Испытание и проверка измерительных трансформаторов тока и напряжения
Перед началом испытаний проводят визуальный осмотр проверяя технический паспорт, состояние фарфора изоляторов, число и место установки заземлений вторичных обмоток. Проверка заземления вторичных обмоток выполняется там, где оно может безопасно отсоединяться без снятия высокого напряжения, на панели защиты.
Также проверяется резьба в ламелях зажимов трансформаторов тока. Трансформаторы класса токов Д и З проверяют на комплектность, номер комплекта должен совпадать.
Встроенные трансформаторы проверяют на сухость и устанавливают в соответствиями с надписями “верх”/”низ”. У выключателей с встроенными трансформаторами тока проверяют наличие уплотнения труб и сборных коробок, через которые проходят цепи трансформаторов тока.
При осмотре масляных трансформаторов удаляют резиновую шайбу из-под заливной пробки.
Проверка сопротивления изоляции обмоток
Мегаомметром на напряжение 1-2,5 кВ проверяют сопротивление первичной изоляции, каждой из вторичных обмоток и сопротивление между обмотками.
Испытание прочности изоляции обмоток производится напряжением 2 кВ на протяжении одной минуты.
Изоляцию вторичных обмоток разрешается испытывать одновременно с цепями вторичной коммутации переменным током напряжением 1 кВ в течение 1 мин.
Все испытания проводятся в соответствии с нормами.
Проверка полярности вторичных обмоток трансформаторов тока
Данная проверка проводится методом импульсов постоянного тока при помощи гальванометра.
Замыкая цепь контролируют направление отклонения стрелки прибора, при отклонении вправо, однополярные зажимы те, что присоединены к “плюсам” батареи и прибора. Для испытаний, в качестве источника тока, используются аккумуляторы или сухие батареи.
Проверка коэффициента трансформации трансформаторов тока
Нагрузочным трансформатором НТ в первичную обмотку подается ток, близкий к номинальному, не менее 20% номинального. Коэффициент трансформации проверяется на всех ответвлениях для всех вторичных обмоток.
Если на встроенных трансформаторах отсутствует маркировка, она восстанавливается следующим образом:
Подается напряжение Х автотрансформатора AT или потенциометра на два произвольно выбранных ответвления трансформатора тока. Вольтметром V измеряют напряжение между всеми ответвлениями. Максимальное значение напряжения будет на крайних выводах А и Д, между которыми заключено полное число витков вторичной обмотки трансформатора тока. На определенные таким образом начало и конец обмотки подают от автотрансформатора напряжение из расчета 1 В на виток (число витков определяют по данным каталога). После этого, измеряя напряжение по всем ответвлениям, которое будет пропорционально числу витков, определяют их маркировку.
Снятие характеристик намагничивания трансформаторов тока
Витковое замыкание во вторичной обмотке — самый распространенный дефект трансформаторов. Обнаруживается он во время проверки характеристик намагничивания, основных при оценке неисправностей, определении погрешностей. Выявляется дефект по снижению намагничивания и уменьшению крутизны.
При замыкании даже нескольких витков, характеристики резко снижаются.
Полученные характеристики оцениваются сравнением с типовыми значениями, либо с данными полученными при проверке других однотипных трансформаторов с теми же коэффициентов и классом точности.
Не рекомендуется снимать характеристики реостатом, из-за возможности появления остаточного намагничивания стали сердечника трансформатора тока при отключении тока.
В протокол проверки обязательно записывают по какой схеме проводилась проверка, для того чтобы полученные значения можно было использовать при следующих проверках.
Для трансформаторов высокого класса точности и с большим коэффициентом трансформации достаточно снимать характеристику до 220 В. При снятии характеристик намагничивания вольтметр включают в схему до амперметра, чтобы проходящий через него ток не входил в значение тока намагничивания. Амперметр и вольтметр, применяемые при измерениях, должны быть электромагнитной или электродинамической системы.
Пользоваться приборами детекторными, электронными и другими, реагирующими на среднее или амплитудное значение измеряемых величин, не рекомендуется во избежание возможных искажений характеристики.
Проверка трансформаторов напряжения
Проверка трансформаторов напряжения не отличается от проверки силовых трансформаторов. Отличается методы проверки дополнительной обмотки 5-стержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ, так как обмотка соединена в разомкнутый треугольник.
