echs_lab

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

6.6. Каскадні ТС.

В установках 330 кВ і більше застосовуються каскадні трансформатори струму ТФРМ з римовидною обмоткою, розташованою усередині порцелянового ізолятора, заповненого трансформаторним маслом. У таких трансформаторах чотири-п'ять вторинних обмоток на класи точності 0,2; 0,5 і Р

Лiнiя Л1 Л2

Рис.8.9. Трансформатор струму на напругу 550 кВ: а – схема електроз” єднань б – загальнийвигляд;

На Рис. 8.9,а показана схема електричних з'єднань, а на Рис. 8.9,б загальний вид ТФНКД-500 (ТС у порцеляновому кожусі, для зовнішнього розміщення, каскадний, для диференційного захисту, на напругу 500 кВ).

Верхня ступінь (Рис. 8.9,б) складається з первинної і вторинної обмоток “ вісімкового” типу, ізольованих кабельним папером і поміщених у порцелянову сорочку, заповнену трансформаторним маслом. Первинна обмотка розділена на чотири секції, що з'єднуються послідовно, чи паралельно-послідовно. Сила номінального вторинного струму першої ступіні дорівнює 5 А.

Перемикання в схемі первинної обмотки здійснюються перемикачем, що знаходиться усередині розширювача масла, виводи первинної обмотки закріплені в стінках розширювача масла. На ньому ж встановлений і показник рівня масла. На зворотній стороні кришки і розширювача знаходиться повітряний осушувач, що очищає повітря від вологи, яка проникає у трансформатор.

Верхня ступінь встановлена на цоколі, на якому з'єднуються виводи вторинної обмотки верхнього ступеня з виводами первинної обмотки нижньої ступіні.

Нижня ступінь несекціонована і має чотири осердя: одного класу при номінальному вторинному навантаженні 50 Ом чи класу 0,5 при навантаженні 30 Ом, три – Д (для дифзахисту). Сила номінального первинного струму нижньої ступіні дорівнює 5 А, вторинного – 1 А.

Нижня ступінь змонтована на цоколі, з однієї сторони якого мається кришка, що закриває клемну коробку. У нижній частині клемної коробки

101

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

змонтовані кабельні муфти. На нижньому цоколі прикріплений щиток 6 з технічними даними і заводським номером.

6.7. Вбудовані ТС Вбудовані трансформатори струму застосовуються в установках 35 кВ і

більше. У вводи високої напруги масляних вимикачів і силових трансформаторів вбудовуються магнітопроводи з вторинними обмотками. Первинною обмоткою є струмоведучий стержень вводу. Для невеликих первинних струмів клас точності цих трансформаторів - 3 чи 10. Для первинних струмів 1000 - 2000 А можлива робота в класі точності 0,5. Вторинні обмотки вбудованих трансформаторів струму мають відгалуження, що дозволяють регулювати коефіцієнт трансформації відповідно до первинного струму. Для вбудовування в масляні вимикачі застосовуються трансформатори струму серій ТВ, ТВС, ТВУ. Кожному типу масляного бакового вимикача відповідає визначений тип трансформатора струму, паспортні дані яких приводяться в каталогах вимикачів і в довідниках. Для вбудови в силові трансформатори чи автотрансформатори застосовуються трансформатори струму серії ТВТ.

Крім розглянутих типів трансформаторів струму випускаються спеціальні конструкції для релейних захистів: трансформатори струму нульової послідовності ТНП, ТНПШ, ТЗ, ТЗЛ; швидко насичуючі трансформатори ТКБ; трансформатори для поперечного диференційного захисту генераторів ТШЛО.

Всі інші конструкції необхідно вивчати в лабораторії на зразках конструкцій та на рисунках показаних нижче.

7. Зразки конструкцій ТС

На Рис. 8.10 показано котушковий ТС опорної конструкції для використання у вибухонебезпечних КРУ (ТОЛК-6). Там же показано ТЛ-10 на струм 50-3000 А, один контакт якого приєднується до шини, а інший використовується як втичний контакт.

На Рис. 8.11 показано ТС опорного типу з багатовитковою первинною обмоткою на струми 50 – 1500 А (ТОЛ-10), а також котушковий малогабаритний ТС на струми від 50 до 1500 А (ТЛМ-10).

Рис. 8.11. а) - ТОЛ-10, б) - ТЛМ-10.

102

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

На Рис 8.12. показаний ТС , який може використовуватися як опорний - прохідний на струми 50 – 1500 А (ТПЛК-10).

