а) Общие положения и способы включения измерительных приборов
Схемы измерительных пультов состоят из отдельных элементных схем измерения тока, напряжения, активной мощности и частоты '. В зависимости от мощности испытываемых трансформаторов и программы выпуска применяются различные способы измерений с разным количеством измерительных приборов.
Измерение напряжения всегда выполняется одним вольтметром с переключением его по фазам. Применение одного вольтметра удобнее для снятия показаний, так как оператор ведет наблюдение за одним прибором и переключает его одним ключом. Обычно измеряют линейные напряжения. Измерение фазных напряжений может потребоваться в отдельных случаях, например при опыте холостого хода трехфазных трансформаторов с обмоткой НН, соединенной в звезду, или при пофазном измерении потерь трехфазных трансформаторов по схеме трех ваттметров.
Измерение тока по фазам удобней производить тремя амперметрами, так как значения токов должны быть занесены в протокол испытаний и, кроме того, испытатель имеет возможность видеть одновременно распределение токов по всем фазам для суждения о качестве испытываемого трансформатора.
Измерение активной мощности (потерь) производится обычно двумя приборами по методу двух ваттметров.
При измерении потерь холостого хода и короткого замыкания трансформаторов 1—6-го габаритов cos φ нагрузки может быть очень мал, поэтому измерение активной мощности рекомендуется производить по схеме трех ваттметров с применением малокосинусных ваттметров.
Для измерения потерь по методу двух ваттметров можно также применять малокосинусный ваттметр, однако при этом постоянная прибора должна быть выбрана с расчетом на полное отклонение стрелки при cos φ=0,6. При таком включении точность измерения будет большей, чем при измерении обычным ваттметром для cos φн=l.
Наряду с приведенными принципами измерения могут быть применены и упрощенные схемы измерений тока и мощности меньшим количеством приборов.
Упрощенные схемы применяются при контрольных испытаниях трансформаторов малой и средней мощности, на ремонтных заводах и т. п. В упрощенной схеме для измерений при опытах холостого хода и короткого замыкания устанавливаются три прибора: последовательно соединенные амперметр и ваттметр, переключаемые по фазам А и С, и один амперметр в фазе В.
При составлении схем необходимо применять возможно меньшее количество ключей управления, а схему составлять с наименьшим числом переключений и подсоединений к переходным клеммникам. При несоблюдении этих положений увеличивается переходное сопротивление в цепях измерения, уменьшается точность измерения, в особенности при измерении тока и активной мощности.
Применяются следующие схемы включения приборов в цепи тока и напряжения:
- непосредственное включение (рис. 8-7,а);
- полукосвенное включение, когда измерение тока производится через трансформаторы тока, а напряжение измеряется непосредственно, или наоборот (рис. 8-7,б);
- косвенное включение, когда измерение тока, напряжения и мощности выполняется через измерительные трансформаторы (рис. 8-7,в).
Наиболее точным является измерение с непосредственным включением приборов, так как при этом исключаются погрешности измерительных трансформаторов.
Непосредственное включение приборов применяется при контрольных испытаниях трансформаторов для измерения потерь холостого хода при малом напряжении (ГОСТ 401-65) и для опыта короткого замыкания при малом токе (ГОСТ 3484-65).
Полукосвенное включение приборов применяется при испытании трансформаторов 1—2-го габаритов, когда измеряемые напряжения не превосходят пределов измерения вольтметра и ваттметра. При этом токовые цепи приборов, как правило, включаются через трансформаторы тока.
Рис. 8-7. Схемы включения измерительных приборов.
а — непосредственное; б — полукосвенное; в — косвенное; Т — трансформатор испытываемый; 1—3 ТТ и 1—2ΤΗ— то же измерительные; V — вольтметр; А — амперметр; W — ваттметр.
Рис. 8-8. Непосредственное измерение напряжения однофазной сети.
V — вольтметр; 1—2П — предохранители; КУ — ключ типа КФ-44/ПIV-8с.
Рис. 8-9. Непосредственное измерение напряжения трехфазной сети.
V — вольтметр; 1-3Π — предохранители; КУ — ключ типа КФ-55/ПIV-8С.
Косвенное включение приборов применяется при испытании трансформаторов 3—6-го габаритов, когда измеряемые токи и напряжения превосходят пределы измерительных приборов.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения могут быть установлены в двух или трех фазах.
На испытательных станциях трансформаторов 1—3-го габаритов обычно применяется установка двух трансформаторов напряжения для измерения трех линейных напряжений по схеме открытого треугольника и двух трансформаторов тока с измерением тока в третьей фазе по геометрической сумме токов двух других фаз.
В измерительных устройствах для испытательных станций трансформаторов 4—6-го габаритов необходимо устанавливать трансформаторы тока и напряжения в трех фазах для измерения активной мощности (потерь) по схеме трех ваттметров. Это рекомендуется сделать и на испытательных станциях трансформаторов 1—3-го габаритов, так как при опыте холостого хода трансформаторов коэффициент мощности может доходить до cos φ0=0,06 (§ 7-3,а).
