В ячейках распределительного устройства (РУ), через которые подключаются к сборным шинам линия, генератор, силовой трансформатор, устанавливают трансформаторы тока (обозначение на схемах ТА), а на каждой секции сборных шин и на выводах генераторов — трансформаторы напряжения (TV). При соответствующем подборе коэффициентов трансформации этих измерительных устройств ток в любой цепи можно измерить обычным амперметром, рассчитанным на 5 А, а напряжение — вольтметром, рассчитанным на 100 В.
Рис. 1. Принципиальная схема (а) и устройство (б) трансформатора тока, предназначенного для внутренней установки:
1.2 — соответственно первичная и вторичная обмотки; 3, 5 — кольцевые сердечники; 4 — фарфоровый изолятор; W — ваттметр; Л — амперметр; КА — реле
В электроустановках трансформаторы тока (ТТ) предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле, а трансформаторы напряжения (ТН) — катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля за напряжением. При этом измерительные приборы надежно изолированы от высокого напряжения, гак как в трансформаторах нет электрической связи между обмотками высокого и низкого напряжения. Вторичные обмотки ТТ и ТН заземляют, чтобы предотвратить появление высокого напряжения на измерительных приборах в случае аварийного пробоя изоляции между обмотками высокого и низ- кош напряжения измерительного трансформатора.
Первичная обмотка /трансформатора тока (рис. 1), представляющая собой стержень, шину или катушку, проходит внутри фарфорового изолятора 4, на который надеты кольцевые сердечники 3, 5 (один или два). Сердечники изготовляют из спиральной стальной ленты, свернутой в виде кольца. На каждый сердечник намотана вторичная обмотка 2 из медного изолированного провода. Трансформаторы тока имеют однофазное исполнении. В РУ применяют ТТ классов точности 0,5; 1;3.
Рис. 2. Стержневой трансформатор типа ТПОЛ-10:
1 — зажимы; 2— приливы для крепления трансформатора; 3, 5 — магнитопроволы; 4 — основание; 6— блок
I — первичная обмотка; 2 — магнитопроводы; 3— монолитный блок; 4 — фланец; 5 — зажимы
Конструктивное исполнение ТТ весьма разнообразно. Различают одно- и многовитковые ТТ. Среди одновитковых наибольшее распространение получили стержневые, шинные и встроенные ТТ.
Стержневые ТТ изготавляют на напряжение до 35 кВ и номинальный первичный ток от 400 до 1 500 А. В качестве примера на рис. 2 показан трансформатор типа ТПОЛ-10 (П — проходной, О — одновитковый, Л — с литой изоляцией) на номинальное напряжение 10 кВ. Первичная обмотка 7 выполнена в виде прямолинейного стержня с зажимами на концах. На стержень поверх изоляции надеты два кольцевых магнитопровода 2 с вторичными обмотками. Магнитопроводы вместе с первичной и вторичной обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют монолитный блок 3 в виде проходного изолятора. Блок снабжен фланцем 4 из силумина с отверстиями под болты для крепления трансформатора. Зажимы 5 вторичных обмоток расположены на боковом приливе блока.
Рис. 3. Шинный трансформатор типа ТШЛ-20:
Шинные ТТ класса точности 0,5 изготовляют на напряжение до 20 кВ и номинальный первичный ток до 18 000 А. При таком большом токе целесообразно использовать в качестве первичной обмотки проводник (шину, пакет шин) соответствующей электроустановки. При этом устраняются зажимы первичной обмотки с контактными соединениями. В качестве примера на рис. 3 показан трансформатор тока типа ТШЛ-20 (LL1 — шинный) на напряжение 20 кВ. Магнитопроводы J и 5 с вторичными обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют изоляционный блок 6. Блок соединен с основанием 4 и приливами 2для крепления трансформатора. Проходное отверстие (окно) трансформатора рассчитано на установку шин. Зажимы 7 вторичных обмоток расположены над блоком 6.
Рис. 4. Многовитковые трансформаторы тока типов ТПЛ-10 (а), ТФНД (б) и ТФНД (в):
Л\, Л2 — соответственно ввод и вывод шины со стороны высшего напряжения; И1, И2 — выводы обмотки со стороны низшего напряжения
Многовитковые ТТ изготовляют для всей шкалы номинальных напряжений на первичный номинальный ток силой 100... 1600 А.
Для напряжений 6... 10 кВ выпускают ТТ с эпоксидной изоляцией. На рис.4, а показан ТТ типа ТПЛ-10 на напряжение 10 кВ.
Для напряжений 35...220 кВ изготовляют ТТ наружной установки с масляной изоляцией типов ТФН, ТФНД (Ф — с фарфоровым кожухом, Н — для наружной установки, Д — с обмоткой для релейной защиты) (рис. 4, б, в).
Схемы включения трансформаторов тока приведены на рис. 5.
Защита кабельных линий от однофазных замыканий на землю часто осуществляется с помощью трансформатора тока нулевой последовательности (типа ТНП или ТНП-Ш), имеющим кольцеобразную или прямоугольную форму. Трансформатор (рис. 6) надевается на защищаемый кабель. К обмотке трансформатора подключается защитное реле КА.
Трансформатор напряжения (рис. 7) конструктивно во многом похож на силовой трансформатор небольшой мощности для той же ступени напряжения. Номинальное напряжение вторичных обмоток ТН составляет 100 В. Для установки в РУ используются ТН классов точности 0,5; 1 и 3.
Рис. 5. Схемы включения трансформатора тока для измерения тока в одной (а), двух (б) и трех (в) фазах
Рис. 7. Трансформатор напряжения
Рис. 6. Кабельный трансформатор тока нулевой последовательности
Трансформаторы напряжения выпускаются на все стандартные напряжения от 0,5 до 500 кВ. Для напряжений до 3 кВ ТН выполняются сухими, для 6 кВ и выше — масляными. Трансформаторы на напряжение 35 кВ и выше изготовляют для наружной установки. Схемы включения ТН приведены на рис. 8.
Рис. 8. Схемы включения трансформаторов напряжения:
а — трехфазного трехстержневого; б — двух однофазных; в — трех однофазных; г— трехфазного пятистержневого
Напряжения проводов относительно земли используют для релейной защиты, а также для сигнализации об однофазных замыканиях в сетях, где повреждения этого вида не требуют автоматического отключения и могут быть длительными (сети с изолированной нейтралью).
В схемах, приведенных на рис. 8, при отсутствии замыкания на землю вольтметры показывают фазное напряжение, а при замыкании на землю одной из фаз показание вольтметра этой фазы близко к нулю. Показания двух других вольтметров близки к значениям линейных напряжений.
Трансформатор на рис. 8, г содержит две вторичные обмотки, одна из которых служит для измерений фазных и линейных напряжений. Вторая обмотка соединена в разомкнутый треугольник, на концах которого напряжение равно нулю при нормальном состоянии сети, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктируемых в дополнительных обмотках, равна нулю.
При однофазном замыкании в сети на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение, соответствующее тройному напряжению нулевой последовательности.
Реле, подключенное к обмотке, подает сигнал о неисправности сети. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают таким образом, чтобы при замыкании в сети напряжение на ее зажимах составляло около 100 В.
