7.7. Измерительные трансформаторы

В ячейках распределительного устройства (РУ), через которые подключаются к сборным шинам линия, генератор, силовой транс­форматор, устанавливают трансформаторы тока (обозначение на схемах ТА), а на каждой секции сборных шин и на выводах гене­раторов — трансформаторы напряжения (ТУ). При соответствую­щем подборе коэффициентов трансформации этих измеритель­ных устройств ток в любой цепи можно измерить обычным ам­перметром, рассчитанным на 5 А, а напряжение — вольтметром, рассчитанным на 100 В.

В электроустановках трансформаторы тока (ТТ) предназначе­ны для питания токовых катушек измерительных приборов и реле, а трансформаторы напряжения (ТН) — катушек напряжения из­мерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и конт­роля за напряжением. При этом измерительные приборы надежно изолированы от высокого напряжения, так как в трансформато­рах нет электрической связи между обмотками высокого и низко­го напряжения. Вторичные обмотки ТТ и ТН заземляют, чтобы предотвратить появление высо­кого напряжения на измери­тельных приборах в случае ава­рийного пробоя изоляции меж­ду обмотками высокого и низ­кого напряжения измерительно­го трансформатора.

Первичная обмотка / транс­форматора тока (рис. 7.28), пред­ставляющая собой стержень, шину или катушку, проходит внутри фарфорового изолятора 4, на который надеты кольцевые сердечники 3, 5 (один или два).

Рис. 7.28. Принципиальная схема (а) и устройство (б) трансформа­тора тока, предназначенного для внутренней установки:

1,2 — соответственно первичная и вторичная обмотки; 3, 5 — кольцевые сердечники; 4 — фарфоровый изоля­тор; IV — ваттметр; А — амперметр; КА — реле

Сердечники изготовляют из спиральной стальной ленты, свернутой в виде кольца. На каж­дый сердечник намотана вто­ричная обмотка 2 из медного изолированного провода. Транс­форматоры тока имеют однофазное исполнении.

В РУ применяют ТТ классов точности 0,5; 1; 3.

Конструктивное исполнение ТТ весьма разнообразно. Различа­ют одно- и многовитковые ТТ. Среди одновитковых наибольшее распространение получили стержневые, шинные и встроенные ТТ.

Стержневые ТТ изготовляют на напряжение до 35 кВ и номи­нальный первичный ток от 400 до 1 500 А. В качестве примера на рис. 7.29 показан трансформатор типа ТПОЛ-10 (П — проходной, О — одновитковый, Л — с литой изоляцией) на номинальное напряжение 10 кВ. Первичная обмотка / выполнена в виде прямо­линейного стержня с зажимами на концах. На стержень поверх изоляции надеты два кольцевых магнитопровода 2 с вторичными обмотками. Магнитопроводы вместе с первичной и вторичной обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют монолит­ный блок З в виде проходного изолятора. Блок снабжен фланцем 4 из силумина с отверстиями под болты для крепления трансфор­матора. Зажимы 5 вторичных обмоток расположены на боковом приливе блока.

Шинные ТТ класса точности 0,5 изготовляют на напряжение до 20 кВ и номинальный первичный ток до 18 000 А. При таком большом токе целесообразно использовать в качестве первичной обмотки проводник (шину, пакет шин) соответствующей элект­роустановки. При этом устраняются зажимы первичной обмотки с контактными соединениями. В качестве примера на рис. 7.30 по­казан трансформатор тока типа ТШЛ-20 (Ш — шинный) на на­пряжение 20 кВ. Магнитопроводы 3 и 5 с вторичными обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют изоляционный блок 6, Блок соединен с основанием 4 и приливами 2для крепления тран­сформатора. Проходное отверстие (окно) трансформатора рассчи­тано на установку шин. Зажимы / вторичных обмоток расположе­ны над блоком 6.

Многовитковые ТТ изготовляют для всей шкалы номинальных напряжений на первичный номинальный ток силой 100... 1600 А.

Для напряжений 6... 10 кВ выпускают ТТ с эпоксидной изо­ляцией. На рис. 7.31, а показан ТТ типа ТПЛ-10 на напряжение

10 кВ.

Для напряжений 35...220 кВ изготовляют ТТ наружной уста­новки с масляной изоляцией типов ТФН, ТФНД (Ф — с фар­форовым кожухом, Н — для наружной установки, Д — с обмот­кой для релейной защиты) (рис. 7.31, б, в).

Схемы включения трансформаторов тока приведены на рис. 7.32.

Защита кабельных линий от однофазных замыканий на землю часто осуществляется с помощью трансформатора тока нулевой последовательности (типа ТНП или ТНП-Ш), имеющим кольце­образную или прямоугольную форму. Трансформатор (рис. 7.33) надевается на защищаемый кабель. К обмотке трансформатора под­ключается защитное реле КА.

Трансформатор напряжения (рис. 7.34) конструктивно во мно­гом похож на силовой трансформатор небольшой мощности для

Рис. 7.32. Схемы включения трансформаторов тока для измерения тока в одной (а), двух (б) и трех (в) фазах

той же ступени напряжения. Номинальное напряжение вторичных обмоток ТН составляет 100 В. Для установки в РУ используются ТН классов точности 0,5; 1 и 3.

Трансформаторы напряжения выпускаются на все стандартные напряжения от 0,5 до 500 кВ. Для напряжений до 3 кВ ТН выпол­няются сухими, для 6 кВ и выше — масляными. Трансформаторы на напряжение 35 кВ и выше изготовляют для наружной установ­ки. Схемы включения ТН приведены на рис. 7.35.

Напряжения проводов относительно земли используют для релейной защиты, а также для сигнализации об однофазных за­мыканиях в сетях, где повреждения этого вида не требуют авто­матического отключения и могут быть длительными (сети с изо­лированной нейтралью).

В схемах, приведенных на рис. 7.35, при отсутствии замыкания на землю вольтметры показывают фазное напряжение, а при за­мыкании на землю одной из фаз показание вольтметра этой фазы близко к нулю. Показания двух других вольтметров близки к зна­чениям линейных напряжений.

Трансформатор на рис. 7.35, г содержит две вторичные обмот­ки, одна из которых служит для измерений фазных и линейных напряжений. Вторая обмотка (а₁ х₁) соединена в разомкнутый треугольник, на концах которого напряжение равно нулю при нормальном состоянии сети, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктируемых в дополнительных обмотках, равна нулю.

При однофазном замыкании в сети на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение, соответствующее тройно­му напряжению нулевой последовательности.

Реле, подключенное к обмотке, подает сигнал о неисправности сети. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают таким образом, чтобы при замыкании в сети напряжение на ее зажимах составляло около 100 В.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте процесс гашения дуги при отключении цепи с

током.

2. Для чего предназначены и как устроены шинные конструкции, изо­ляторы, плавкие предохранители, разрядники, реакторы?

3. Как совместно используются в схеме отделитель и короткозамыка-

тель?

4. Охарактеризуйте типы выключателей на напряжение 6 (10) кВ.

5. Для чего предназначены и как устроены трансформаторы напряже­ния и тока?

6. Назовите конструктивные особенности роторов генераторов ГЭС и

тэс.

7. Как маркируют силовые трансформаторы?

8. Какие схемы и группы соединений бывают у обмоток силовых транс­форматоров?

9. Назовите коммутационные аппараты, используемые для отключе­ния тока короткого замыкания.

с

Рис. 7.35. Схемы включения трансформаторов напряжения:

а — трехфазного трехстержневога; 6 — двух однофазных; в — трех однофазных; г — трехфазного пятистержневого