Электрические станции и подстанции лабораторная работа 2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВО «СамГТУ»)

Кафедра «Электрические станции»

Лабораторная работа №2

«Измерительные трансформаторы напряжения»

Выполнили студенты:

3-ЭТФ-101

Безъязыков В.Н. Дабижа И.С.

Козяков П.О. Леонтьев М.В.

Мишагин М.М.

Принял:

Ст. преподаватель Гнеушев А.С.

Самара 2024г.

Цель работы - изучение принципов построения, конструкций, назначения трансформаторов напряжения (ТН) и исследование схем их соединения.

Краткая теория

Трансформатор напряжения предназначен для преобразования напряжения первичной цепи до значения, удобного для измерения (стандартная величина 100 В или 100/√3 В) и отделения цепей измерения и релейной защиты от первичной цепи.

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные ТН рассчитаны на напряжение до 18 кВ, однофазные - на любые напряжения.

До последнего времени для номинального напряжения 6-35 кВ выполняли ТН с бумажной изоляцией, погруженной в масло. В качестве примера рассмотрим ТН типа НОМ-10 (Н- трансформатор напряжения, О- однофазный, М-масляный, 10 - на 10 кВ). Он имеет значительные размеры и массу (высота 495 мм, масса 36 кг). При повышении напряжения такая конструкция становится слишком громоздкой. В новейших конструкциях используют однородную изоляцию из бумаги, пропитанной маслом, что позволяет резко уменьшить изоляционные расстояния, размеры магнитопровода и кожуха. Изоляция вводов является продолжением изоляции обмотки входит в фарфор изоляторов. Воздушное пространство под крышкой отсутствует. Количество масла резко уменьшилось. Примером такого трансформатора является ТН НОМ-35. Однофазные ТН до 24 кВ изготавливают также с литой изоляцией на основе метакриловых смол и кварца типа НОЛ. Они имеют небольшие размеры и предназначены для комплектных РУ. Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше состоят из нескольких ступеней (трансформаторов), изолированных друг от друга (каскадный тип). Число ступеней, определяется номинальным напряжением, из расчета приблизительно 50 кВ на каждую ступень.

ИТН каскадного типа имеют менышую массу и стоимость по сравнению с одноступенчатым обычной конструкции. Однако их погрешность больше погрешности одноступенчатых, классы точности 1 и 3.

Емкостные трансформаторы напряжения НДЕ состоят из емкостного делителя напряжения и ТН. Несмотря на значительные погрешности эти трансформаторы широко распространены в системах для релейной защиты, синхронизации и измерений, не требующих большой точности, Стоимость емкостных трансформаторов значительно ниже стоимости обычных ТН.

Для измерения напряжения 110 кВ и выше применяют приспособление для измерения напряжения (ПИН), в основе которого заложен принцип емкостного делителя напряжения.

Рис. 1. Схемы трансформаторов напряжения типов НКФ-110 (а), НКФ-220(б): ВН - первичная обмотка; НН - вторичные обмотки; П - выравнивающие обмотки; Р - связующие обмотки; М - магнитопровод; U_ф - фазное напряжение

Ход работы

В ходе лабораторной работы были собраны схемы представленные на рисунке 2. Результаты измерений занесены в таблицу 1. По данным таблицы 1 построены векторные диаграммы.

Рис. 2. Схемы включения измерительных трансформаторов напряжения для измерения линейных и фазных напряжений и контроля состояния изоляции в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью силовых трансформаторов

Таблица 1

№	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7
1	100
2	100	100	100
3	100	100	100	60	60	60
4
5	100	100	100	100	0	100
6							100

Вывод: благодаря трансформаторам напряжения возможно определить повреждение одной из фаз. Если происходит повреждение одной из фаз, то напряжение на этой фазе будет отличаться от напряжений на других фазах, что может быть обнаружено с помощью трансформатора напряжения. Это позволяет оперативно реагировать на аварийные ситуации и предотвращать возможные последствия.

Контрольные вопросы

1. Трансформатор напряжения предназначен для преобразования напряжения первичной цепи до значения, удобного для измерения (стандартная величина 100 В или 100/√3 В) и отделения цепей измерения и релейной защиты от первичной цепи.