Полярность проверяется поочередным подключением “плюса” батареи ко всем выводам обмотки, а “минус” остается нулевым. При верном подключении наблюдают отклонение стрелок гальванометра в одну сторону.
После включения трансформатора в сеть необходимо измерить напряжение небаланса.
Измерительные трансформаторы напряжения и тока
PAGE \* MERGEFORMAT 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электроснабжения
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
Измерительные трансформаторы напряжения и тока
Выполнил: студент
очного факультета
специальности «Электроснабжение»
НИКОЛАЕВА Полина Андреевна
Проверил: КРЕЖЕВСКИЙ Юрий Степанович
Ульяновск
2014
Содержание:
1. Введение………………………………………………………………..……3
2. Измерительные трансформаторы напряжения. Общие сведения и схемы соединения……………………………………………………………………..……..4
3. Измерительные трансформаторы тока…………………………………….6
3.1. Назначение измерительных преобразователей……………………..….6
3.2. Классификация ИПТ………………………………………………………7
4. Заключение………………………………………………………….………9
Приложение………………………………………………………….….…….10
Библиографический список………………………………..…………..……..12
1. Введение
Трансформатор тока представляет собой аппарат, первичная обмотка которого включена в цепь последовательно. А вторичная обмотка, будучи замкнута на некоторую цепь(“вторичную цепь”) отдаёт в неё ток, пропорциональный первичному току.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (и от земли) на полное рабочее напряжение.
Вторичная обмотка в эксплуатации имеет потенциал, близкий к потенциалу земли, так как один конец этой обмотки обычно заземляется.
Таким образом, трансформатор тока позволяет измерять и учитывать ток высокого напряжения приборами низкого напряжения, доступными для непосредственного наблюдения обслуживающим персоналом. При этом во вторичную цепь трансформатора тока включаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков и т.д.
Часто один и тот же трансформатор тока может быть использован как для целей измерения, так и для целей защиты.
Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами любой высоковольтной сети. Основное назначение трансформаторов напряжения это понижение высокого напряжения, необходимого для питания измерительных цепей, цепей релейной защиты, автоматики и учета (далее вторичных цепей). С помощью трансформаторов напряжения осуществляется измерение напряжения в высоковольтных сетях, питание катушек реле минимального напряжения, обмоток напряжения защит, ваттметров, фазометров, счетчиков, а также контроль состояния изоляции сети.
2. Измерительные трансформаторы напряжения. Общие сведения и схемы соединения.
Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1 [см. приложение 1]; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен.
«Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:
где U1ном , U2ном номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения
Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180. Это определяет угловую погрешность.»[1]
В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.
Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos j вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.
Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.
«В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2 [см. приложение 2], а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис.2 [см. приложение 2],б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2 [см. приложение 2], в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.» [2]
3. Измерительные трансформаторы тока
3.1. Назначение измерительных преобразователей.
«Измерительный преобразователь тока (ИПТ) это устройство предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта в виде трансформатора.» [3]
Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.
Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.
Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
«Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.» [4]
Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.
3.2. Классификация ИПТ.
В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.
По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.
В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.
Одновитковые ТТ (рис. 3 [см. приложение 3]) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.
Встроенный трансформатор тока представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.
В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вторичной.
«Многовитковые трансформаторы тока (рис. 3 [см. приложение 3]) изготовляются с катушечной первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой , состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи.» [5]
Заключение
В данной работе были рассмотрены общие вопросы, касающиеся трансформаторов тока и напряжения. Были изучены назначение, принцип действия и устройство различных конструкций трансформаторов тока и напряжения. В работе приведена основная классификация типов трансформаторов тока и напряжения. Даны сведения об основных параметрах и характеристиках отдельных конструкций трансформаторов тока и напряжения внутренней и наружной установки, а также приведены некоторые сведения об остальных типах трансформаторов тока и напряжения.
Приложение
Приложение 1
Рис.1 Схема включения трансформатора напряжения :
1- первичная обмотка;
2- магнитопровод;
3- вторичная обмотка;
Приложение 2
Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения.