На испытательных станциях обычно устанавливают не более двух комплектов многопредельных трансформаторов напряжения. Количество комплектов трансформаторов тока зависит от требуемых пределов измерения и типа выбранных трансформаторов и может доходить до восьми комплектов при установке однопредельных трансформаторов тока.
б) Схемы измерения напряжения
На рис. 8-8 показана схема непосредственного измерения вольтметром напряжения сети. Подключение вольтметра V к сети производится ключом КУ, имеющим два фиксированных положения. Включение вольтметра происходит при повороте рукоятки на 45° по часовой стрелке.
Рис. 8-10. Непосредственное измерение напряжения трехфазной сети с «нулем».
V — вольтметр; 1—3П — предохранители; КУ — ключ типа КФ-4455 6a6a/ПIV-8c.
Рис. 8-11. Косвенное измерение напряжения однофазной сети.
ТН — трансформатор напряжения типа И-510; V — вольтметр; КУ — ключ управления типа КФ-4455/ПIV-8с.
На рис. 8-9 приведена схема измерения линейных напряжений одним вольтметром при помощи ключа с тремя фиксированными положениями через 90°.
Схема применяется для измерения линейных напряжений при опытах холостого хода и короткого замыкания и при определении линейною коэффициента трансформации.
На рис. 8-10 показана схема и диаграмма ключа для измерения линейных и фазных напряжений в трехфазной цепи с «нулем», применяемая для тех же целей, что и схема на рис. 8-9.
На I—III положениях вольтметр измеряет линейные напряжения АС, ВС и АВ. На IV положении вольтметр отключен, а на V—VII положениях вольтметр измеряет фазные напряжения АО, ВО, СО.
На рис. 8-11 приведена схема измерения однофазного напряжения через многопредельный трансформатор напряжения TH.
Ключ КУ имеет четыре фиксированных положения. На положении I вольтметр отключен, на положении II коэффициент — трансформации TH— 15/0,1 кВ·, на положении III — 10/0,1 кВ и на положении IV — 6—3/0,1 кВ.
На рис. 8-12 и 8-13 показаны схемы измерения с двумя комплектами трансформаторов напряжения, включенных по схеме «открытого треугольника» (рис. 8-12) и по схеме «звезда» с нулем (рис. 8-13). Выходные провода от ключей КУ (а, b, с, о на рис. 8-12 и 8-13) подключаются к вольтметровым переключателям (рис. 8-9 и 8-10). При напряжениях свыше 380 в применяется ключ УП5300.
г) Схемы коммутации вторичных цепей трансформаторов тока
На рис. 8-14,а показана схема включения амперметров А на одну группу трансформаторов тока ТТ при помощи ключа 1КУ типа КФ 888/IV-8C с двумя фиксированными положениями: I — трансформаторы тока зашунтированы, II — амперметры включены на вторичные обмотки трансформаторов.
На рис. 8-14,б показана схема измерения тока одним амперметром А, переключаемым на разные фазы при помощи ключа 2КУ типа КФ 8788/П1У-8с с четырьмя фиксированными положениями: I — трансформаторы тока зашунтированы, II—III—IV — амперметр А включается поочередно на фазы А, В и С.
Рис. 8-12. Включение двух групп трансформаторов напряжения по схеме открытого треугольника типа УТН-1 и И-510.
КУ — ключ типа УП-5314-Н20; Л и П - левые и правые контакты ключа.
Рис. 8-13. Включение двух групп трансформаторов напряжения УТН-1 и И-510 по схеме звезда.
КУ — ключ типа УП-5316-Н145
Рис. 8-14. Косвенное включение амперметров в трехфазную сеть.
При измерении тока на одной фазе трансформаторы тока двух других фаз зашунтированы, включение амперметров происходит без разрыва цепи вторичной обмотки трансформатора тока.
На рис. 8-15 приведена схема включения трех амперметров 1Α, 2А и ЗА на две группы трансформаторов тока 1TT и 2ТТ.
В силовую часть схемы включается по мере необходимости первичная обмотка трансформатора 1TT или 2ТТ, а ключ КУ типа КФ 888888/ПIV-8c включает вторичные обмотки соответствующих трансформаторов на приборы. При большом количестве трансформаторов тока ключи КУ ставятся на каждую пару групп трансформаторов тока непосредственно в распределительном устройстве высокого напряжения. Это делается для того, чтобы избежать ошибочных переключений между первичной и вторичной обмотками трансформаторов тока. При этом концы проводов, идущих к амперметрам, подводятся к ключу (рис. 8-14,а или б), установленному на пульте, которым уже производится включение амперметров.
Рис. 8-15. Косвенное включение амперметров на две группы трансформаторов тока.
КУ — ключ типа КФ-888888/ПlV-8c, а — измерение тремя амперметрами; б — измерение одним амперметром.
Рис. 8-16. Переключение вторичных обмоток трансформаторов тока типа ТЛЛ-35. а — элементная схема; б — диаграммы ключей.