2. Номинальное первичное напряжение — это напряжение, для которого предназначен данный трансформатор. Стандартная шкала от 6 до 750 кВ.

Номинальное вторичное напряжение у всех трансформатор 100 В или 100√3 В.

Номинальный коэффициент трансформации

Погрешность в напряжении

3. По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные ТН рассчитаны на напряжение до 18 кВ, однофазные - на любые напряжения.

До последнего времени для номинального напряжения 6-35 кВ выполняли ТН с бумажной изоляцией, погруженной в масло. В качестве примера рассмотрим ТН типа НОМ-10 (Н- трансформатор напряжения, О- однофазный, М-масляный, 10 - на 10 кВ). Он имеет значительные размеры и массу (высота 495 мм, масса 36 кг). При повышении напряжения такая конструкция становится слишком громоздкой. В новейших конструкциях используют однородную изоляцию из бумаги, пропитанной маслом, что позволяет резко уменьшить изоляционные расстояния, размеры магнитопровода и кожуха. Изоляция вводов является продолжением изоляции обмотки входит в фарфор изоляторов. Воздушное пространство под крышкой отсутствует. Количество масла резко уменьшилось. Примером такого трансформатора является ТН НОМ-35. Однофазные ТН до 24 кВ изготавливают также с литой изоляцией на основе метакриловых смол и кварца типа НОЛ. Они имеют небольшие размеры и предназначены для комплектных РУ. Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше состоят из нескольких ступеней (трансформаторов), изолированных друг от друга (каскадный тип). Число ступеней, определяется номинальным напряжением, из расчета приблизительно 50 кВ на каждую ступень.

ИТН каскадного типа имеют менышую массу и стоимость по сравнению с одноступенчатым обычной конструкции. Однако их погрешность больше погрешности одноступенчатых, классы точности 1 и 3.

Емкостные трансформаторы напряжения НДЕ состоят из емкостного делителя напряжения и ТН. Несмотря на значительные погрешности эти трансформаторы широко распространены в системах для релейной защиты, синхронизации и измерений, не требующих большой точности, Стоимость емкостных трансформаторов значительно ниже стоимости обычных ТН.

Для измерения напряжения 110 кВ и выше применяют приспособление для измерения напряжения (ПИН), в основе которого заложен принцип емкостного делителя напряжения.

4. Основные схемы соединения трансформаторов напряжения (ТН) и области их применения:

Схема включения одного ТН на междуфазное напряжение АС. Применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

Схема соединения двух ТН в открытый треугольник (или неполную звезду). Используется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

Схема соединения трёх однофазных ТН в звезду. Применяется, когда для защиты и измерений нужны фазные напряжения или же одновременно фазные и междуфазные напряжения.

Схема соединения трёх однофазных ТН по схеме «треугольник — звезда». Обеспечивает напряжение на вторичной стороне, равное 173 В. Применяется в системах регулирования возбуждения обмоток генераторов и компенсаторов.

Схема соединения обмоток трёх однофазных ТН в фильтр напряжения нулевой последовательности. В этой схеме первичные обмотки ТН соединяются в звезду с заземлённой нейтралью, а вторичные обмотки соединяются последовательно, образуя разомкнутый (незамкнутый) треугольник. Напряжение на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений нулевой последовательности вторичных обмоток.

Векторные диаграммы напряжений показывают, что при нормальной работе сети, в которой включён трансформатор напряжения, векторная сумма напряжений дополнительных вторичных обмоток равна нулю.

5. Выбор трансформаторов напряжения:

1. По напряжению

U_уст ≤U_ном

U_уст-напряжение установки, кВ

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

2. По конструкции и схеме соединения обмоток

Выбор типа трансформатора определяется его назначением.

3. По классу точности

Класс точности зависит от вторичной нагрузки.

4. По вторичной нагрузке

-номинальная мошность в выбранном классе точности. При расчете следует иметь в виду, что для однофозных трансформаторов. соединенных в звезду, следует взять суммарную мошность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника удвоенную мошность одного трансформатора:

-нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору, ВА.