Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Содержание

1. Общая часть

Для того чтобы трансформатор напряжения (ТН) работал в требуемом классе точности, а также для выбора сечения жил контрольного кабеля в их вторичных цепях по потере напряжения в этих кабелях необходимо определять нагрузку ТН.

Для обеспечения работы трансформаторов напряжения (ТН) в требуемом классе точности, а также для выбора сечения соединительных проводов в их вторичных цепях по потере напряжения в этих проводах необходимо определять нагрузку ТН.

Потребление релейной и измерительной аппаратуры выражается в вольт-амперах (ВА). Для измерительных приборов оно равно Uном=100 В, а для реле – часто и при других величинах напряжения.

Когда нужно рассчитать потребление всей аппаратуры, которое включено на линейное напряжение, его нужно привести к напряжению 100 В, а аппаратуры включенной на фазное напряжение, — к напряжению 100√3 В. Если нужно пересчитать с другого напряжения на расчетное, производим по формуле:

Следует отметить, что на практике всегда имеется некоторая неравномерность нагрузки по отдельным фазам (обмоткам) трансформатора напряжения. При расчете нагрузки необходимо определить ее величину для наиболее загружено фазы трансформатора напряжения и сопоставить ее с мощностью применяемого трансформатора напряжения в требуемом классе точности.

В связи с тем, что точный расчет нагрузки весьма сложен в практических расчетах, допускается упрощение:

• суммирование потребляемой мощности производится арифметически, без учета разных коэффициентов мощности (cos φ) отдельных нагрузок.
• неравномерность нагрузки учитывается приближенно.

Применяя эти упрощения, мы создаем некоторый расчетный запас.

2. Методика определения вторичной нагрузки для основных вторичных обмоток трансформаторов напряжения

Для определения вторичной нагрузки трансформаторов напряжения необходимо определить величину вторичных токов нагрузки в цепях трансформаторов напряжения, так как нагрузка определяется произведением приложенного напряжения на этот ток. Для трехпроводных цепей напряжения используется расчетная схема и векторные диаграммы, приведенные на рис.1.

Рис.1 — Расчетная схема и векторные диаграммы для трехпроводных цепей напряжения:
а) расчетная схема; б) диаграмма линейных напряжений; в) линейные напряжения и токи нагрузки;
г) приближенное построение вектора тока нагрузки в фазе A

Для определения максимальной нагрузки трансформатора напряжения подсчитываются суммарные нагрузки Saв, Sвc, Sca, приведенные к линейным напряжениям согласно выражения (1).

Наиболее нагруженной фазой будет та, которой проходит наибольший ток.

Токи Iab, Ibc, Ica создаются линейными напряжениями Uaв, Uвc, Uca, показанными на рис.1 (б).

Для более наглядного рассмотрения диаграммы векторы тока и напряжения на рис.1 (в) перемещены так, что образуют симметричную звезду. Токи Iaв, Iвc, Ica показаны неравными, но отстающими от соответствующих им напряжений Uaв, Uвc, Uca на один и тот же угол φ=120 гр.
(это – допущение, так как в действительности эти углы не одинаковы).

3. Определение вторичных токов нагрузки в цепях трансформаторов напряжения

В соответствии с токораспределением, приведенным на рис.1 (а) İав = İо + İса, отсюда İа = İав – İса. Если бы ток İав был равен по величине току İса, то векторная разность этих токов была бы равна √3 İса (см. рис.1). Прибавив к вектору √3 İса разницу в величинах токов İав и İса (см. рис. 1 г), получим некоторый вектор İa, величина которого определяется по выражению: İa = √3 İса + (İав — İса) (2)

Приняв İa = Iа, можно приближенно по выражению (2) определить величину тока Iа. Аналогично можно определить тока Iв и Iс.

Заменяя в выражении (2) Iа на Iф – ток в любой фазе, Iав на Iмакс – больший на двух токов междуфазных нагрузок -, Iса на Iмин – меньший из этих двух токов -, получим общее выражение для определения тока нагрузки любой фазы трансформатора. Iф = √3 Iмин + (Iмакс. – Iмин.) = Iмакс. + 1,73*Iмин – Iмин или Iф = Iмакс. + 0,73*Iмин. (3)

4. Определение нагрузки Sнагр. трансформаторов напряжения при разных схемах соединения

4.1 При схеме соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду (рис.2)

Рис.2 — Схема соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду

Мощность нагрузки основных обмоток, соединенных в звезду, каждого из трансформаторов напряжения определяется по выражению:

• Uм.ф. – междуфазное напряжение, В;
• Iф – ток в любой фазе, А;

Подставив значение тока Iф из выражения (3), получим

• Sнагр. – мощность, которую потребляет от трансформатора напряжения любая из фаз междуфазной нагрузки вторичных цепей;
• Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей на двух междуфазных нагрузок.

