—(Uab+ Ubc). В последнем

случае измерительные приборы подключаются между точками а и с. Однако при таком включении создаются дополнительные погрешности за счет тока приборов, проходящего через обе вторичные обмотки.

Вэтом случае нагрузка ТН должна быть меньше номинальной.

Всхеме рис. 23.6, б могут применяться ТН с одним заземленным выводом первичной обмотки. Каждая из обмоток подключена к фаз­ ному напряжению сети, поэтому номинальное напряжение ТН должно

равняться t/ном/)/"3. Нагрузка подключается по схеме звезды или треугольника. Номинальное напряжение каждой вторичной обмотки равно 100/)/^3.

Для контроля сопротивления изоляции и питания защиты, сраба­ тывающей при КЗ на землю, имеются дополнительные обмотки, кото­ рые включаются по схеме разомкнутого треугольника аяхя. При сим­ метричном режиме сумма ЭДС, наводимых в этих обмотках, равна нулю. Если один из проводов заземляется, то равновесие ЭДС нару­ шается и на выводах разомкнутого треугольника возникает напряже­ ние, которое подается на звуковой сигнализатор.

длительное время в работе. При этом напряжение на обмотке С пада­ ет до нуля, а на обмотках Л и В увеличивается до линейного. В связи

с этим индукция в магнитопроводах ТН Л и В увеличивается )Аз раз. Во избежание недопустимого нагрева и резкого возрастания погреш­ ности магнитопроводы не должны насыщаться при таком увеличении индукции.

В установках с заземленной нейтралью заземление одной из фаз сети вызывает КЗ и срабатывание релейной защиты. Напряжение на неповрежденных фазах при этом не поднимается выше (1,2-г 1,3) Un.

Габариты и стоимость ТН могут быть уменьшены путем объедине­ ния трех однофазных ТН в один трехфазный Применяются трехстерж­ невые и пятистержневые ТН. Трехфазные трехстержневые ТН выпол­ няются с изолированной нулевой точкой на стороне высокого напря­ жения. Если нулевую точку заземлить, то при заземлении одной фазы в сетях с изолированной нейтралью возникает аварийный режим рабо­ ты [3.1].

Для контроля сопротивления изоляции систем с изолированной нейтралью применяются трехфазные пятистержневые ТН (рис. 23.7). При заземлении одной из фаз магнитные потоки, созданные обмотка­ ми неповрежденных фаз, замыкаются по крайним стержням, имеющим малое магнитное сопротивление. Дополнительные обмотки, соединенные в открытый треугольник ûiXi, обеспечивают работу сигнализации и ре­

лейной защиты. При симметричном режиме в сети на выходе ai*i на­ пряжение отсутствует.

При напряжениях выше 35 кВ ввиду резкого возрастания габари­ тов и стоимости ТН нормальной конструкции применяются каскадные ТН. В двухкаскадном ТН на напряжение ПО кВ (рис. 23.8) каждый каскад имеет свой магнитопровод (I и 11). Обмотки высокого напряже­ ния ВН каждого каскада рассчитаны на 50 % фазного напряжения. Один из выводов каждой обмотки ВН соединен с магнитопроводом. На стороне низкого напряжения НН выходные обмотки ах, аяхя пред­ назначены для питания измерительных приборов и реле в схеме защи­

также уменьшается. Это ведет к то­ му, что напряжение между ступенями поделится неравномерно, причем большая часть ляжет на ступень II.

Обмотки связи служат для выравнивания распределения напряже­ ния между обмотками при включении нагрузки. При холостом ходе ЭДС в этих обмотках одинаковы, так как равны потоки в магнитопроводах / и II. Обмотки wCB включены встречно друг другу и уравни­ тельный ток равен нулю. При включении нагрузки поток в магнито­ проводе I падает. ЭДС в обмотке wCB2 становится больше, чем ЭДС в обмотке и>св1. В результате в этих обмотках протекает уравнительный ток, который размагничивает магнитопровод II и подмагничивает маг­ нитопровод I. Этот ток таков, что верхний элемент воспринимает на себя половину нагрузки, включенной на выходных обмотках.

Более совершенным является вариант рис. 23.8, б. При этом же

напряжении ПО/^ЛЗ кВ ТН имеет один магнитопровод. На верхнем 'Горизонтальном стержне магнитопровода расположены обмотки связи t&cBi и первая обмотка высокого напряжения ВНи на нижнем — обмот­ ка связи wсв2 вторая обмотка высокого напряжения ВН2 и две обмот- ‘йи низкого напряжения НН. Один из концов каждой обмотки ВНХ и ВНг соединяется с магнитопроводом. Каждая обмотка ВН имеет изо-

Рис. 23.8. Каскадные трансформаторы напряжения

ляционными стойками показан на рис. 23 8, г.

В трансформаторах на напряжение ПО кВ для снижения атмос­ ферных перенапряжений необходимо равномерное распределение на­ пряжения по катушкам обмотки ВН. С этой целью поверх обмоток ВН располагаются экраны Эк, которые электрически соединяются с послед­ ними витками этих обмоток. Магнитопровод с обмотками крепится на

изоляционных стойках, устанавливается в фарфоровый кожух и зали­ вается маслом.

ТН на напряжение 220 кВ собирается из двух ТН на ПО кВ. Ана­ логично выполняются ТН на напряжения до 500 кВ. Для выравнивания напряжения между каскадами применяют охранные кольца. Изоляция верхних элементов, подвергающихся большей электрической нагрузке, соответственно усиливается.

Результирующее активное и индуктивное сопротивление обмоток каскадных ТН значительно больше, чем у ТН нормального исполнения. Поэтому для получения высокого класса точности приходится снижать нагрузку.

