Как подключается трансформатор напряжения

13.3. Схемы включения трансформаторов напряжения.

Один однофазный трансформатор напряжения (рис.13.3а) применяют как в однофазных, так и в трехфазных электроустановках, когда достаточно иметь междуфазное напряжение только между двумя какими-либо фазами (для включения вольтметров, частотометров, реле напряжения и т.д.)

Рис. 13.3. Схемы включения трансформаторов напряжения.

Два однофазных трансформатора напряжения (рис.13.3б) включены в неполный треугольник. Эта схема пригодна для измерения линейных напряженийU_ABиU_BC. Она целесообразна во всех случаях, когда основную нагрузку составляют счетчики и ваттметры.

Три однофазных трансформатора напряжения (рис.13.4) включают по схеме звезда с заземленной нейтралью высшего напряжения. Эта схема получила широкое применение вследствие ее универсальности, в особенности в установках 35 кВ и выше. Она позволяет измерить линейные напряжения U_AB,U_BCиU_CA, а также три напряжения относительно земли.

Рис. 13.4. Схема включения трансформаторов напряжения.

13.4. Измерительные трансформаторы тока.

Трансформаторы тока применяют в установках переменного тока всех напряжений для питания последовательных катушек измерительных приборов и реле защиты. Первичную обмотку ТТ включают в цепь последовательно, а ко вторичной также последовательно присоединяют катушки приборов и реле.

Назначение ТТ: преобразование больших токов до значений удобных и безопасных для измерения щитовыми приборами. Преобразование тока ТТ характеризуется его номинальным коэффициентом трансформации К_т,ном=I_ном,1/I_ном,2.

Отношение числа витков n=w₁/w₂выбирают несколько меньше коэффициента трансформации, что позволяет компенсировать ток намагничивания и повысить точность измерения. ТТ изготавливаются с такими коэффициентами трансформации, при которых их номинальные вторичные токи равны 5 или 1 А.

По величине токовой погрешности ТТ делятся на 6 групп: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10. Класс точности 0,2 — для точных лабораторных измерений; 0,5 — для присоединения счетчиков электроэнергии; 1, 3, 5 — для присоединения щитовых приборов; 10 — для присоединения цепей релейной защиты.

Номинальные параметры ТТ: 1) ) U_1,ном2) )I_1,ном; 3) )Z_2,ном— номинальная вторичная нагрузка в заданном классе точности; 4) )I_дин— ток динамической стойкости, К_дин.— динамическая кратность.

13.5. Конструкции тт.

Различают две основные группы ТТ по числу витков первичной обмотки:

1) одновитковые I_1,ном= 150 — 200 А и 600 А и более);

2) многовитковые I_1,ном= 5 — 600 А).

По числу сердечников: с одним или несколькими.

По способу установки: 1) проходные; 2) опорные; 3) встроенные.

По роду установки различают ТТ для внутренней и наружной установки.

По способу изоляции: с литой; с фарфоровой и с масляной изоляцией.

К одновитковым витковым относятся: стержневые (первичной обмоткой служит прямолинейный стержень), шинные (первичной обмоткой служит шина или пакет шин соответствующего присоединения), встроенные (на вводы многообъемных масляных выключателей серии ТВУ и ТВС, и встроенные в силовой трансформатор серии ТВТ. Также к одновитковым относятся ТПОЛ (проходной, одновитковый, с литой изоляцией), ТШЛ (шинный с литой изоляцией) и ТЗЛ (для земляной защиты с литой изоляцией).

К многовитковым относятся: петлевые и катушечные на напряжение 6-10 кВ, восьмерочные на напряжение 110 — 220 кВ и каскадные 330 — 750 кВ. Выпускаются многовитковые ТТ серии ТПЛ (петлевой с литой изоляцией) и ТФН (для наружной установки с фарфоровой изоляцией).

