58 Схема замещения и погрешность трансформатора напряжения
Основные сведения Для питания защит используются однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения, причем последние, как правило, с пятистержневым магнитопроводом. По стандарту, принятому в России, трансформаторы напряжения выполняются на вторичное номинальное напряжение 100 в независимо от величины первичного напряжения.
Маркировка выводов обмоток трансформатора напряжения выполняется по тому же правилу, что и трансформаторов тока, а именно: если первичный ток направлен из сети к началу Н первичной обмотки, то за начало н вторичной обмотки принимается тот конец ее, из которого вторичный ток выходит в нагрузку (рис. 6-1).
Согласно принятому в России стандарту начала и концы обмоток трансформаторов напряжения обозначаются так же, как и у силовых трансформаторов.
Векторы первичного и вторичного напряжений могут изображаться либо совпадающими (рис. 6-2, а), либо сдвинутыми на 180° (рис. 6-2, б). В дальнейшем будем придерживаться первого способа.
Для питания защит трансформаторы напряжения могут устанавливаться на шинах электростанций или подстанции и питать защиты всех присоединений (рис. 6-3) или устанавливаться на каждом присоединении и питать защиту только этого присоединения (рис. 6-4).
Первый способ экономичнее второго, так как требует меньше трансформаторов напряжения- Недостаток первого способа состоит в том, что при переключении присоединения с одной системы шин на другую необходимо производить переключение питания его защиты на трансформатор напряжения другой системы шин. Такое переключение делается автоматически при операциях с разъединителями (рис. 6-5) или вручную - переключателями.
Погрешности трансформатора напряжения Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе.
В идеальном трансформаторе напряжения, работающем без погрешностей, вторичное напряжение
(1)
где U1 - напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки (первичное напряжение); nн - коэффициент трансформации «идеального» трансформатора напряжения, равный отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной.
Однако за счет падения напряжения ΔU в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:
что вытекает из эквивалентной схемы замещения трансформатора напряжения на рис. 6-6, а.
Из этой же схемы следует, что:
(2)
Таким образом,
падение напряжения в обмотках
трансформатора напряжения ΔU
обусловливает появление погрешности,
искажающей величину и фазу
(рис. 6-6, б), по сравнению с расчетным
напряжением
по выражению 1.
Для уменьшения погрешности трансформатора напряжения (см. формулу 2) необходимо уменьшать сопротивление обмоток z1 и z2, ток намагничивания Iнам и ток нагрузки, т.е. вторичный ток I2.
Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему трансформаторы напряжения подразделяются на три класса: 0,5; 1 и 3. Один и тот же трансформатор напряжения может работать в различном классе точности в зависимости от величины его нагрузки.
Заводы-изготовители обычно указывают поминальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать трансформатор напряжения в гарантированном классе точности. При превышении номинальной мощности погрешности трансформатора напряжения выходят за гарантированные пределы. Кроме того, для трансформаторов напряжения указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая обычно значительно превосходит его номинальную мощность.
Погрешность по величине вторичного напряжения принято оценивать в процентах:
.
Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений (рис. 6-6, б).