Как указывалось, для ТН характерна малая плотность тока в об­ мотках. В том случае, когда ТН используется как источник мощности и погрешность не играет особой роли, нагрузку обмоток можно значи­ тельно увеличить. Так, например, для ТН типа НОМ-Ю при классе точности 0,5 допустима нагрузка 80 В-А, хотя максимальная мощность, которая может быть снята со вторичной обмотки, равна 720 В-А.

23.3. ЕМКОСТНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

ÎIomhmo электромагнитных ТН для понижения высокого напряжения могут быть использованы емкостные делители. Принципиальная схема подобного устройства, понижающе­ го напряжение сети 500 кВ, приведена на рис. 23.9. Дели­ тель Д состоит из конденсаторной батареи C l и конденса­ тора С2.

В чисто емкостной цепочке (цепь ТН А\Х разомкнута) напряжение £/ф делится обратно пропорционально значе­

ки уменьшается входное сопротивление ТН и выходное на­ пряжение начинает падать. Если реактор настроен в резо­ нанс с емкостью C i+ C 2 при частоте сети / = 50 Гц, то вы­ ходное напряжение мало зависит от нагрузки.

Для выявления основных свойств делителя примем, что ТН идеальный и погрешности не вносит. Если пренебречь током холостого хода ТН, то схема рис. 23.9 может быть преобразована в схему рис. 23.10. Трансформатор и на­ грузку можно заменить сопротивлением нагрузки Z'v при­

веденным к первичной обмотке ТН.

Рис. 23.10. Упрощенная расчетная схема емкостного делителя

Воспользуемся методом наложения и, разомкнув цепь в точке А, определим напряжение на разрыве:

Ci

Ci + Ca

Теперь замкнем накоротко источник питания, а в раз­ рыве включим напряжение и'а (рис. 23.10,6)

сделанных допущениях погрешности определяются транс­ форматором ТН.

зультате на конденсаторе С2 возможно появление опасных для его работы напряжений. При КЗ на вторичной сторо­ не появятся перенапряжения на конденсаторе С2, которые могут привести к его пробою. Для ограничения этих пере­ напряжений параллельно конденсатору С2 ставится раз­ рядник или используется аппарат защиты от КЗ в цепи нагрузки.

При использовании в качестве конденсатора С1 кон­ денсаторной бумагомасляной изоляции проходных изоля­ торов мощность полезной нагрузки ограничивается из-за малости емкости Cl. Так, при номинальном напряжении {Л«ш=110 кВ мощность нагрузки составляет 15 В-А.

Погрешность по напряжению достигает 5 %, а угловая погрешность доходит до 5°. В настоящее время в релейной защите высоковольтных линий широко используются сиг­ налы высокой частоты. Релейная защита, работающая на высокой частоте (блок ВЧ, рис. 23.9), связана с линией высокого напряжения через конденсатор Cl. Сигналы высо­ кой частоты подаются в линию высокого напряжения и вос­ принимаются устройством, расположенным в другой точке линии. Для таких защит разработаны специальные кон­ денсаторы большой емкости. Эти конденсаторы использу­ ются в емкостном делителе и дают возможность увеличить мощность нагрузки до 1000 В-А. Для того чтобы не про­ пускать токи высокой частоты, в цепь ТН устанавливается высокочастотный заградитель 3, играющий роль фильтра. Емкостный делитель может быть использован также для отбора больших мощностей (многих киловольт-ампер) вме­ сто понижающих силовых трансформаторов.

ВСССР выпускаются емкостные делители мощностью до 300 В-А первого класса точности. Исследования пока­ зали возможность создания делителей класса точности 0,2.

Вконструкции реакторов и ТН предусмотрена возмож­ ность регулирования параметров для компенсации техно­ логических разбросов по емкости конденсаторов делителя.

Индуктивность реактора регулируется изменением воз­ душного зазора в магнитопроводе и с. помощью отводов об­ мотки. В ТН с помощью отводов обмотки регулируется коэффициент трансформации.

Сравнение стоимости емкостного делителя и каскадных ТН показывает, что делители целесообразно применять при напряжениях выше ПО кВ. При напряжениях 400 кВ и вы­ ше стоимость емкостного делителя примерно в 2 раза ниже стоимости каскадного ТН. При напряжении ниже 110 кВ использование делителя не дает ощутимого экономическо­ го эффекта.

Наличие конденсаторов делителя и нелинейных индук­ тивностей создает возможность феррорезонансных явлений не только на основной, но и на низших частотах (субгар­ мониках).

В результате таких явлений могут возникать перена­ пряжения, опасные для изоляции, а также ложные сраба­ тывания защиты. Возможно даже повреждение присоеди­ няемых приборов. В настоящее время разработано много схем, эффективно ограничивающих эти перенапряжения.

Работа делителя зависит также от изменения частоты измеряемого напряжения, так как при этом возможны на­ рушения условия резонанса между реактором и конденса­ торами.

23.4. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Номинальное напряжение первичной обмотки Umov ТН должно соответствовать номинальному напряжению сети, в которую он включается. Если ТН включается между фа­ зой и землей — то номинальному фазному напряжению.

Номинальное вторичное напряжение ТН должно соот­ ветствовать номинальному напряжению нагрузки.

Нагрузка должна быть равномерно распределена по фазам ТН. Суммарная нагрузка на фазу ТН должна быть меньше допустимой при заданных классе точности и коэф­ фициенте мощности.

Сечение проводников, соединяющих ТН с нагрузкой, должно быть таким, чтобы падение напряжения на них со­ ставляло доли процента номинального вторичного напря­ жения.