Рис. 8.12. ТПЛК-10.

Опорний шинний ТС на напругу 20 кВ (ТШЛО-20) та прохідний шинний ТС на струми до 2000 А (ТПШЛ-10) показані на Рис. 8.13.

а) б)

Рис. 8.13. а) - ТШЛО-20, б) - ТПШЛ-10.

На напругу 20 кВ використовують шинні ТС опорного ТШ-20 (Рис. 8.14,а) на струми до 12000 А. Для живлення схем релейного захисту від струмів замикання на землю використовують ТС нульової послідовності внутрішньої установки з роз’ємним магнітопроводом (ТЗЛР), показаним на Рис. 8.14,б.

Рис. 8.14. а) - ТШ-20, б) - ТЗРЛ.

На рисунках 8.15-8.18 показні загальні вигляди трансформаторів струму на напруги від 35 до 750 кВ в порцеляновій ізоляції для використання на відкритому повітрі.

Рис. 8.15. а) - ТФЗМ35Б, б) - ТФЗМ110Б, в) - ТФЗМ150Б.

103

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

а) б)

Рис. 8.16. а) - ТФЗМ220Б, б) - ТФРМ330Б.

а) б)

Рис. 8.17. а) - ТФУМ330А, б) - ТФРМ500Б.

Рис. 8.18. а) – ТФЗМ-500Б, б) - ТФРМ750А.

104

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

Трансформатори напруги

1.Загальні відомості Вимірювальний трансформатор напруги (ТН) перетворює напругу до

значення, зручного для приєднання вимірювальних приладів і релейного захисту. Застосування ТН забезпечує безпеку людей, що стикаються з приладами і реле, і дозволяє уніфікувати вторинну (нижчу) напругу.

Особливістю роботи ТН у порівнянні з силовим трансформатором являється те, що ТН працює в умовах близьких до режиму холостого ходу. Потужність ТН не перевищує сотень вольт-ампер.

2. Номінальні параметри трансформаторів напруги.

а). Номінальна напруга первинної обмотки – U 1Н стандартизована у відповідності зі шкалою номінальних лінійних напруг мережі в інтервалі від 0.38 до 1150 кВ. ТН на рівні напруги до 35 кВ включно та НКФ-110-58 призначені для мережі з ізольованою нейтраллю, а ТН класів напруги 110 кВ і вище – для мереж з заземленою нейтраллю.

Виключенням являються трансформатори, призначені для вимкненя за схемою зірка з заземленою нейтраллю первинної обмотки, для яких

приєднується ТН.

б). Номінальна напруга вторинної обмотки – U2H прийнята рівною 100 або

100/ 3 для трансформаторів, у яких первинна обмотка виконана на фазну напругу.

в). Номінальний коефіцієнт трансформації КН= U1Н/U2Н

Однак, на відміну від силових трансформаторів, КН ¹ n= w1/w2, де w1, w2 - число витків відповідно первинної і вторинної обмотки.

Це пояснюється тим, що похибки ТН залежать від розмірів магнітопроводу, магнітних властивостей сталі, конструкції обмотки, перетину проводів, а також від приєднаного навантаження. Для корекції цих похибок, тобто для збільшення точності вимірів, відношення числа витків вибирають трохи меншим номінального коефіцієнта трансформації.

У зв'язку з цим, КНU2 значно відрізняється від U1 як по модулю, так і по фазі, що зв'язано з втратами потужності в самому ТН.

г). Номінальне навантаження ТН – це максимальне навантаження вторинної обмотки, при якій похибки не виходять за допустимі межі, встановлені для трансформаторів напруги розглянутого класу.

Максимальна (гранична) потужність визначає тривалість режиму ТН виходячи з умов нагрівання. Трансформатор напруги поза класом точності може бути навантажений до (8¸10)Sном.

д). Клас точності характеризує похибку напруги – f і кутову похибку - d. Похибка напруги (по величині) f = (КНU2 - U1)/U1 може бути позитивна

(якщо КНU2>U1) і від’ємна.

105

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

Кутова похибка (фазна) являє собою кут δ між векторами первинної і вторинної напруг.

Трансформатори напруги повинні задовольняти технічним нормам. Класи точності і нормовані похибки приведені в Табл. 1. Зазначені похибки повинні дотримуватися при коливанні первинної напруги в межах (0,8—1,2) U 1ном., коефіцієнтові потужності активно-індуктивного характеру, що відповідає cosϕ = 0,8, і зміні потужності, що споживається, у межах від 0,25Sном(U1/U1ном)2 до

Sном(U1/U1ном)2 , де Sном – номінальне значення потужності, ВА; U1ном – номінальне значення первинної напруги; U1 – значення напруги, підведеної до

ТН.

