9.2.3.2 Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

При включении однофазных ТH на фазные напряжения начала первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы соединяются вместе, образуя нулевую точку. При включении ТН на междуфазные напряжения начала их первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их электрического чередования. Так, например, на рис. 9.14,б) показана схема подключения двух ТН на междуфазные напряжения АВ и ВС.

При маркировке выводов вторичных обмоток трансформатора напряжения за начало а принимается тот вывод, из которого ток выходит в то время, когда в первичной обмотке ток проходит от на­чала А к концу X. Иными словами, если на первичной стороне ток входит в начало обмотки А, то однополярным выводом, т.е. началом вторичной обмотки а, будет её вывод, из которого в этот момент ток выходит. При маркировке обмоток по такому правилу направление тока в реле, как показано на рис. 9.9, при включении реле через ТН останется таким же, как и при включении реле непосредственно в сеть.

Рис. 9.14 Схемы соединения однофазных ТН с одной вторичной обмоткой

На рис. 9.14, б) приведена схема соединения двух ТН в откры­тый треугольник, или в неполную звезду. Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для защиты или измерений требуются два или три междуфазных напряжения.

На рис. 9.14, в) приведена схема соединения трех ТН в звезду. Эта схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения или же фазные и междуфазные напряжения одновременно.

На рис. 9.14, г) приведена схема соединения трех ТН треугольник-звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное U = √3 U_HOM = 173 В. Такая схема, в частности, используется для питания электромагнитных коррек­торов напряжения устройств автоматического регулирования воз­буждения генераторов

Рис. 9.15 Маркировка обмоток ТН

На рис. 9.16 представлена схема соединения трансформаторов напряжения, имеющих две вторичные обмотки. Первичные и вто­ричные основные обмотки соединены в звезду, т. е. так же, как в рассмотренной выше схеме (на рис. 9.15, е). Дополнительные вторич­ные обмотки соединены в схему разомкнутого треуголь­ника(на сумму фазных напряжений).

Рис. 9.16 Схема соединения обмоток ТН с двумя вторичными обмотками.

Такое соединение при­меняется для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных КЗ в сети с зазем­ленными нулевыми точками трансформаторов и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов. Как известно, сумма трех фазных напряжений в нормальном режиме, а так же при двух и трёхфазных КЗ равна нулю. Поэтому в указанных условиях напряжение между точками О₁ —О₂ на рис. 9.16 равно нулю (практи­чески между этими точками имеется небольшое напряжение — 0,5 — 2 В, которое называется напряжением небаланса). При однофазном КЗ в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов (сети 11О кВ и выше) фазное напряжение повреж­денной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжении двух неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению. В сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях напряжения неповреждённых фаз относительно земли становятся равными междуфазному напряжению, а их геометри­ческая сумма оказывается равной утроенной фазному напряжению.

Для того чтобы в последнем случае напряжение на реле не пре­восходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединенные в схему разомкнутого треугольника, имеют увеличенный в 3 раза коэффициент трансформации, например 6000/100/3.

Рис. 9.17 Схема соединения обмоток трёхфазного ТН с дополнительной обмоткой, расположенной на крайних стержнях.

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трехфазных ТН. В конструкции, показанной на рис. 9.17, специальные обмотки расположены на край­них стержнях пятистержневого сердечника и соединены между собой последовательно. В нормальном режиме, а также при двух- и трех­фазных КЗ, когда сумма фазных напряжений равна нулю, магнит­ный поток в крайних стержнях отсутствует и поэтому напряжения на специальных обмотках нет. При однофазных КЗ или замыканиях на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому магнитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует напряжение на специальных обмотках. В другой конструкции, показанной на рисунке 9.18, имеются дополнительные вторичные обмотки, расположенные на основных стержнях и соединённые в схему разомкнутого треугольника.

Рис. 9.18 Схема соединения обмоток трёхфазного пятистержневого ТН с дополнительной обмоткой, расположенной на основных стержнях

При включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землей (заземляется. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных КЗ или замыканиях на землю в сети где установлен ТН, реле и приборы, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли.

Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление являйся защитным, обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды (рис. 9.14, в и г) или один из фазных проводов (рис. 9.14, а и б, ). В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных аппаратов (рубильников, переключателей, автоматических выключателей, предохранителей и т. д.). Сечение заземляющего провода должно быть не менее 4 мм² (по меди) . Заземление допускается выполнять через пробивной предохранитель, что, в частности, рекомендуется ПУЭ для ТН, питающих оперативные цепи релейной защиты и автоматики.

Первичные обмотки ТН до 35 кВ подключаются к сети через предохранители высокого напряжения и ограничивающие сопротивления Назначением этих предохранителей является быстрое отключение от сети поврежденного ТН. Ограничивающие сопротивления устанавливаются для снижения тока КЗ, если отключающая способность предохранителей недостаточна. В тех случаях, когда возникновение КЗ в цепи первичной обмотки маловероятно или последствия такого КЗ не представляют особой опасности для электроснабжения потребителей, предохранители на стороне ВН ТН могут не устанавливаться.

Для защиты обмоток ТН от длительного прохождения тока КЗ при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются предохранители низкого напряжения или автоматические выключатели. Конструкции предохранителей и автоматических выключателей должны быть надежными, исключающими обрывы, потерю контакта и другие повреждения, приводящие к исчезновению напряжения в цепях защиты. Предохранители могут устанавливаться только в цепях ТН, не питающих быстродействующих релейных защит, которые могут неправильно сработать при нарушении исправности цепей напряжения. При наличии таких устройств для защиты ТН должны применяться автоматические выключатели.

Предохранители или автоматические выключатели должны включаться во все незаземленные провода вторичных цепей ТН. Исключение составляет лишь цепь 3U₀, в которую защитные аппараты должны включаться только на ТН, работающих в сетях с изолированной нейтралью. Вторичные цепи двухобмоточных ТН и соеди­ненные в звезду основные обмотки трехобмоточных ТН должны защищаться трехполюсными автоматическими выключателями с электромагнитными и тепловыми разделителями. Основные и дополнительные обмотки трехобмоточных ТН должны защищаться отдельными автоматическими выключателями.