Большая часть ТТ имеет 2 вторичные обмотки: 0,5/р — для подключения прибора и 0,5/д — для подключения дифференциальной релейной защиты.

Схемы включения трансформаторов напряжения

В электроустановках необходимо измерять напряжения между фазами (линейные) и напряжения фаз по отношению к земле (фазные). В зависимости от этого применяют однофазные, трехфазные или группы однофазных трансформаторов, включаемых по соответствующим схемам, которые обеспечивают выполнение нужных измерений и работу защит.

На рис. 1 приведены наиболее употребительные схемы включения трансформаторов напряжения.

В схеме на рис. 1, а использован один однофазный трансформатор. Схема позволяет измерять только одно из линейных напряжений.

На рис. 1, б показаны два однофазных трансформатора, включенных по схеме неполного треугольника. Схема дает возможность измерять все три линейных напряжения.

В схеме на рис. 1, в показано включение трех однофазных трансформаторов по схеме звезды с выведенной нулевой точкой и заземлением нейтрали первичных обмоток. Схема позволяет измерять все линейные и фазные напряжения и контролировать изоляцию в системах с изолированной нейтралью.

Рис. 1. Схемы включения трансформаторов напряжения

На схеме рис. 1, г показано включение трехфазного трехстержневого трансформатора, который позволяет изменять только линейные напряжения. Этот трансформатор непригоден для контроля изоляции, заземление его первичной обмотки не допускается.

Дело в том, что при заземлении первичной обмотки, в случае возникновения замыкания на землю (в системе с изолированной нейтралью), в трехстержневом трансформаторе возникнут большие токи нулевой последовательности, а их магнитные потоки, замыкаясь по путям рассеяния (бак, конструкции и др.), могут нагреть трансформатор до недопустимых температур.

На схеме (рис. 1, д) показано включение трехфазного компенсированного трансформатора, предназначенного для измерения только линейных напряжений.

В схеме на рис. 1, е показано включение трехфазного пятистержневого трансформатора НТМИ с двумя вторичными обмотками. Одна из них соединена в звезду с выведенной нулевой точкой и служит для измерения всех фазных и линейных напряжений, а также для контроля изоляции (в системе с изолированной нейтралью) при помощи трех вольтметров. В этом случае магнитные потоки нулевой последовательности не перегреют трансформатор, так как они будут свободно замыкаться через два боковых стержня магнитопровода.

Другая обмотка наложена на три основных стержня сердечника и соединена в разомкнутый треугольник. В эту обмотку включаются реле для сигнализации о замыканиях на землю и приборы.

Нормально на концах дополнительной вторичной обмотки напряжение равно нулю, при замыкании же одной из фаз сети на землю напряжение повышается до 3 U ф оно будет равно геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Число витков дополнительной обмотки рассчитывают так, чтобы в этом случае напряжение было равно 100 В.

Реле повышения напряжения, включенное в цепь разомкнутого треугольника, сработает и включит звуковую сигнализацию.

Затем по трем вольтметрам устанавливают, в какой фазе произошло замыкание. Вольтметр заземленной фазы покажет нуль, два других — линейное напряжение.

В системе с изолированной нейтралью на сборных шинах всех напряжений устанавливают вольтметры контроля изоляции.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Схемы включения измерительных трансформаторов тока и напряжения, силовых трансформаторов

ТТ используются для контроля и измерения токовых величин в случаях, когда непосредственно подключить приборы измерения и защитные реле в первичную цепь невозможно. Подключение первичных обмоток ТТ осуществляется таким образом, чтобы по ним протекал полный ток контролируемой цепи. Такому условию отвечает последовательное подключение. То есть, первичная обмотка ТТ становится частью или последовательным звеном электрической цепи.

В трёхфазных электрических сетях трансформаторы тока могут устанавливаться в одной, двух или трёх фазах. Установка ТТ только в одной фазе используется в простых схемах питания симметричной нагрузки, обычно асинхронного двигателя. ТТ в этом варианте служит для измерения тока, и к нему подключается только амперметр.