Примітка. Для триобмоткових трансформаторів класи точності встановлюються для основної вторинної обмотки.

Похибки ТН можна визначити по векторній діаграмі (Рис. 8.19), що побудована у відповідності з заступною схемою ТН (Рис. 8.20).

З Рис. 8.19 видно, що при малих кутах δ похибка модуля напруги:

f = AO − EO ≈ FA EO EO ,

акутова похибка (при заміні δ на sinδ) δ ≈ EF/EO. Це дозволяє побудувати систему координат з початком

уточці А, де вертикальна вісь - похибка напруги, % (у даному випадку винесена ліворуч від діаграми, щоб не перевантажувати рисунок), а горизонтальна - кутова похибка, мін (ліворуч від точки А – зі знаком мінус, праворуч - плюс).

Рис.8.19. Векторна діаграма ТН для визначення похибок.;

106

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

.

обмотки; I20 - струм вторинної обмотки, приведений до первинної (цей струм одночасно являється струмом

навантаження.

Зниження навантаження з тим же cosϕ допускає пропорційне зменшення сторін трикутника CDE. При цьому кінець вектора U1 переміститься по відрізку ЕС до точки E, чому відповідає зменшення похибки вимірів

( f і δ ).

Зміна характеру навантаження (cosϕ) з тим же модулем струму приведе до повороту трикутника СDЕ навколо точки С і збільшенню похибки.

Щоб підвищити точність вимірів, відношення числа витків вибирають трохи меншим, ніж номінальний коефіцієнт трансформації. З цією метою зменшують число витків у первинній обмотці, переміщаючи початок координат похибки напруги з точки А в точку А'. Відстань між точками А і А' відповідає витковій корекції.

Рис. 8.20. Заступна схема трансформатора напруги.

Нова шкала відліку показана праворуч на векторній діаграмі (див. Рис. 8.19). Корекція витків на кутову похибку не впливає. На Рис. 8.19 штриховою лінією показаний прямокутник, що визначає зони похибки для класу точності 0,5.

Рис. 8.21. Схема з’єднань ТН типу НТМК для компенсації кутової похибки.

Компенсація кутової похибки може бути реалізована схемним методом. Індуктивному навантаженню завжди відповідає позитивна кутова похибка (вектор U2 випереджає вектор U1). Для зменшення кутової похибки може вводитися штучна від’ємна кутова похибка. Електрична схема такого трансформатора напруги (типу НТМК) показана на Рис. 8.23. Первинна обмотка кожного стержня складається з основної частини АХ і тієї, що компенсує - А1Х1. Сумарна ЕРС ЕА складається з ЕА1 , наведеної в частині АХ і - ЕВ, наведеної в частині В1Y1. В цьому випадку ЕРС ЕА буде випереджати вторинну ЕРС Е2. При активному навантаженні ця схема компенсації дає збільшення похибки.

Трансформатори напруги зберігають клас точності при зміні первинної напруги від 80 до 120 % номінальної.

3.Схеми приєднань ТН.

При використанні в трифазній системі двох ТН (Рис. 8.22) не рекомендується приєднувати навантаження між точками а і с, тому що через трансформатори буде протікати додатковий струм навантаження, що призводить до підвищення похибки виміру. Якщо ТН має додаткові обмотки, з'єднані у відкритий трикутник, то можна приєднати додаткове навантаження S (Рис. 8.23). Сума потужності фазного навантаження S2 і загальне навантаження S не повинні перевищувати потужності, що може віддавати ТН у класі точності 3, тобто S2+S ≤ S класу 3 .

107

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

Рис. 8.22. Приєднання навантаження через два ТН в трифазній мережі.

Рис. 8.23. Схема приєднання додаткового навантаження на додаткові обмотки ТН, що з’єднані в відкритий трикутник.

На Рис. 8.24 приведена схема з’єднання трьох однофазних ТН за схемою зірка - зірка з заземленням нейтралі.

Схема з’єднання трифазного тристержневого трансформатора з заземленням нейтралі показана на Рис. 8.25. Трифазний трансформатор напруги для контролю ізоляції мережі з заземленої нейтраллю має три обмотки ад хд, з'єднані у відкритий трикутник.

Рис. 8.24. Схема приєднання трьох однофазних трансформаторів напруги із заземленою нейтраллю.

Рис. 8.25. Схема з’єднання трифазного тристержневого трансформатора, що використовується в мережі з заземленою нейтраллю.

Схема використання ТН для виміру потужності показана на Рис. 8.26.

Рис. 8.26. Схема приєднання тристержневого ТН для виміру потужності методом двох ватметрів.

108

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

Для контролю ізоляції в мережі з ізольованою нейтраллю використовується схема з триобмотковими ТН на Рис. 8.28.

Рис. 8.27 .Схема використання трьох однофазних триобмоткових ТН для контролю ізоляції.

Рис. 8.28. Схема використання трифазного ТН для контролю ізоляції в мережі з ізольованою нейтралом. а) – схема приєднання; б) – векторна діаграма в нормальному режимі; в) – векторні діаграми напруг в режимі замикання фази А на землю; г) – ТН з п’ятистержневим магнітопроводом.

На Рис. 8.28,а показано, що при заземленні фази А первинна обмотка ОА стає закороченою. Первинні обмотки ОВ і ОС попадають під лінійну напругу

(вона зростає в 3 разів). Потоки цих обмоток пронизують обмотку ОА, і вона може бути ушкоджена, тому що тривалість замикання фази А на землю досить велика. Для того, щоб уникнути такого режиму, магнітопровід має п'ять стержнів (Рис.8.28,г). Через бічні стержні замикаються потоки від первинних обмоток ОВ і ОС. При відсутності заземлення на виводах ад і хд напруга дорівнює нулю. При заземленні одної з фаз на обмотці ад і хд з’являється напруга, яка використовується для сигналізації і роботи системи автоматики. Векторна діаграма первинної та вторинної напруги для нормального режиму і при заземленні фази А показана на Рис. 8.28, б,в.

109

Електрична частина електричних станцій та підстанцій.

4. Конструкції трансформаторів напруги.

Типові позначення трансформаторів напруги.

Типові позначення ТН розшифровуються в такий спосіб: НОМ — однофазний, із природним масляним охолодженням;

НТМИ — трифазний, із природним масляним охолодженням, з обмоткою для контролю ізоляції мережі; ЗНОМ — однофазний, із природним масляним охолодженням із заземленим виводом первинної обмотки; НКФ — каскадний, у порцеляновій оболонці; НДЕ — з ємнісним дільником напруги (конденсаторний ТН).

Буква Л в типовому позначенні трансформатора напруги означає виконання з литою ізоляцією, Г - з газовою ізоляцією.

4.1. ТН напруги з литою ізоляцією (сухі).

Трансформатори напруги серій НОЛ і ЗНОЛ являють собою литий блок, у якому в епоксидному компаунді залиті обмотки і магнитопровід. Магнитопровід стиржневого типу, шихтований, розрізний, С - подібний чи Ш - подібний, намотаний з електротехнічної холоднокатаної сталі. Обмотки розташовані на магнітопроводі концентрично. Внутрішньою обмоткою є додаткова вторинна обмотка (для ТН серії ЗНОЛ), на ній розташована основна вторинна обмотка, поверх якої намотана первинна обмотка. Первинна обмотка екранована алюмінієвою фольгою, з'єднаною з вводом високої напруги первинної обмотки. Екран служить для підвищення імпульсної електричної стійкості трансформатора.

У литому блоці разом з магнітопроводом і обмотками залиті втулки, до яких кріпиться втулка, з'єднана з магнітопроводом. На основі розташований вузол заземлення ТН і табличка технічних даних. Виводи вторинної чи вторинних обмоток і вивід заземлення первинної обмотки закриті кришкою.

Трансформатори, що призначаються для вбудовування в струмопроводи турбогенераторів, обладнані ножовим вторинним контактом.

4.1. Масляні ТН

Шихтовані магнітопроводи зібрані з пластин електротехнічної сталі. Обмотки шарові, намотані круглим чи прямокутним обмотувальним проводом на каркасах з електроізоляційного картону. Обмотка високої напруги складається з двох чи більше котушок, з'єднаних послідовно і мають електростатичні екрани для захисту від перенапруг. На кришці трансформатора напруги типів НОМ і НТМИ змонтовані вводи високої і низької напруги, установлена пробка для доливки трансформаторного масла.

4.3. Каскадні ТН.

Принципова схема двокаскадного ТН представлена на Рис.8.29. На двох магнітопроводах 1 і 2 розташовано дві частини первинної обмотки 3 і 4. На

нерівності первинних напруг Uab i Ubc по обмотках 5 і 6

110