Приложение 3
Рис. 3. Схема трансформатора тока;
______ собственная первичная обмотка ТТ;
—— токоведущий стержень проходного изолятора (шина)
Библиографический список:
Электронные ресурсы:
1. Измерительные трансформаторы тока. URL:
http://www.ronl.ru /fizika/212219/м
2. Измерительные трансформаторы тока и напряжения — конструкции, технические характеристики . URL: http://electricalschool.info/2009/03/30/izmeritelnye-transformatory-toka-i.html
3. Измерительные трансформаторы тока и напряжения. URL: http://forca.ru/spravka/tt-i-tn/izmeritelnye-transformatory-toka-i-napryazheniya.html
4. Измерительные трансформаторы напряжения. URL: http://malahit-irk.ru/index.php/2011-01-13-09-04-43/116-2011-05-03-12-07-57.html
5. Измерительные трансформаторы. URL: http://leg.co.ua/info/podstancii/izmeritelnye-transformatory.html
Трансформатор напряжения НТМИ-10 | Заметки электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Счетчики электрической энергии, установленные в электроустановках напряжением 10 (кВ), подключаются через измерительные трансформаторы напряжения и трансформаторы тока (вот пример).
В данной статье я хотел бы остановиться на измерительных трансформаторах напряжения и более подробно рассказать Вам про конструкцию и схему подключения трехфазного трансформатора напряжения НТМИ-10.
Помимо трехфазных трансформаторов НТМИ-10, у нас на предприятии установлены и однофазные трансформаторы типа НОМ-10 и ЗНОЛ.06-10, но о них я расскажу Вам в следующий раз — подписывайтесь на рассылку новостей сайта, чтобы не пропустить выход новых статей.
Внешний вид трансформатора НТМИ-10:
Расшифровка НТМИ-10:
- Н — трансформатор напряжения
- Т — трехфазный
- М — масляный (естественное масляное охлаждение)
- И — измерительный с дополнительной обмоткой для контроля изоляции (КИЗ)
- 10 — класс напряжения
Трансформаторы напряжения (ТН) необходимы для снижения уровня высокого напряжения 10 (кВ) до стандартного значения 100 (В). Таким образом, мы изолируем вторичные цепи напряжения от первичных цепей 10 (кВ).
По принципу работы трансформаторы напряжения (ТН) аналогичны обычным силовым понижающим трансформаторам. Они имеют стандартные коэффициенты трансформации в зависимости от уровня первичного напряжения сети: 10000/100 (В), 6000/100 (В), 3000/100 (В), 500/100 (В) и т.д.
Коэффициент ТН указывается через дробь: в числителе — номинальное значение первичного напряжения, а в знаменателе — номинальное значение вторичного напряжения.
В нашем примере у НТМИ-10 коэффициент трансформации равен 10000/100 (В). Это значит, что трансформатор напряжения предназначен для работы в сети напряжением 10 (кВ) и имеет коэффициент трансформации 100. Хотел бы напомнить, что этот коэффициент нужно учитывать при вычислении расчетного коэффициента счетчика электроэнергии.
Независимо от того, какой измерительный трансформатор напряжения у Вас установлен — вторичное напряжение у него должно быть всегда 100 (В).
Ко вторичным цепям подключаются различные измерительные приборы, устройства релейной защиты, автоматики и сигнализации: киловольтметры, счетчики электрической энергии, приборы для измерения мощности (ваттметры, варметры), различные преобразователи напряжения и мощности, реле контроля напряжения, реле защиты минимального напряжения, пусковые органы АВР, блоки регулирования напряжения (РКТ) и управления ступенями переключающих устройств РПН силовых трансформаторов и т.д.
Технические характеристики НТМИ-10
Основные технические характеристики НТМИ-10 (1967 года выпуска) указаны на его бирке:
Как видите, один и тот же трансформатор может работать с разными классами точности, правда для каждого класса точности определена его номинальная вторичная нагрузка (мощность).
Рассматриваемый НТМИ-10 предназначен для питания расчетных счетчиков коммерческого учета, а значит должен работать в классе точности 0,5 (ПУЭ, п.1.5.16):
Напомню, что класс точности расчетных счетчиков для потребителей мощностью до 670 (кВт) при напряжении 10 (кВ) должен быть не ниже 1,0.
Для работы трансформатора напряжения в классе точности 0,5 его номинальная нагрузка (мощность) не должна превышать 120 (ВА). Но в связи с массовым переходом от индукционных счетчиков к электронным (читайте статью о преимуществах и недостатках того или иного типа) я столкнулся со следующей проблемой.