4.2 При схеме соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник (рис.3)

Рис.3 — Схема соединения соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Мощность нагрузки каждого из трансформаторов напряжения определяется по выражению:

Подставив значение тока Iф из выражения (3), получим:

где:
Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей из двух междуфазных нагрузок, подключенных к данной фазе (а или с)

При равномерной нагрузке (одинаковый ток во всех трех фазах) Sмакс.м.ф= Sмин.м.ф.= Sм.ф.

При этом нагрузка на каждый трансформатор напряжения согласно выражения (7) Sн=1,73* Sм.ф.

Если ту же нагрузку (∑Sнагр.=3*Sм.ф.) равномерно распределить между фазами так, чтобы Sав= Sвс, а Sса=0, то нагрузка на каждый трансформатор напряжения составит половину всей нагрузки (∑Sнагр.=3*Sм.ф.).

В этом случае Sнагр.=0,5*3*Sм.ф.=1,5*Sм.ф.

Рис.4 — Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду с четырехпроводными вторичными цепями

В четырехпроводных вторичных цепях при наличии нагрузок, включенных на фазные напряжения, потребляемая ими мощность Sнагр.=Sм.ф., приведенная к фазному напряжению согласно выражению (1), должна суммироваться с мощностью междуфазной нагрузки Sнагр. соответствующих фаз. При этом полная мощность нагрузки любой из фаз основных вторичных обмоток трансформаторов напряжения определяется по выражению:

где:
Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей из двух междуфазных нагрузок.

5.Определение нагрузки для дополнительных обмоток трансформаторов напряжения

Нагрузка на дополнительные обмотки трансформаторов напряжения, соединенные по схеме разомкнутого треугольника, определяется расчетным потреблением реле и приборов, подсоединенных к этим обмоткам. Результаты расчета сопоставляются с допустимой мощностью соответствующего класса данного типа трансформатора напряжения. При подключении к дополнительным обмоткам только релейной аппаратуры требуется его работа в классе точности 3, а при подключении измерительных приборов в классе точности 0,2; 0,5.

6. Рекомендации по сопоставлению расчетной мощности нагрузки с мощностью применяемого типа трансформатора напряжения

На основании результатов расчета мощность загруженной фазы, подсчитанная по вышеприведенным выражениям (5, 7, 8), сопоставляется с мощностью применяемого типа трансформатора напряжения в требуемом классе точности.

В случае, если расчетная нагрузка превосходит допустимую для данного трансформатора напряжения в соответствующем классе точности, то необходимо предусмотреть возможность уменьшения нагрузки путем применения приборов с меньшим потреблением.

Если невозможно уменьшить расчетную нагрузку (реле и измерительные приборы), то следует рассмотреть возможность установки дополнительного трансформатора напряжения на отдельных присоединений.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье речь пойдет о токах к.з. которые нужно рассчитывать в сети напряжением до 1000 В. Как правило.

В предыдущей статье я рассматривал пример расчета токов металлического КЗ с учетом подпитки от.

В данной статье будет рассматриваться пример расчета уставок асинхронного двигателя с прямым пуском.

В данной статье речь пойдет о расчете активного и индуктивного сопротивления асинхронного двигателя до.

Основная масса литературы, касающейся выбора уставок современных дифференциальных защит.

Также бы рекомендовал при расчёте воспользоваться методикой изложенной МИ 3023-2006, поскольку зачастую на небольших объектах обмотки ТН оказываются недогруженными и необходимо устанавливать догрузочные резисторы.

Здравствуйте! Да, есть такая проблема с ТН когда нагрузка не большая. Спасибо за методику, нужно будет посмотреть.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Проверим по вторичной нагрузке наиболее загруженный трансформатор тока. (рис. 12.1 )

Рисунок 12.1 — Схема включения измерительных приборов ТСН

Расчёт вторичной нагрузки трансформатора тока приведён в таблице 11.10

Таблица 12.6 — Расчёт вторичной нагрузки трансформатора тока на ТСН

Нагрузка, В×А, фазы

Счётчик активной энергии

Датчик активной мощности

Общее сопротивление приборов:

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока ТШЛК-10-3000/5 в класс точности 0.5 составляет 0.8 Ом [1,табл. 5.9] . Сопротивление контактов принимаем 0.1 Ом. Тогда сопротивление проводов:

Принимая длину соединительных проводов с медными жилами 50 м, определяем их сечение:

Выбираем контрольный кабель с жилами сечением 2,5 мм 2 – минимальное сечение по ПУЭ.

12.1.6 Выбор трансформаторов тока в цепи генератора по вторичной нагрузке

Таблица перечня приборов, подключаемых в цепь турбогенератора.

Измерительный трансформатор тока, устанавливаемый в цепи генератора, в соответствии с заданием, необходимо проверить, помимо всех прочих условий, на условие допустимой вторичной нагрузки. Для вычисления сопротивления вторичной нагрузки трансформатора тока составим таблицу приборов, подключаемых к трансформатору тока (таблица 12.11). Схема включения измерительных приборов приведена на рисунке 12.2.

Таблица 12.7 — Контрольно – измерительные приборы в цепи генератора

Место установки приборов

Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, варметр, счётчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности. Регистрирующие приборы: ваттметр, амперметр и вольтметр.

Амперметр, вольтметр. Вольтметр в цепи основного и резервного возбудителей. Регистрирующий амперметр.

Рисунок 12.2 — Схема включения измерительных приборов генератора

Составим таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока (табл. 12.8)

Таблица 12.8 — Вторичная нагрузка трансформаторов тока

По устройству трансформаторы напряжения не отличаются от силовых понижающих трансформаторов. Нормальным режимом работы вторичной ‘обмотки трансформатора напряжения является режим холостого хода.

Параметры трансформаторов напряжения

Номинальное первичное напряжение — напряжение сети, на которое рассчитана изоляция трансформатора;

— номинальное вторичное напряжение — стандартизированное значение, равное — 100 В;

— номинальный коэффициент трансформации — отношение первичного и вторичного номинальных напряжений;

— класс точности трансформатора, равный относительной погрешности по напряжению, характеризует обеспечиваемую данным трансформатором точность преобразования. Допустимые для каждого класса погрешности по напряжению и углу погрешности указаны в таблице на стенде.

Выпускают трансформаторы напряжения классов 0,2; 0,5; 1; 3. Для каждого класса точности в соответствии с ГОСТ установлена номинальная мощность трансформатора — Sном, при которой его погрешность при номинальном первичном напряжении не превышает допустимого значения. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения равна полной мощности внешней цепи при номинальном вторичном напряжении. Поскольку с увеличением вторичной нагрузки погрешности возрастают, более высокому классу точности трансформатора соответствует меньшая номинальная мощность.

Конструкция трансформаторов напряжения

Выпускают однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения. Однофазные трансформаторы применяют в электроустановках 35 кВ и вше, трехфазные — в установках до 20 кВ. Трехфазные трансформаторы с одной вторичной обмоткой выполняют на трехстержневых сердечниках; с двумя вторичными обмотками — на пятистержневых сердечниках.

Кроме того, особенности конструкции трансформаторов напряжения определяются следующими факторами:

а) родом установки — наружная, внутренняя;

б) видом изоляции — сухие, масляные, с литой изоляцией;

в) числом ступеней — одноступенчатые, каскадные. Система обозначения трансформаторов тока аналогичная существующей для трансформаторов тока, при этом на первом месте ставится буква Н — трансформатор напряжения.

Вид изоляции трансформаторов напряжения определяется главным образом номинальным напряжением: до 10 кВ применяют литую (эпоксидную) изоляцию; до 35 кВ — масляную (в металлическом баке); на напряжения 110-500 кВ — маслонаполненные фарфоровые кожухи.

На стенде установлен трансформатор напряжения с литой изоляцией НОЛ.08 на номинальное напряжение 6 кВ, классы точности 0,5; 1; 3 при номинальной мощности соответственно 50; 75; 200 ВА.

Трансформатор напряжения НОЛ.08 — однофазный двухобмоточный, с незаземленными выводами первичной обмотки, конструктивно представляет собой монолитный блок с залитыми компаундом обмотками и магнитопроводом. Магнитопровод стержневого типа, разрезной, С-образный из шихтованной трансформаторной стали. Обмотки расположены на магнитопроводе концентрически. Сверху расположена первичная обмотка, состоящая из двух секций.

Последние витки секций соединены с выводами высокого напряжения. Поверх каждой секции уложены электрически соединенные с выводами высокого напряжения первичной обмотки экраны из алюминиевой фольги, выравнивающие напряженность электрического поля. В основании литого блока залиты втулки с резьбой для установки трансформатора.

Маслонаполненные трансформаторы напряжения в стальных баках (кожухах) изготавливают однофазными (НОМ) и трехфазными НТМК, НТМИ).

На стенде смонтирован (без кожуха) трансформатор напряжения НОМ-6 на напряжение б кВ для внутренней установки. Магнитопровод трансформатора броневого типа прикреплен к крышке металлического кожуха. На крышке размещены проходные изоляторы вводов первичной и вторичной обмоток, пробка с дыхательным отверстием для доливки трансформаторного масла. Обмотка первичного напряжения состоит из двух катушек, соединенных последовательно, и имеет два электростатических экрана.

