2.4. Измерительные трансформаторы напряжения

К измерительным органам релейной защиты напряжение подводится от первичных измерительных преобразователей напряжения. Они, как и первичные измерительные преобразователи тока, обеспечивают изоляцию цепей напряжения измерительных органов релейной защиты от высокого напряжения и позволяют независимо от номинального первичного напряжения получить стандартное значение номинального вторичного напряжения 100 В. Распространенный вид первичного измерительного преобразователя напряжения - измерительный трансформатор напряжения (ТН).

Особенностью измерительного ТН является режим близкий к холостому ходу его вторичной цепи (рис. 2.3,а). Первичная обмотка ТН с числом витков включается на напряжение сети . Под воздействием напряжения по обмотке проходит намагничивающий ток , создающий в магнитопроводе магнитный поток . Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной и вторичной обмотках ЭДС с действующими значениями соответственно и .

Откуда получаем следующее отношение: .

Отношение называется коэффициентом трансформации ТН и обозначается . В режиме холостого хода ток , а ток в первичной обмотке . При этом и напряжение незначительно отличается от ЭДС . Следовательно, .

Работа ТН с нагрузкой (в виде, например, реле напряжения KV) сопровождается прохождением тока и увеличением (по сравнению с холостым ходом) тока (рис. 2.3,б). Эти токи создают падение напряжения в первичной и вторичной обмотках, вследствие чего . Из векторной диаграммы (рис. 2.3,в) следует, что вторичное напряжение отличается от приведенного первичного по значению на и по фазе на угол . Поэтому ТН имеет две погрешности: погрешность напряжения в %

,

или вследствие незначительного значения угла 

,

Рис. 2.3. Однофазный измерительный трансформатор напряжения (а), схема замещения (б) и векторная диаграмма (в)

и угловую погрешность, которая определяется углом  между векторами напряжений и .

Значения погрешностей ТН определяются падением напряжения , которое увеличивается с ростом вторичной нагрузки (тока ), поэтому, как уже отмечалось, нормальным режимом работы ТН является режим, близкий к холостому ходу.

В условиях эксплуатации ТН может работать с различными погрешностями. В зависимости от погрешностей установлены четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1; 3, которые соответствуют погрешностям напряжения в процентах. Номинальная мощность ТН отнесена к определенному классу точности. Однако по условию нагрева он может допускать перегрузки в несколько раз, выходя при этом из заданного класса точности. Начала и концы обмоток ТН маркируются в соответствии с правилом, изложенным при рассмотрении ТТ. При этом напряжения и , направленные одинаково от одноименных концов обмоток (см. рис. 2.3,а и б), совпадают по фазе, если пренебречь падениями напряжения в обмотках ТН. Принято обозначать: А - начало первичной обмотки, а - начало вторичной обмотки; X - конец первичной обмотки, х - конец вторичной обмотки.