У электронных счетчиков потребляемая мощность в несколько раз меньше, чем у индукционных, поэтому трансформатор напряжения получился не перегружен, а наоборот — не загружен, что отрицательно сказывается на его погрешности. В методике измерений МИ 3023-2006, п.3 говорится, что фактическая мощность трансформатора напряжения должна быть в пределах от 25% до 100% от его номинальной мощности. Читайте статью о том, как после замены счетчиков я производил измерение фактической мощности трансформатора напряжения, и что нужно делать, чтобы нагрузить ТН для работы в нужном классе точности.
Так, что не забывайте об этом.
Максимальная предельная мощность — это предельная мощность трансформатора, которая в несколько раз превышает номинальную мощность, но при которой трансформатор может работать с допустимым нагревом обмоток.
Остальные характеристики приведены ниже:
- схема и группа соединений обмоток — Ун/Ун — 0 (Ун/Ун -12)
- режим работы — продолжительный
- температура эксплуатации от -45°С до +40°С (исполнение У3)
- срок службы — не менее 20 лет (по факту уже более 47 лет)
- масса 190 (кг)
Устройство и конструкция НТМИ-10
Рассмотрим конструкцию трансформатора напряжения НТМИ-10.
Пришел очередной срок поверки трансформатора напряжения НТМИ-10, установленного в ячейке ТН-2 сек. распределительной подстанции 10 (кВ). Мы пригласили метрологов и по результатам поверки данный НТМИ-10 был забракован по причине повышенной погрешности при работе в классе точности 0,5.
Данный трансформатор пришлось демонтировать с ячейки, а на его место установить новые однофазные 3хЗНОЛ.06-10. Об этом я еще расскажу Вам в ближайшее время.
Ну раз демонтировали НТМИ-10 с ячейки, то это и стало поводом для написания подробной статьи о нем.
Бак трансформатора НТМИ-10 имеет круглую форму и сварен из листовой стали (на фотографии ниже виден сварной шов).
Для его транспортировки имеются специальные крюки, приваренные к баку трансформатора.
На крышке бака расположены 3 высоковольтных ввода (А, В , С), нулевой вывод первичной обмотки (О), выводы вторичных обмоток (основной и дополнительной), пробка для заливки (доливки) масла.
Вводы трансформатора состоят из фарфоровых проходных изоляторов.
Пробка для заливки трансформаторного масла имеет мерную пластину для контроля его уровня в баке.
Внизу бака имеется пробка для слива или отбора масла для испытаний на пробой и проведения химического анализа.
Сливную пробку и крышку бака трансформатора можно опломбировать.
Кстати, наша ЭТЛ занимается испытанием трансформаторного масла на пробой, что подтверждается нашим решением. Для этого у нас имеется специальная установка — АИМ-90.
С другой стороны от сливной пробки находится болт для заземления корпуса трансформатора.
Активная часть трансформатора состоит из пятистержневого магнитопровода броневого типа, собранного из пластин электротехнической холоднокатанной стали. Обмотки (А, В, С) насажены на средние стержни магнитопровода. Свободные по краям стержни необходимы для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности.
Схема подключения НТМИ-10
Схему подключения трансформатора напряжения НТМИ-10 рассмотрим на этой же распределительной подстанции, только на соседней ячейке ТН-1 сек, где установлен аналогичный НТМИ-10.
Однолинейная принципиальная схема:
Питание первичной обмотки НТМИ-10 осуществляется со сборных шин 10 (кВ) через шинный разъединитель.
Как видите, цветовая маркировка шин полностью соблюдена. На каждой фазе имеются участки шин без краски, которые необходимы для установки переносных заземлений.
В качестве защиты в каждой фазе установлены предохранители ПКТ-10. Эти предохранители защищают от короткого замыкания только первичные обмотки ТН. Если повреждение возникнет во вторичной цепи и даже на ее выводах, значение тока в первичной цепи будет недостаточно для перегорания плавкой вставки предохранителя.
1. Первичная обмотка ТН
Первичная обмотка НТМИ-10 соединена в звезду с нулевым выводом (Ун). Нулевой вывод выведен на крышку трансформатора и должен быть обязательно заземлен.
Заземляется он к стальной полосе, которая соединена с заземляющим устройством подстанции.
Маркировка первичной обмотки:
У трансформатора НТМИ-10 имеется две вторичные обмотки:
- основная
- дополнительная (для контроля изоляции)
2. Основная вторичная обмотка
Основная вторичная обмотка соединена в звезду с нулевым выводом (Ун). Ее нулевой вывод выведен на крышку трансформатора.
Маркировка выводов основной вторичной обмотки:
- a — начало обмотки фазы А
- b — начало обмотки фазы В
- c — начало обмотки фазы С
- o — нулевой вывод (концы всех обмоток соединены в одной точке)
На вторичных выводах имеются металлические бирки, на которых выбита маркировка.
Вторичные цепи ТН маркируются следующим образом (в скобках указаны старые обозначения):
а — А601 (501)
- b — В600 (521)
- c — С601 (541)
- o — О601 (500)
У нас на подстанциях в основном сохранилась старая маркировка, но кое-где имеется и новая.
Для информации: почитайте статью о том, как выполняется маркировка вторичных цепей трансформаторов тока.
Для безопасности обслуживания (в случае попадания высокого напряжения во вторичные цепи), один из выводов вторичной обмотки ТН должен обязательно заземляться. Об этом отчетливо говорится в ПУЭ, п.3.4.24:
Заземление должно по возможности быть ближе к трансформатору напряжения. Обычно это выполняется, либо на самих вторичных выводах ТН, либо на ближайшем от ТН клеммнике.
В цепи заземления не должно быть установлено никаких коммутационных аппаратов (рубильников, переключателей, автоматов, предохранителей).
Иногда встречаются схемы, где у вторичной обмотки трансформатора напряжения заземлена не нейтраль, а фаза В. Вот пример схемы подключения НТМИ-10 с заземленной фазой В:
При заземленной фазе В гораздо легче перепроверить себя при подключении счетчиков и других приборов. Еще, фазу В заземляют по причине того, что она по конструкции ближе находится к первичной обмотке — так утверждают специалисты. Пока сам не разберу ТН — подтвердить данный факт не могу.
Но лично я привык, что заземлена всегда нейтраль (нулевая точка у звезды), поэтому при монтаже всегда заземляю именно нулевой вывод.
Для защиты ТН от перегрузок и коротких замыканий во вторичных цепях ~100 (В) устанавливается автоматический выключатель или предохранители. В моем случае установлен трехполюсный автомат АП-50Б, имеющий электромагнитную и тепловую защиты. В случае отключения автомата на панели сигнализации сработает указательное реле (в разговор. — блинкер) «автомат отключен» или «неисправность в цепях напряжения», который выдаст предупредительный сигнал на диспетчерский пульт.
Автомат или предохранители должны быть установлены как можно ближе к ТН. Если это ячейка КСО, то на самой панели, если же это КРУ, то на выкатном элементе или в релейном отсеке.
3. Дополнительная вторичная обмотка (для КИЗ)
Дополнительная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (сумма фазных напряжений) и является фильтром напряжения нулевой последовательности. К ней подключается реле напряжения (реле контроля изоляции), например, РН53/60Д, которое реагирует и выдает сигнал при замыкании на землю в сети 10 (кВ).
Напряжение на дополнительной обмотке в симметричном режиме составляет около 2-3 (В). При однофазном замыкании какой-либо фазы 10 (кВ) на землю в ней возникает напряжение 3Uо, приблизительно равное 100 (В).
Маркировка выводов дополнительной обмотки для контроля изоляции (КИЗ):
Провода дополнительной обмотки ТН маркируются следующим образом (в скобках указаны старые обозначения):
ад — Н601 (561)
- хд — Н600 (562)
Дополнительную обмотку также необходимо заземлить, например, на выводе хд.
В связи с малой протяженностью вторичных цепей дополнительной обмотки, аппараты защиты в ней можно не устанавливать.
Для защиты трансформатора напряжения от перенапряжений, возникающих при самопроизвольных смещениях нейтрали, в цепь дополнительной вторичной обмотки необходимо установить резисторы номиналом 25 (Ом) мощностью 400 (Вт). Эти резисторы устанавливаются только там, где нет компенсирующих устройств (дугогасящих катушек). Дугогасящие катушки на рассматриваемой подстанции имеются в наличии, но выведены из работы.
Дополнение про НТМИ-10-66
В завершении статьи я решил упомянуть про трансформатор напряжения НТМИ-10 с приставкой «66» (НТМИ-10-66).
Трансформаторы напряжения НТМИ-10-66 стали выпускаться в более позднее время. По принципу действия, техническим характеристикам и схеме подключения они полностью аналогичны с рассмотренным в данной статье НТМИ-10, правда есть небольшие отличия по габаритным размерам и высоковольтным вводам, которые Вы увидите на фотографиях ниже.
