§ 46. Измерительные трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения по устройству представляют собой обычные трансформаторы небольшой мощности.
Каждый трансформатор напряжения характеризуется двумя мощностями: номинальной и максимальной, выраженными в вольт- амперах (ва).
Номинальная мощность определяет предел нагрузки, при которой гарантируется работа трансформатора в установленном для него классе точности.
Рис. 126. Трансформатор напряжения НОС-0,5
Рис. 127. Трансформатор напряжения НОМ-10: 1 — бак; 2 — крышка; 3 — выводы обмотки низшего напряжения; 4 — выводы обмотки высшего напряжения; 5 — пробка
Максимальная мощность определяет предел нагрузки трансформатора по допустимому нагреву его обмоток. При нагрузке в пределах выше номинальной мощности (до максимальной) трансформатор напряжения выходит из своего класса точности; в этом случае он работает как силовой (используется для питания линий освещения, цепей сигнализации и т. д.).
Трансформаторы напряжения изготовляют однофазными и трехфазными с сухой или масляной изоляцией.
У сухих трансформаторов обмотки открыты и свободно сообщаются с воздухом. Обмотки масляных трансформаторов напряжения помещены в бак (или корпус), заполненный трансформаторным маслом. Изоляционная среда обмоток трансформатора является также охлаждающей средой.
Трансформаторы напряжения с сухой изоляцией НОС и НТС (Н — напряжения, О — однофазный, Т — трехфазный, С — сухой) изготовляют на первичное напряжение до 3 кВ для внутренней установки в сухих помещениях.
Общий вид трансформатора НОС-0,5 (на напряжение 500 в) приведен на рис. 126.
Другим видом сухих (или безмасляных) трансформаторов напряжения являются трансформаторы с литой из эпоксидного компаунда изоляцией, на первичное напряжение до 3 кВ типов НОЛ и НТЛ.
6)
Рис. 128. Схемы включения однофазных трансформаторов напряжения: а — соединение двух однофазных трансформаторов в открытый треугольник; б — соединение трех однофазных трансформаторов в звезду
Однофазные трансформаторы напряжения с масляной изоляцией НОМ изготовляют на первичное напряжение до 15 кВ для внутренней установки и на 35 кВ для наружной установки.
На рис. 127 показан трансформатор напряжения НОМ-10. Магнитопровод трансформатора с обмотками высшего и низшего напряжений помещен в стальной бак 1, на крышке 2 которого размещены выводы 3 обмотки низшего напряжения, выводы 4 обмотки высшего напряжения, пробка 5 отверстия для заливки и спуска масла, скобы для подъема и паспортный щиток. Бак трансформатора имеет болт для заземления.
Рис. 129. Трансформатор напряжения НТМК-6
Тепло, выделяемое трансформатором при работе, отводится заполняющим его маслом, которое, нагреваясь, расширяется. Масло не должно доходить до крышки: под крышкой должно быть небольшое воздушное пространство, связь которого с окружающей атмосферой осуществляется через неплотную резьбу пробки 5. При монтаже трансформатора из-под крышки удаляют кожаную уплотнительную шайбу, устанавливаемую заводом в целях предупреждения течи масла при транспортировке трансформатора.
Схемы включения однофазных трансформаторов напряжения и присоединения к ним измерительных приборов приведены на рис, 128. Два однофазных трансформатора напряжения (рис. 128, а) соединяют в открытый треугольник, если необходимо включить измерительные приборы и реле только на междуфазные (линейные) напряжения. Три однофазных трансформатора напряжения (рис. 128, б) соединяют в звезду с глухим заземлением нейтрали обмоток, если необходимо включить измерительные приборы и реле как на междуфазные (вольтметры 1), так и на фазные (вольтметры 2) напряжения. Глухое заземление нейтрали обмотки высшего напряжения позволяет следить при помощи вольтметров 2 (или реле) за состоянием изоляции первичной сети. При нормальном состоянии изоляции вольтметры 2 показывают фазное напряжение. При полном (глухом) замыкании на землю одной из фаз стрелка вольтметра поврежденной фазы будет стоять на нуле, а два вольтметра исправных фаз будут показывать междуфазное напряжение.
Для отключения трансформаторов напряжения служат разъединители, а для защиты от коротких замыканий — плавкие предохранители.