Для питания цепей защит в сетях с изолированной нейтралью (6 – 35 кВ) применяется схема с двумя ТТ, которые включаются в крайние фазы (А и С). Вторичные цепи ТТ соединяются в неполную звезду. Схемы защит сетей напряжением 110 кВ и выше, работающие в режиме эффективно заземлённой нейтрали, а также до 1000 В, где нейтраль глухо заземлена, предполагают установку трансформатора тока в каждой фазе. При трёхфазной установке ТТ, соединение их вторичных обмоток образует полную звезду.

Подключение трансформаторов напряжения (ТН)

Наличие ТН в высоковольтных электрических сетях требуется для работы приборов измерения и учёта электрической энергии, устройств защиты и контроля изоляции. Подключение их первичных цепей к контролируемой сети производится параллельно.

Включение однофазных ТН осуществляется на линейное сетевое напряжение (Uл). Таким образом, один однофазный ТН контролирует Uл между двумя фазами. Для полного контроля сети применяются три однофазных ТН, объединённые в группу. К вторичным выводам ТН параллельно присоединяются вольтметры, обмотки реле и счётчики электрической энергии.

Включение трёхфазных ТН выполняется пофазно, в соответствии с маркировкой выводов ТН. Возможности контроля Uсети при этом зависят от количества вторичных обмоток ТН и способов их соединения.

При использовании соединения звездой возможно измерение только Uл. Схема разомкнутого треугольника позволяет фиксировать наличие напряжения нулевой последовательности (U0), которое отсутствует при нормальном режиме работы сети. Составляющая U0 появляется при различных вариантах замыкания на землю. Отслеживание величины этой составляющей выполняют защиты от замыканий на землю (иногда называемые «земляными» защитами), а также различные устройства контроля изоляции. Ухудшение состояния изоляции влечёт за собой появление утечек, то есть возникновение электрических цепей «фаза – земля», ток которых увеличивается с ухудшением изоляции.

Большинство моделей ТН оснащаются несколькими группами вторичных обмоток, среди которых есть соединённые в звезду и образующие разомкнутый треугольник, что позволяет использовать их в различных целях.

Включение в сеть силового трансформатора

Для преобразования электрической энергии путём перехода на более высокую или низкую ступень напряжения применяются трансформаторы, называемые силовыми. Данные устройства имеют две и более обмотки. Вместо понятий первичной и вторичной обмоток, применяемых к ТТ и ТН, в данном случае используются термины: сторона ВН, СН и НН, то есть сторона высокого, среднего или низкого напряжения. Сторона СН имеет место только в трёхобмоточных трансформаторах или автотрансформаторах.

Подключение выводов силового трансформатора производится в соответствии с обозначением фаз в целях сохранения правильной последовательности их чередования. Выводы обозначаются аналогично фазам электроустановки — А, В, С. На стороне НН двухобмоточного трансформатора соответствующие выводы обозначены прописными буквами a, b, c. Проверка фазировки должна производиться всякий раз при выполнении монтажа электрооборудования и ремонтных работ, когда существует вероятность её нарушения.

Специальные серии однофазных двухобмоточных трансформаторов ОЛС, ОЛ, ОЛСП и ОЛЗ подключаются на Uл соответствующей сети, то есть к двум фазам. Высоковольтные выводы обозначены буквами A и X, низковольтные — соответствующими прописными буквами a, x. Поскольку трансформаторы данного типа имеют несколько обмоток НН, обозначение их выводов индексируется a1, a2, a3 и так далее. К нагрузке трансформатора подключается один из выводов «a» с требуемым напряжением и вывод «x». Фазировка не производится ввиду того, что оборудование однофазное. Клемма с обозначением заземления должна быть соединена с заземляющим устройством.

Выполнение коммутации выводов трансформаторов всех типов должно производиться с соблюдением ПУЭ и других нормативов.

