Transformadors de tensió d'instrument
Finalitat i principi de funcionament del transformador de tensió
El transformador de tensió de mesura s'utilitza per reduir l'alta tensió subministrada a les instal·lacions de CA a comptadors i relés de protecció i automatització.
Una connexió directa d'alta tensió requeriria dispositius i relés molt feixucs per la necessitat d'implementar-los amb aïllament d'alta tensió. La producció i l'ús d'aquests equips és pràcticament impossible, especialment a tensions de 35 kV i superiors.
L'ús de transformadors de tensió permet l'ús d'aparells de mesura estàndard per mesurar l'alta tensió, ampliant els seus límits de mesura; Les bobines de relé connectades mitjançant transformadors de tensió també poden tenir versions estàndard.
A més, el transformador de tensió aïlla (separa) els aparells de mesura i els relés de l'alta tensió, garantint així la seguretat del seu servei.
Els transformadors de tensió s'utilitzen àmpliament en instal·lacions elèctriques d'alta tensió, la precisió depèn del seu funcionament mesures elèctriques i la mesura de l'electricitat, així com la fiabilitat de la protecció de relés i l'automatització d'emergències.
El transformador de tensió de mesura, segons el principi de disseny, no difereix transformador reductor de la font d'alimentació... Consta d'un nucli d'acer format per plaques de xapa d'acer elèctrica, un bobinatge primari i un o dos bobinatges secundaris.
A la fig. La figura 1a mostra un esquema esquemàtic d'un transformador de tensió amb un sol bobinatge secundari. S'aplica una alta tensió U1 al bobinatge primari i un dispositiu de mesura es connecta a la tensió secundària U2. L'inici dels enrotllaments primaris i secundaris està marcat amb les lletres A i a, els extrems amb X i x. Aquestes designacions solen aplicar-se al cos del transformador de tensió al costat dels terminals dels seus bobinatges.
La relació entre la tensió nominal del primari i la tensió nominal del secundari s'anomena tensió nominal. factor de transformació transformador de tensió Kn = U1nom / U2nom
Arròs. 1. Esquema i diagrama vectorial del transformador de tensió: a — diagrama, b — diagrama vectorial de voltatge, c — diagrama vectorial de voltatge
Quan un transformador de tensió funciona sense errors, les seves tensions primàries i secundàries coincideixen en fase i la relació dels seus valors és igual a Kn. Amb un factor de transformació Kn = 1 tensió U2= U1 (Fig. 1, c).
Llegenda: H — un terminal està connectat a terra; O - monofàsica; T - trifàsica; K — cascada o amb bobina de compensació; F — s aïllament exterior de porcellana; M — oli; C - sec (amb aïllament d'aire); E — capacitiva; D és un divisor.
Els terminals del bobinat primari (HV) estan etiquetats amb A, X per als transformadors monofàsics i A, B, C, N per als transformadors trifàsics. Els terminals principals del bobinatge secundari (LV) estan marcats respectivament a, x i a, b, c, N, terminals del bobinatge secundari secundari — ad techend.
Al principi, els bobinats primari i secundari estan connectats als terminals A, B, C i a, b, c respectivament. Els bobinatges secundaris principals solen estar connectats en estrella (grup de connexió 0), addicionals, segons l'esquema delta obert. Com sabeu, durant el funcionament normal de la xarxa, la tensió als terminals del bobinatge addicional és propera a zero (tensió desequilibrada Unb = 1 - 3 V), i per a fallades a terra és igual a tres vegades el valor de la tensió 3UО amb fase UО de seqüència zero.
En una xarxa amb un neutre posat a terra, el valor màxim és 3U0 igual a la tensió de fase, amb tensió de tensió trifàsica aïllada. En conseqüència, es realitzen bobinatges addicionals de tensió nominal Unom = 100 V i 100/3 V.
La tensió nominal TV és el seu bobinatge primari de tensió nominal; aquest valor pot diferir de la classe d'aïllament. S'assumeix que la tensió nominal del bobinatge secundari és de 100, 100/3 i 100/3 V. Normalment, els transformadors de tensió funcionen en mode sense càrrega.
Transformadors de tensió d'instrument amb dos bobinatges secundaris
Els transformadors de tensió amb dos bobinatges secundaris, a més d'alimentar comptadors i relés, estan dissenyats per fer funcionar dispositius de senyalització de falla a terra en una xarxa amb un neutre aïllat o per a la protecció de falla a terra en una xarxa amb un neutre posat a terra.
A la Fig. 2, a. Els terminals del segon bobinat (addicional), utilitzats per a la senyalització o protecció en cas de fallades a terra, estan etiquetats amb ad i xd.
A la fig. La figura 2.6 mostra un esquema de la inclusió de tres d'aquests transformadors de tensió en una xarxa trifàsica. Els bobinatges primari i secundari principal estan connectats en estrella. El neutre del bobinatge primari està connectat a terra. Es poden aplicar tres fases i neutre als comptadors i relés dels bobinats secundaris principals. Els bobinatges secundaris addicionals estan connectats en delta obert. A partir d'aquests, la suma de les tensions de fase de les tres fases s'alimenta als dispositius de senyalització o de protecció.
En el funcionament normal de la xarxa a la qual està connectat el transformador de tensió, aquesta suma vectorial és zero. Això es pot veure en els diagrames vectorials de la fig. 2, c, on Ua, Vb i Uc són els vectors de les tensions de fase aplicades als bobinats primaris, i Uad, Ubd i Ucd — vectors de tensió dels bobinats addicionals primaris i secundaris. tensions dels bobinats addicionals secundaris, coincidents en direcció amb els vectors dels bobinats primaris corresponents (igual que a la figura 1, c).
Arròs. 2. Transformador de tensió amb dos bobinatges secundaris. a — diagrama; b — inclusió en un circuit trifàsic; c — diagrama vectorial
La suma dels vectors Uad, Ubd i Ucd s'obtenen combinant-los segons l'esquema de connexió de bobinatges addicionals, mentre que se suposa que les fletxes dels vectors de les tensions tant primàries com secundàries corresponen a l'inici dels bobinats del transformador.
La tensió resultant 3U0 entre el final del bobinatge de la fase C i l'inici del bobinatge de la fase A del diagrama és zero.
En condicions reals, normalment hi ha una tensió de desequilibri insignificant a la sortida d'un delta obert, que no supera el 2 al 3% de la tensió nominal. Aquest desequilibri es crea per la sempre present lleugera asimetria de les tensions de fase secundària i una lleugera desviació de la forma de la seva corba respecte a la sinusoide.
La tensió que garanteix el funcionament fiable dels relés aplicats al circuit delta obert apareix només en cas de fallades a terra al costat del bobinat primari del transformador de tensió. Com que les fallades a terra s'associen amb el pas del corrent pel neutre, la tensió resultant a la sortida del delta obert segons el mètode de components simètrics s'anomena tensió de seqüència zero i es denota 3U0. En aquesta notació, el número 3 indica que la tensió en aquest circuit és la suma de tres fases. La designació 3U0 també fa referència al circuit de sortida delta obert aplicat al relé d'alarma o protecció (Fig. 2.6).
Arròs. 3. Esquemes vectorials de les tensions dels bobinatges addicionals primaris i secundaris amb falla a terra monofàsica: a — en una xarxa amb un neutre posat a terra, b — en una xarxa amb un neutre aïllat.
La tensió 3U0 té el valor més alt per a una falla a terra monofàsica.Cal tenir en compte que el valor màxim de la tensió 3U0 en una xarxa amb neutre aïllat és molt més gran que en una xarxa amb neutre posat a terra.
Esquemes generals de commutació dels transformadors de tensió
L'esquema més senzill amb un transformador de tensió monofàsicmostrat a la fig. 1, a, s'utilitza quan s'engeguen armaris de motor i en punts de commutació de 6-10 kV per encendre el voltímetre i el relé de tensió del dispositiu AVR.
La figura 4 mostra els esquemes de connexió dels transformadors de tensió monofàsics d'un bobinat per a l'alimentació de circuits secundaris trifàsics. Un grup de transformadors monofàsics de tres estrelles que es mostra a la Fig. 4, a, s'utilitza per alimentar aparells de mesura, aparells de mesura i voltímetres per a la vigilància de l'aïllament en instal·lacions elèctriques de 0,5-10 kV amb xarxa neutra aïllada i no ramificada, on no es requereix la senyalització de l'ocurrència de presa de terra monofàsica.
Per detectar "terra" en aquests voltímetres, han de mostrar la magnitud de les tensions primàries entre les fases i la terra (vegeu el diagrama vectorial de la figura 3.6). Per a això, es posa a terra el neutre dels bobinats d'alta tensió i els voltímetres es connecten a les tensions de la fase secundària.
Atès que en el cas de fallades a terra monofàsiques, els transformadors de tensió es poden alimentar durant molt de temps, la seva tensió nominal ha de coincidir amb la primera tensió de línia a línia. Com a resultat, en mode normal, quan funciona a tensió de fase, la potència de cada transformador, i per tant de tot el grup, disminueix una vegada √3. Com que el circuit té zero bobinatges secundaris connectats a terra, s'instal·len fusibles secundaris a les tres fases. .
Arròs. 4.Esquemes de connexió de transformadors de mesura de tensió monofàsics amb un bobinatge secundari: a — circuit estrella-estrella per a instal·lacions elèctriques de 0,5 — 10 kV amb zero aïllat, b — circuit en triangle obert per a instal·lacions elèctriques 0,38 — 10 kV, c — el mateix per instal·lacions elèctriques 6 — 35 kV, d — inclusió de transformadors de tensió 6 — 18 kV segons l'esquema en estrella triangular per alimentar els dispositius ARV de màquines síncrones.
A la fig. 4.6 i els transformadors de tensió dissenyats per alimentar aparells de mesura, comptadors i relés connectats a tensió fase-fase estan connectats en un circuit delta obert. Aquest esquema proporciona una tensió simètrica entre les línies Uab, Ubc, U°Ca quan funcionen transformadors de tensió amb qualsevol classe de precisió.
La funció del circuit delta obert és un ús insuficient de la potència dels transformadors, perquè la potència d'aquest grup de dos transformadors és inferior a la potència d'un grup de tres transformadors connectats en un triangle complet no en 1,5 vegades, sinó en √3. una vegada.
El diagrama de la fig. 4, b s'utilitza per alimentar circuits de tensió no ramificats d'instal·lacions elèctriques 0,38 -10 kV, que permet instal·lar directament la presa de terra dels circuits secundaris al transformador de tensió.
En els circuits secundaris del circuit mostrat a la fig. 4, c, en lloc de fusibles, s'instal·la un disjuntor bipolar, quan s'activa, el contacte del bloc tanca el circuit de senyal «interrupció de tensió»... La posada a terra dels bobinatges secundaris es realitza a l'apantallament en fase B, que a més està connectada a terra directament al transformador de tensió mitjançant un fusible de fallada.L'interruptor assegura la desconnexió dels circuits secundaris del transformador de tensió amb un trencament visible. Aquest esquema s'utilitza en instal·lacions elèctriques de 6 a 35 kV quan s'alimenten circuits secundaris ramificats de dos o més transformadors de tensió.
A la fig. Els transformadors de tensió 4, g estan connectats segons el circuit delta - estrella, proporcionant una tensió a la línia secundària U = 173 V, que és necessària per alimentar dispositius de control automàtic d'excitació (ARV) de generadors i compensadors síncrons. Per augmentar la fiabilitat del funcionament de l'ARV, no s'instal·len fusibles als circuits secundaris, cosa que està permès PUE per a circuits de tensió no ramificats.
Vegeu també: Esquemes de connexió de transformadors de tensió de mesura