В лаборатории представлены трансформаторы трехфазные масляные НТМК-10 и НТМИ-6.

Сердечник трансформатора напряжения типа НТМК трехстержневой. На каждом стержне размещены обмотки высшего и низшего напряжения одной из фаз. Схема соединения обмоток — звезда с выведенной нулевой точкой.

В трансформаторе типа НТМК корректируется угловая погрешность путем последовательного включения с обмотками высшего напряжения компенсационных обмоток, расположенных на стержнях других фаз. Компенсационные обмотки имеют примерно в 10 раз меньше витков. Коррекция угловой погрешности осуществляется за счет добавочной ЭДС корректирующей обмотки и поворота векторов напряжений вторичной обмотки на угол компенсации.

Трансформатор напряжения внутренней установки НТМИ-6 предназначен для измерения в сети с изолированной иди резонансно заземленной нейтраль фазных и линейных напряжений, а также напряжений нулевой последовательности. Трансформатор НТМИ-6 выполнен в виде группы однофазных трансформаторов напряжения, размещенных в общем маслонаполненном кожухе. Каждый из однофазных трансформаторов имеет магнитопровод броневого типа на фазном стержне которого размещены концентрически три обмотки – две вторичные и одна первичная. Первичные обмотки соединены в звезду, нейтральная точка которой также имеет вывод. Как правило, ее заземляют, что позволяет измерять фазные напряжения относительно земли. Основные вторичные обмотки соединены в звезду с выведенной нулевой точкой и предназначены для присоединения измерительных приборов, в том числе вольтметров контроля изоляции (см. схему на стенде) и реле. Дополнительные вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник и имеют два вывода.

В нормальном режиме напряжение на зажимах этой обмотки равно нулю. При замыкании на землю напряжение становится равным утроенному напряжению нулевой последовательности. С помощью реле напряжения, подключенного к зажимам дополнительной вторичной обмотки трансформатора типа НТМИ (см. схему на стенде), осуществляется сигнализация замыканий на землю.

На стенде смонтирована схема контроля изоляции с помощью трех вольтметров в сетях с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью. В нормальном режиме, т.е. при отсутствии замыкания на землю, напряжения всех фаз относительно земли, измеряемые вольтметрами (или одним переключаемым вольтметром), равны фазному напряжению. При замыкании одной из фаз на землю напряжение поврежденной фазы относительно земли равно нулю, а напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются до значения линейного напряжения. На стенде в схеме контроля изоляции одним переключателем осуществляется переключение вольтметра последовательно на все линейные напряжения, затем на все фазные относительно земли. Другим переключателей устанавливается либо нормальный режим (при одинаковых активных сопротивлениях изоляции и емкостях всех фаз), либо аварийные режимы при замыкании одной из фаз на землю. В аварийном режиме действуют звуковая и световая сигнализация.

Рабочее задание

1. Изучите конструкции представленных на стенде измерительных трансформаторов.

2. Дайте расшифровку условных обозначений трансформаторов, указанных в табл.5.2.

Номер бригады
Тип трансформаторов	НОМ-6 ТВ-35	НОЛ-08 ТПОЛ-10	НТМИ-6 ТФН-11О	НОМ-10 ТЗЛМ	НТМИ-10 ТШОЛ-10	НТМК-10 ТПЛ-10

3. Выполните эскизы препарированных измерительных трансформаторов, представленных на стенде: ТПОЛ-10, ТПЛ-10, НОМ-6 (по указанию преподавателя).

4. Постройте зависимость погрешности трансформаторов НОЛ-08, НТМИ-6 от мощности нагрузки (по техническим данным трансформаторов, представленным в виде таблиц на стенде).

5. Используя схему "Контроль изоляции", проведите измерения линейных и фазных напряжений в нормальном режиме и при замыкании одной из фаз на землю. Результаты измерений включите в ответ. Постройте векторную диаграмму напряжений при замыкании на землю фазы А, В или С (по указанию преподавателя).

6. Выполните задание, указанное в раздаточном материале.

Контрольные вопросы

1. На какие номинальные вторичные токи и напряжения выполняют измерительные трансформаторы?

2. Как зависит погрешность измерительного трансформатора от нагрузки?

3. Какие виды изоляционных материалов применяются при изготовлении измерительных трансформаторов?

4. С какой целью некоторые типы трансформаторов тока (например, ТПОЛ-10, ТПЛ-10 и др.) выполняют с двумя магнитопроводами и почему обычно их сечения различны?

5. Как маркируют зажимы первичных и вторичных обмоток измерительных трансформаторов?

6. Объяснить физику процесса возникновения сверхвысокого напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока при ее размыкании.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9399 — | 7312 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно