Выбор измерительных преобразователей напряжения

Измерительные преобразователи напряжения необходимы для питания цепей напряжения устройств измерения, релейной защиты и автоматики. Основным типом таких преобразователей в настоящее время является трансформатор напряжения (ТН).

Стационарные ТН для систем электроснабжения могут быть одно­фазными или трехфазными. Однофазные трансформаторы для подклю­чения на междуфазное напряжение применяют в сетях до 35 кВ, а для подключения на фазное напряжение (между фазным проводником и землей) — обычно с 6 кВ. В сетях ВН с глухозаземленной нейтралью применяют ТН, рассчитанные на фазное напряжение ( - номинальное напряжение сети), что обеспечивает наиболее рациональ­ную конструкцию ТН. До напряжения 60 кВ изготовляют трехфаз­ные трансформаторы напряжения. Первичные обмотки этих ТН соеди­няют в звезду с выведенной или невыведенной нейтральной точкой. ТН первой разновидности предназначен для измерения всех симмет­ричных составляющих напряжения (прямой, обратной и нулевой) и отличается от ТН второй разновидности применением четырех- или пятистержневого магнитопровода (соответственно один или два стерж­ня свободны от обмоток и обеспечивают замыкание по стали магнит­ного потока нулевой последовательности). ТН второй разновидности имеет трехстержневой сердечник и предназначен для измерения толь­ко составляющих прямой и обратной последовательностей напряжения.

Трансформаторы напряжения имеют обычно одну или две вторичные обмотки с номинальным напряжением 100, 100/ или 100/3 В в за­висимости от схемы соединения трехфазных обмоток или трехфазных групп однофазных трансформаторов. Некоторые схемы соединения ТН приведены на рис.2.7 и 2.8.

Рис 2.7 Схемы соединения однофазных трансформаторов напряжения;

а – включение одного ТН на междуфазное напряжение сети; б – включение двух ТН в неполный треугольник; в – включение одного ТН на фазное напряжение сети; г- соединение трех ТН в звезду; один комплект вторичных обмоток соединен в открытый треугольник для измерения напряжения нулевой последовательности.

Рис 2.8. Схемы трехфазных трансформаторов напряжения:

a – ТН с трехстержневым магнитопроводом; б –ТН с четырех- или пяти- стержневым магнитопроводом; одна из вторичных обмоток включена в открытый треугольник для измерения напряжения нулевой последовательности

Класс точности ТН зависит от нагрузки и может быть 0,2;0,5; 1 или 3. Номинальная вторичная мощность при классе точности 0,5 находится в зависимости от типа ТН в пределах от 25 до 400 В*А, при классе точности 3 – в пределах от 100 до 1200 В*А.

Трансформатор напряжения рассчитывают, как известно, на режим работы, близкий к режиму XX. Максимальная мощность ТН по нагреву поэтому больше, чем указанные значения, и составляет 200...2000 ВА.

Трансформаторы напряжения для сетей до 35 кВ по принципу конструкции мало отличаются от сухих (обычно до 10 кВ) или масляных баковых (6...35 кВ) силовых трансформаторов малой мощности. При напряжениях сети 110 кВ и выше более рациональными оказались масляные каскадные блочные ТН, у кото­рых первичная обмотка секционирована (каждый из последовательно включен­ных блоков содержит обычно четыре секции) и представляет собой индуктивный делитель напряжения. Вторичная обмотка ТН сцеплена с последней (ближайшей к земле) секцией первичной обмотки. Активные части ТН окружены цилиндри­ческой фарфоровой покрышкой, заполненной маслом. Такой ТН отличается весьма высокой надежностью и не нуждается в плавких предохранителях на стороне первичного напряжения.

Трансформаторы напряжения (за исключением каскадных) защи­щают со стороны ВН плавкими предохранителями. Со стороны вто­ричного напряжения их защищают плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. При необходимости параллельно с этими аппаратами включают реле сигнализации срабатывания защи­ты (для блокировки защиты минимального напряжения, АВР и т.п.). В неразветвленных вторичных цепях защиту можно не предусматривать.

Для обеспечения электробезопасности одну точку вторичной цепи (нейтраль или общую точку ТН) заземляют.

Выбор ТН производят по напряжению сети, условиям окружающей среды, числу разнохарактерных вторичных цепей (одна или две вто­ричные обмотки), числу фаз вторичных цепей, требуемому классу точности, мощности питаемых вторичных цепей.

С появлением микроэлектронной аппаратуры защиты и автоматики, а в дальнейшем также электронных систем измерения требуемая мощность измерительных преобразователей напряжения сильно сни­мется. Поэтому кроме ТН применяют другие, менее мощные преобразователи напряжения (в частности, активные и емкостные делители напряжения, электрооптические преобразователи).