Трехфазные трансформаторы напряжения с масляной изоляцией НТМК и НТМИ для внутренней установки на напряжение до 18 кВ изготовляют с трехстержневым и пятистержневым магнитопроводом.
Трансформатор НТМК (рис. 129) имеет повышенную точность работы и служит для присоединения счетчиков, фазометров, реле мощности и других приборов с обмотками тока и напряжения.
Трансформатор НТМИ (рис. 130) имеет пятистержневой магнитопровод и три обмотки — одну первичную и две вторичные. Все обмотки уложены на трех средних стержнях. Первичная обмотка и основная вторичная обмотка соединены в звезду. Нейтральные точки этих обмоток выведены на крышку трансформатора для заземления. Дополнительная вторичная обмотка соединена в разомкнутый треугольник: ее начало и конец выведены на крышку трансформатора для присоединения приборов, контролирующих состояние изоляции (вольтметра или реле напряжения).
Рис. 130. Трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения НТМИ-10:
а — общий вид; б—схема соединения обмоток
При нормальном состоянии сети напряжение на выводах обмотки разомкнутого треугольника равно нулю, так как сумма электродвижущих сил (э. д. с.), индуктируемых в дополнительных обмотках, равна нулю. При однополюсном замыкании в сети магнитный поток неповрежденных фаз, замкнувшись через крайние стержни магнитопровода, нарушит нулевое равенство индуктируемых э. д. с. и на выводах обмотки появится напряжение, вследствие чего через обмотку присоединенного вольтметра (или реле) потечет ток. Стрелка вольтметра отклонится от нулевого положения, а реле, сработав и замкнув контакты, включит сигнал, который оповестит дежурный персонал о наличии замыкания в сети.
Схемы соединения обмоток и включения трехфазных трансформаторов напряжения НТМК и НТМИ показаны на рис. 131.
Однофазные маслонаполненные трансформаторы напряжения НКФ, имеющие каскадную обмотку, помещенную в фарфоровый корпус (покрышку), применяют в установках напряжением 110, 150, 220, 330 и 500 кВ.
Рис. 131. Схемы включения трехфазных трансформаторов напряжения: а — НТМ1; б — НТМИ
Принцип электрического устройства каскадного трансформатора НКФ показан на рис. 132.
Трансформатор состоит из последовательно соединенных дроссельных катушек, включаемых между фазой и землей. В сетях с глухозаземленной нейтралью дроссельные обмотки оказываются под фазным напряжением ί/φ, которое равномерно распределяется между обмотками. Следовательно, при двухкаскадном трансформаторе на каждый каскад приходится 1/2 Uф. Соединение средней точки обмотки дросселя с его сердечником позволяет изолировать крайние витки обмотки от сердечника только на 1/4 Uф. Сердечники должны быть изолированы один от другого на 172 Uф.
Рис. 132. Принцип электрического устройства каскадного трансформатора напряжения НКФ
Таким образом, в данном трансформаторе изоляция внутренних частей должна быть рассчитана не более как на 1/2 Uф, что в сетях 110 кВ составит примерно 32 кВ.
Число каскадов зависит от напряжения установки: трансформаторы НКФ-110 имеют два каскада, НКФ-220 — четыре и т. д.
Последний дроссель, соединенный с землей, обычно имеет две вторичные обмотки для питания измерительных приборов и реле.
Каскадные трансформаторы соединяют в трехфазные группы, как обычные однофазные трансформаторы напряжения (см. рис. 128), но предохранители не устанавливают, так как надежная изоляция каскадных трансформаторов исключает возможность возникновения коротких замыканий.
На рис. 133 приведен общий вид каскадных трансформаторов напряжения НКФ-110 и НКФ-220. Фарфоровый корпус 1, укрепленный на тележке 5, имеет металлический колпак-расширитель 4 с маслоуказателем 2.
Рис. 133. Общий вид каскадных трансформаторов напряжения:
а — НКФ-110; б — НКФ-220; 1 —фарфоровый корпус; 2 — маслоуказатели; 3 — зажим; 4 — колпак-расширитель; 5 —тележка; 6 — коробка; 7 — кран; 8 — кольцо
Начало первичной обмотки выведено на колпак-расширитель 4 к зажиму 3. Конец первичной обмотки соединен с тележкой, которую при установке надежно заземляют. В нижней части тележки расположены коробка 6 с зажимами вторичной обмотки и кран 7 для спуска масла. В тележку вмонтированы кольца 8 для подъема трансформатора.
