Измерение нагрузки и потерь напряжения во вторичных цепях трансформаторов напряжения имеет существенные особенности. Измерение потерь напряжения во вторичных цепях затруднено по следующим причинам:
малое абсолютное значение потерь - от 0,2 до 3 В (0,2-3 %), что требует измерительных приборов на малые пределы измерения и высокого класса точности - не ниже 0,2 для цепей счетчиков и не ниже 0,5 для цепей защиты;
большое (несколько сотен метров) расстояние между трансформатором напряжения и местом установки измерительных приборов и реле;
возможность резкого изменения нагрузки на трансформаторе напряжения при срабатывании различных устройств релейной защиты и автоматики и трудность создания режима максимальной нагрузки на трансформаторе.
Если расстояние от трансформатора до реле или измерительных приборов невелико, то потери напряжения рекомендуется измерять по схеме рис. 1, где вольтметр показывает непосредственно значение потерь напряжения. Обычно длина кабелей от трансформаторов до первой сборки выводов в таких РУ невелика, и потерями напряжения в них можно пренебречь.
Второй вывод вольтметра подключается к сборке измерительных выводов на входе панели или непосредственно к выводам реле или приборов в зависимости от значения сопротивления проводов между реле и зажимами.
При больших расстояниях от трансформаторов напряжения до панелей защиты и измерительных приборов (например, в РУ 110-500 кВ) непосредственное измерение потерь напряжения выполнить трудно. Требуется прокладка проводов для вольтметра, кроме того, нельзя пренебрегать потерями напряжения в кабелях между трансформатором и его шкафом; вольтметр приходится включать на выводы трансформатора. Поэтому в таких случаях непосредственное измерение потерь напряжения рекомендуется заменять расчетом по результатам измерения нагрузки и определенному ранее сопротивлению цепей. Измерение нагрузки производится для каждого участка цепи, сопротивление которого измерялось ранее.
Наиболее нагруженная фаза определяется измерением тока во всех фазах. Любым способом измеряется угол между вектором тока наиболее нагруженной фазы и ее фазным напряжением или его cos ср. Так как абсолютное значение потерь напряжения мало по сравнению с номинальным напряжением, то угол между векторами напряжения на выводах трансформатора Uтн и напряжения в конце участка сети Uc (рис. 2) очень мал (около 2-3°).
Рис. 1. Схема измерения потерь напряжения
Если нагрузка питается только по двум фазам без нулевого провода, то угол измеряют между векторами тока и линейного напряжения. Потери напряжения в этом случае равны 2 IR cos φ.
Рис. 2. Векторная диаграмма для расчета потерь напряжения
Полные потери напряжения от трансформатора до наиболее удаленной панели можно считать равными сумме потерь напряжений на отдельных участках.
При двойной системе шин для случая перевода всей нагрузки на один трансформатор потери напряжения в основном кабеле (от трансформатора до щита) могут быть вычислены по результатам измерений для трансформаторов напряжения каждой системы шин путем геометрического суммирования векторов тока и определения нового угла ф для суммарного тока.
Для схемы разомкнутого треугольника при новом включении РУ искусственно создаются напряжение 3 U0 и полная нагрузка этой цепи и измеряется угол между векторами напряжения 3 UQ и тока в цепи 3 U0 трансформатора напряжения. Необходимо при этом учитывать разные значения напряжения 3 U0 при действительном замыкании на землю и его имитации и соответственно увеличивать при расчетах ток. Потери напряжения равны 2 IR cos φ. Если это выполнить невозможно, то потери напряжения определяются расчетным путем. Для этого следует измерить ток и угол между векторами тока и напряжения наиболее характерных нагрузок (обычно реле направления мощности разных типов) и по этим данным вычислить потери напряжения для суммарного тока и общего угла.
Одновременно с измерением потерь напряжения измеряется и нагрузка на трансформаторе во всех фазах и на выводах. Включение амперметра на схеме рис. 1 показано условно. Его следует включать в каждый кабель, подключенный к релейному щиту, или в первом от трансформатора шкафу так, чтобы он учитывал всю нагрузку трансформаторов напряжения. Если от шкафа отходит не один кабель, а два или три (например, отдельные кабели релейной защиты и счетчиков или измерительных приборов), то потери напряжения и нагрузка в каждом кабеле измеряются поочередно. Желательно иметь несколько одинаковых амперметров и включать их сразу во все фазы или выводы. Предел измерения подбирается по проектной нагрузке трансформатора напряжения или по его номинальному току, достаточен класс точности 0,5.
Нагрузка трансформатора напряжения обычно неравномерна и может изменяться в разных фазах по-разному при срабатывании различных устройств защиты и автоматики. В цепях измерительных приборов нагрузка обычно постоянная. Для цепей релейной защиты и автоматики необходимо измерять потери напряжения при максимальной нагрузке. Для этого тщательно анализируется поведение релейной защиты и автоматики при различных режимах работы сети, при КЗ и определяется режим, создающий максимальную нагрузку на трансформаторе напряжения. Необходимо учитывать и нагрузку других трансформаторов, для которых проверяемый трансформатор является резервным, и перевести эту нагрузку на него. При измерениях необходимо учитывать термическую стойкость кратковременно включаемых обмоток реле и производить измерения быстро.
Для схемы разомкнутого треугольника необходимо создать напряжение 3 U0. Проще всего это достигается исключением из схемы вторичной обмотки фазы А, как указано на рис. 2, а. Для трехфазных трансформаторов напряжения 3 U0 создается отключением и заземлением с первичной стороны одной фазы по рис. 2, б и в.
Следует учитывать, что напряжение 3 U0 в этом режиме для трехфазных трансформаторов напряжения составляет 33 В вместо 100 В.