1КУ — ключ типа КФ-8886а55/П1У-8с; 2 — 4КУ — то жe типа КФ-5454/ПIV-8С.
Рис. 8-17. Измерение активной мощности и тока в трехфазной сети при косвенном включении приборов.
а — одним ваттметром и одним амперметром; б — одним ваттметром и двумя амперметрами; ИТ — испытываемый трансформатор; 1КУ — ключ типа КФ-88844/ГПУ-8с; 2КУ — то же типа КФ-77444/ПIV-8с.
На рис. 8-16 показаны элементная схема и диаграммы ключей для переключения вторичных обмоток многопредельных трансформаторов тока 1—3ТТ типа ТЛЛ-35 с малыми погрешностями. Эти трансформаторы в отличие от обычных имеют отдельные вторичные обмотки с зажимами В и С для подмагничивания от утроителей частоты 1—ЗУТ, вспомогательные автотрансформаторы 1—3УТ и конденсаторы С для компенсации угловых погрешностей (см. § 7-3,б).
Ключ 1КУ типа КФ 8886а55/ПIV-8с (рис. 8-16,б) имеет три фиксированных положения: I — вторичные обмотки трансформаторов тока зашунтированы; II — прибор 1А (амперметр, ваттметр) включен на фазу А; III — приборы 1—3А включены на фазы А, В и С. Промежуточные реле 1—3РП типа ЭП 41/6 служат для включения утроителей частоты (рис. 8-16,а).
Ключи 2—4КУ типа КФ 5454/ПIV-8c служат для выбора пределов измерения трансформаторов тока 1—3ТТ, первичные обмотки которых могут соединяться (перемычками) на 2, 40 или 80 витков. На каждом положении переключателей 2—4КУ в зависимости от соединения первичной обмотки трансформаторов тока могут быть получены два или три разных коэффициента трансформации. Так, например, на положении I ключей 2—4КУ могут быть получены следующие пределы измерений:
Число витков первичной обмотки ТТ 2 40 80
Коэффициент трансформации .... 200/5 10/5 5/5
г) Схемы измерения активной мощности
При составлении схем измерения активной мощности необходимо придерживаться следующих правил:
- Ваттметры включать в схему таким образом, чтобы наибольшая разность потенциалов между точками катушек тока и напряжения прибора была минимальной.
- Учитывать взаимную полярность катушек тока и напряжения, определяемую по обозначениям на зажимах ваттметра.
- Обращать внимание на полярность обмоток измерительных трансформаторов, с тем чтобы направление тока в приборах не изменилось произвольно от промежуточного включения измерительного трансформатора.
- Заземлять корпуса и вторичные обмотки измерительных трансформаторов.
При измерении трехфазной мощности и полукосвенном включении приборов вторичные обмотки трансформаторов тока не заземляют, так как заземление создает короткое замыкание на первичной стороне.
На рис. 8-17 показаны схемы измерения активной мощности в трехфазной сети по методу двух ваттметров при косвенном включении приборов через два трансформатора тока и два трансформатора напряжения. Ток или напряжение третьей фазы измеряется как геометрическая сумма токов или напряжений двух других фаз.
На рис. 8-17,а в положении I ключа 1КУ амперметр А и ваттметр W зашунтированы, а в положениях II и IV они включены соответственно на фазы А и С. В положении III ключа амперметр включен на фазу В, а катушка напряжения ваттметра отключена.
Рис. 8-18. Измерение активной мощности трехфазного трансформатора по методу трех ваттметров при полкосвенном и косвенном включении приборов.
а — полукосвенное включение; б — косвенное включение; ИТ — испытываемый трансформатор; 1—3R — добавочные сопротивления к ваттметрам; КУ1 — ключ КФ777/ПIV-8с; КУ2 — ключ КФ-777444/ПIV-8с.
Недостатком схемы на рис. 8-17,а является непригодность ее для измерения потерь короткого замыкания, так как по переключаемому амперметру нельзя поддерживать заданный ток при опыте.
Схема на рис. 8-17,б не имеет указанного выше недостатка, так как имеется второй амперметр Ав для измерения тока фазы В независимо от положения ключа 2КУ.
Схемы на рис. 8-17 наиболее экономичны по количеству приборов и аппаратуры, однако они могут применяться только в тех случаях, когда не требуется большой точности измерений и при коэффициенте мощности нагрузки cos φ> 0,1.
На рис. 8-18 показаны схемы измерения активной мощности (потерь) трехфазного трансформатора по методу трех ваттметров при полукосвенном и косвенном включении приборов. Эти схемы являются наиболее дорогими по количеству требуемых измерительных приборов и трансформаторов, но они обеспечивают значительно большую точность измерений, чем схемы на рис. 8-17.
Схемы на рис. 8-18 рекомендуется применять для измерения потерь холостого хода и короткого замыкания трансформаторов при коэффициенте мощности нагрузки соs φ≤ 0,1 (ом. § 7-3,а).