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Трехфазное преобразование напряжения можно выполнить двумя способами: с помощью одного трехфазного трансформатора или с помощью группы из трех однофазных трансформаторов.

Первичная обмотка трехфазного трансформатора представляет собой систему из трех обмоток, запитанных от проводов, отдельно подающих напряжение на каждую из трех фаз НН, а вторичная обмотка представляет собой систему из трех обмоток, соединенных отдельными проводниками, отводящими напряжение от каждой из трех фаз НН.

Первичные и вторичные обмотки трехфазных трансформаторов при его подключении могут быть соединены по различным схемам : звездой, треугольником или зигзагом. Тип подключения обычно указан на заводской табличке трансформатора.

Принципиальная схема трехфазного трансформатора

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки — высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы.

Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A , B , С, конечные выводы — X , Y , Z , а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: a, b, c, x, y, z.

Каждая из обмоток трехфазного трансформатора — первичная и вторичная — может быть соединена тремя различными способами, а именно:

• звездой;
• треугольником;
• зигзагом.

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду, либо в треугольник (рис. 1).

Выбор схемы соединений зависит от условий работы трансформатора. Например, в сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, так как при этом напряжение проводов линии передачи будет в V 3 раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции.

Осветительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник.

Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:

n ф = U фвнх / U фннх,

а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле:

n л = U лвнх / U лннх.

Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам «звезда-звезда» или «треугольник-треугольник», то оба коэффициента трансформации одинаковы, т.е. n ф = n л.

При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме «звезда — треугольник» — n л = n фV 3 , а по схеме «треугольник-звезда» — n л = n ф / V 3

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. Изменение взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствующей перемаркировкой начал и концов обмоток.

Стандартные обозначения начал и концов обмоток высокого и низкого напряжения показаны на рис.1.

Рассмотрим вначале влияние маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора (рис. 2 а).

Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние — концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.

Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп используют циферблат часов. Напряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положения в зависимости от угла сдвига между U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° — группе 6 (рис. 3).

В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.

Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой.

Зажимы А и а соединим для совмещения потенциальных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y — О.

Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противоположную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меняется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y — б.

На рис. 6 представлена схема, в которой по сравнению со схемой рис 4 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторичной обмотки. При этом фазы соответствующих ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы меняется на 4.

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме «звезда-треугольник» номера групп получаются нечетными. В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7.

В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: «звезда-звезда» — 0 и «звезда-треугольник» — 11. Они, как правило, и применяются на практике.

Схемы «звезда-звезда с нулевой точкой» используют в основном для трансформаторов потребителей напряжением 6 — 10/0,4 кВ. Нулевая точка дает возможность получить напряжение 380/220 или 220/127 В, что удобно для одновременного подключения как трехфазных, так и однофазных приемников электроэнергии (электродвигателей и ламп накаливания).

Схемы «звезда-треугольник» применяют для высоковольтных трансформаторов, соединяя обмотку 35 кВ в звезду, а 6 или 10 кВ в треугольник. Схема «звезда с нулевой точкой» используется в высоковольтных системах, работающих с заземленной нейтралью.

Группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов:

Группы соединений (величина сдвига фаз определяемая по углу, измеренному по часовой стрелке — от индикации высокого напряжения к индикации фазы низкого напряжения) важна при соединении трансформаторов для параллельной работы, т.е. в условиях, когда первичные обмотки трансформаторов питаются от общих шин, а обмотки вторички также работают на общих шинах.

При параллельной работе трехфазных трансформаторов напряжения между одноименными зажимами вторичной обмотки трансформатора должны быть синфазны друг с другом, поэтому мгновенные значения соответствующих зажимных напряжений должны быть все время равны. В противном случае произойдет короткое замыкание. Подробно об этом смотрите здесь: Параллельная работа трансформаторов

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: