ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

а) Назначение и основные параметры. Трансформаторы напряжения (ТН) служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартное напряжение, удобное для измерения. Обычно за номинальное вторичное напряжение принимается напряжение 100 В или 100/КЗ В. Это позволяет для измерения любого высокого напряжения применять одни и те же измерительные приборы. Реле защиты также выпускаются на те же стандартные напряжения независимо от номинального напряжения защищаемой установки.

Первичная обмотка трансформатора напряжения изолируется от вторичной соответственно классу напряжения установки. Для безопасности обслуживания один вывод вторичной обмотки заземляется. Таким образом, ТН изолирует измерительные приборы и реле от цепи высокого напряжения и делает безопасным их обслуживание.

Схема включения однофазного трансформатора напряжения дана на рис. 23.1. Первичная обмотка we присоединена к цепи высокого напряжения через предохранители FU1, FU2. Вторичная обмотка w2 питает нагрузку в виде обмоток измерительных приборов или реле защиты через предохранители FU3, FU4. В нормальной конструкции заземляются и вторичная обмотка w2, и магнитопровод.

Предохранители FU3, FU4 служат для защиты трансформатора напряжения от КЗ в цепи нагрузки.

Предохранители FU1, FU2 на высоковольтной стороне служат для защиты сети от КЗ в ТН. Целесообразно применение токоограничивающих предохранителей типа ПКТ или стреляющих с ограничивающим резистором. Вследствие высокого сопротивления обмоток самого трансформатора напряжения при КЗ во вторичной цепи ток в первичной цепи мал (порядка нескольких ампер) и недостаточен для срабатывания предохранителей FUl, FU2. Этим объясняется установка предохранителей FU3, FU4 во вторичной цепи.

Основными параметрами трансформатора напряжения являются:

номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток, указанное на щитке. Номинальное напряжение трансформатора напряжения равно номинальному напряжению первичной обмотки;

номинальный коэффициент трансформации — отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному:

Рис. 23.1. Схема включения однофазного трансформатора напряжения

По ГОСТ 1983-77 направления токов и напряжений, показанные на рис. 23.1, приняты за положительные. При отсутствии угловой погрешности векторы Ux и lf2 совпадают по фазе. Если вектор lf2 опережает вектор Uh, угловая погрешность считается положительной. Угловую погрешность необходимо учитывать при измерении активной мощности, энергии и в схемах релейной защиты. Допустимая погрешность трансформатора напряжения по напряжению в процентах при номинальных условиях численно равна классу точности.

Погрешности трансформатора напряжения не должны превышать значений, предусмотренных классом точности при колебании напряжения ui в пределах 90—110% £Лном и колебаний мощности вторичной цепи в пределах 25 — 100 % номинальной.

Номинальная вторичная нагрузка. ТН включаются (рис. 23.1) так же, как силовые трансформаторы.

При уменьшении сопротивления Z2 вторичная мощность увеличивается. Вторичная нагрузка Z2 кроме модуля характеризуется также коэффициентом мощности coscp2HOM-

Номинальная мощность трансформатора напряжения представляет собой наибольшее значение вторичной мощности при coscp2 = = 0,8, при которой погрешность трансформатора напряжения не выходит за пределы, определенные классом точности. Требования к ТН определяются ГОСТ 1983-77.

б) Погрешности. ТН. Погрешность трансформатора напряжения обусловлена наличием активных и реактивных сопротивлений обмоток и тока холостого хода. Схема замещения трансформатора напряжения дана на рис. 23.2, а векторная диаграмма — на рис. 23.3. Все величины приведены к первичной обмотке. Поток Ф создает вторичную ЭДС Е'2, отстающую от него на 90°. Под действием этой ЭДС во вторичной цепи возникают напряжение U"2 и ток h, проходящий по сопротивлению нагрузки R'2, Х'2. Тот же ток создает падения напряжения на сопротивлениях вторичной обмотки г2 и х2. При выбранных положительных направлениях ток — Г2 отстает от ЭДС Е_2(§ 22.1).

Для снижения индуктивного сопротивления обмоток Х\ и х2 уменьшают расстояние между первичной и вторичной обмотками [18.2].

При заданном первичном напряжении U\ намагничивающий ток /0 практически постоянен. В этом случае согласно (23.3) погрешность линейно растет с увеличением тока нагрузки 1'2. Поскольку в номинальном режиме напряжение U'2 мало меняется с током нагрузки Г2, то вторичная (выходная) мощность Р2 пропорциональна этому току. Зависимость погрешности по напряжению от вторичной мощности для одного из исполнений ТН показана на рис. 23.4, а.

На погрешность влияет коэффициент мощности нагрузки cos ф2. С уменьшением cos ф2 погрешность увеличивается.

Погрешность зависит и от первичного напряжения.