1.7 Назначение и устройство пятистержневого трёхобмоточного тн

Напряжение НП может быть получено от специальных обмоток трёхфазного ТН. В конструкции, показанной на рисунке 1.19, специальные обмотки расположены на крайних стержнях пятистержневого сердечника и соединены между собой последовательно. Следует отметить, что трёхстержневые трансформаторы не пригодны для выделения напряжения НП 3U_о, так как в них фазные потоки НП Ф_о,а , Ф_о,b, Ф_о,с замыкаются через броню трансформатора и не могут быть зафиксированы. В пятистержневых трансформаторах потоки НП беспрепятственно замыкаются через крайние стержни и наводят ЭДС на секциях W₀.

Ф₀

Ф₀

Ф₀

Ф₀

Рисунок 1.19 Схема соединения обмоток трёхфазного пятистержневого трансформатора напряжения

В нормальном режиме, а также при двух – и трёхфазном КЗ, когда геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю, магнитные потоки в крайних стержнях отсутствуют. Поэтому напряжение на зажимах специальных обмоток W_о равно нулю.

При однофазном КЗ или двухфазном КЗ «с землёй», когда геометрическая сумма фазных напряжений не равна нулю, в магнитопроводе помимо потоков прямой и обратной последовательностей появляются магнитные потоки НП. Магнитные потоки ПП и ОП замыкаются между тремя средними стержнями, не выходя в крайние стержни. Поэтому напряжения ПП и ОП не трансформируются в специальные обмотки.

Составляющие НП возбуждают в трёх средних стержнях магнитные потоки НП, которые замыкаются через крайние стержни и наводят в специальных обмотках W_о ЭДС, пропорциональные напряжениям НП в первичных цепях.

Вдругой конструкции ТН (рисунок 1.20) специальные обмотки расположены на основных стержнях и соединены в схему разомкнутого треугольника.

Рисунок 1.20 Схема соединений обмоток пятистержневого ТН с дополнительными

обмотками, расположенными на средних стержнях

При включении первичных обмоток на фазные напряжения они (обмотки) соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землёй. Заземление нулевой точки первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных КЗ в защищаемой сети реле и измерительные приборы, подключённые ко вторичной обмотке, правильно измеряли напряжения фаз относительно земли.

С другой стороны, заземление нулевой точки первичных обмоток ТН является непременным условием получения на выходе разомкнутого треугольника напряжения, пропорционально составляющим НП

U₂ = U_оа + U_оb + U_ос = 3U_оф

Вторичные цепи ТН также подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединения. Это заземление является защитным.

Первичные обмотки ТН (до 35 кВ) подключаются к сети через предохранители высокого напряжения. Назначением этих предохранителей является быстрое отключение от сети трансформатора напряжения в случае его повреждения.

Для защиты обмоток ТН от длительного прохождения тока КЗ при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются предохранители низкого напряжения или автоматические выключатели (на рисунках 1.19 и 1.20 не показаны).

Предохранители могут устанавливаться на низкой стороне только в цепях ТН, не питающий быстродействующие релейные защиты, которые могут неправильно действовать при нарушении исправности цепей напряжения.

7. Измерительные трансформаторы напряжения каскадного

типа

В сетях с напряжением 110кВ и выше применение измерительных ТН обычной конструкции нецелесообразно, так как при относительно малой мощности размеры этих трансформаторов чрезвычайно возросли бы из-за больших, вследствие высокого первичного напряжения, изоляционных расстояний. При этом масса таких ТН (особенно при U₁ = 220кВ и выше) возросла бы пропорционально более чем квадрату увеличения напряжения, поскольку масса измерительных трансформаторов напряжения растет быстрее, чем масса силовых трансформаторов при соответствующем увеличении напряжения.

Исходя из этого, однофазные ТН на 110кВ и выше с одним заземленным концом (Х, рисунок 1.21) первичной обмотки (однополюсные трансформаторы) целесообразно выполнять по, так называемой, каскадной схеме, которая представляет собой по существу несколько трансформаторов с последовательно соединенными первичными обмотками. При этом изоляция первичных обмоток от магнитопроводов должна соответствовать только части первичного напряжения, обратно-пропорциональной числу ступеней каскадной схемы. Таким образом, ступенью каскада называется часть первичной обмотки, в соответствии с напряжением которой обмотка изолируется от магнитопровода. Однако при этом сам магнитопровод данной ступени должен быть изолирован от земли соответственно его потенциалу (рисунок 1.21).

Рисунок 1.21. Схема двухступенчатого каскадного трансформатора напряжения типа НКФ на 110 кВ

Как видно из схемы, приведенной на рисунке, магнитопровод трансформатора II должен быть изолирован от земли на половину фазного напряжения.

Принцип работы каскадного трансформатора напряжения заключается в следующем. Понижающий трансформатор I имеет первичную обмотку (ВН), рассчитанную на половину фазного напряжения U_Ф, и две вторичные обмотки (НН): основную (а, х) и дополнительную (а_д, x_д). Основная вторичная обмотка предназначена для измерительных приборов, дополнительная – для РЗ.

Последовательно с первичной обмоткой трансформатора I соединена первичная обмотка трансформатора II, также рассчитанная на половину U_ф. Таким образом, полное фазное напряжение U_ф делится поровну между двумя трансформаторами I и II, благодаря чему изоляция каждой из обмоток ВН рассчитывается только на половину полного фазного напряжения.

Такое распределение напряжения U_ф между первичными обмотками I и II имеет место в том случае, если трансформаторы работают в режиме хх.

При нагрузке вторичных обмоток (НН), (одной или обеих) первичный нагрузочный ток вызывает в обмотке ВН трансформатора II, представляющей собой почти чистую индуктивность большое падение напряжения; по этой причине напряжение U_ф распределится между двумя элементами каскада весьма неравномерно – на трансформаторе I оно сильно понизится. Последнее приведет к появлению большой погрешности в работе ТН, которая будет тем больше, чем больше будет нагружен каскадный ТН.

Во избежание этого на обоих магнитопроводах размещают, так называемые, связующие обмотки С_в1 и С_в2 . Для трансформатора II связующая обмотка С_b1 выполняет роль дополнительной первичной обмотки. В трансформаторе I связующая обмотка С_в1 выполняет роль дополнительной первичной обмотки.

При отсутствии нагрузки (режим х.х.) в связующих обмотках тока нет, и по первичным обмоткам проходит только ток холостого хода. При включении нагрузки напряжение на обмотке С_в1 уменьшается из-за падения напряжения в трансформаторе I, а напряжение на обмотке С_в2 возрастает. Вследствие появившегося неравенства напряжений в контуре связующих обмоток С_в1 и С_в2 в последнем начинает циркулировать ток, пропорциональный нагрузочному току, который размагничивает магнитопровод трансформатора II. Коэффициент связи (соотношение чисел витков обмоток С_в1 и С_в2 ) подбирается таким, чтобы при появлении нагрузочного тока в контуре связи трансформатор II брал бы на себя половину нагрузки. Таким образом, благодаря связующим обмоткам нагрузка (цепи измерения и РЗ) и напряжение U_ф распределяются поровну между двумя секциями каскадного трансформатора напряжения.