Внешний вид.
Бирка с техническими характеристиками НТМИ-10-66.
Сливная пробка.
Маркировка выводов.
А вот видеоролик, который я снял по материалам данной статьи:
P.S. Если у Вас возникли вопросы по тематике данной статьи, то буду рад Вам помочь. Спасибо за внимание.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока
Трансформатор тока состоит из замкнутого сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали, и двух обмоток — первичной и вторичной. Первичную обмотку включают последовательно в контролируемую цепь, ко вторичной обмотке присоединяют токовые катушки различных приборов и реле.
Рисунок 1 – Трансформатор тока:
а — устройство, б, в — схемы включения амперметра непосредственно в контролирующую цепь и через трансформатор тока
Устройство трансформатора тока и схемы включения амперметра показаны на рисунке 1, а—в. Магнитный поток в магнитопроводе 3 создается токами первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Соотношение первичного I1 и вторичного I2 токов определяется формулой:
где KТТ — коэффициент трансформации; w1 и w2 — число витков первичной и вторичной обмоток.
Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напряжения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает уменьшение тока во вторичной и в первичной цепях, а напряжение на выводах обеих обмоток почти не изменяется, то у трансформаторов тока увеличение сопротивления во вторичной цепи приводит к повышению напряжения на выводах вторичной обмотки. Это объясняется тем, что ток в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформатора тока практически не меняется с изменением ее сопротивления при данном режиме первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи, складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансформатору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и переходных контактов.
Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рисунке 2, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформаторах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропускаемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на который намотана вторичная обмотка.
Рисунок 2 – Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:
а — катушечный, б, в — шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5; 1 — каркас, 2, 4 — зажимы вторичной и первичной обмоток, 3 — защитный кожух, 5 — окно
Рисунок 3 – Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:
а — многовитковый ТПЛ-10, б — одновитковый ТПОЛ-10, в —шинный ТПШЛ-10; 1, 2 — зажимы первичной и вторичной обмоток, 3 — литая изоляция, 4 — установочный угольник, 5 — сердечник
Рисунок 4 – Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки
Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (Рисунок 3, а—в).
Рисунок 5 – Трансформаторы тока:
а — проходной ТПФМ-10 на 10 кВ, б — опорный ТФН-35М на 35 кВ; 1 и 3 — первичная и вторичная обмотки, 2 — фарфоровый изолятор, 4 — сердечник вторичной обмотки, 5 — контактный угольник, 6 — крышка, 7 — кожух, 8 — верхний фланец, 9 — зажимы выводов вторичной обмотки, 10 — якореобразный болт, 11 — крышка, 12 — фарфоровая покрышка, 13 — изоляционное масло, 14 — кольцевые обмотки («восьмеркой»), 15 — полухомут, 16 — масловыпускатель, 17 — цоколь, 18 — коробка вторичных выводов, 19 — кабельная муфта, 20 — маслоуказатель
Опорный трансформатор тока ТФНД-220 для наружной установки на напряжение 220 кВ (Рисунок 4) имеет обмотки, помещенные в фарфоровый корпус 3, залитый маслом и укрепленный на основании 4. На верхнем торце фарфорового корпуса укреплен чугунный расширитель 1 для масла с маслоуказателем и зажимами 2 первичной обмотки. Сердечник с вторичной обмоткой охватывается первичной обмоткой, имеющей в этом месте форму кольца. Выводы вторичной обмотки размещены в коробке 5 на основании трансформатора.
В высоковольтных распределительных устройствах подстанций применяют проходные (Рисунок 5, а) и опорные (Рисунок 5, б) трансформаторы тока.
1.4 Электрическая принципиальная схема
Для питания вторичных устройств используют различные схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока. Соединение в звезду (Рисунок 6, а) применяют при необходимости контроля тока во всех трех фазах электрической сети, соединение треугольником (Рисунок 6, б) — при получении большей силы тока во вторичной цепи или сдвига по фазе вторичного тока относительно первичного на 30 или 330°.
В сетях с изолированной нейтралью используют соединение вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока в неполную звезду (Рисунок 6, в) и на разность токов двух фаз (Рисунок 6, г), а для питания защит от замыкания на землю — схему соединения на сумму токов трех фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности). Токовое реле, включенное на выходе цепей, собранных по такой схеме (Рисунок 6, д), не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но приходит в действие при всех видах повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю.
Рисунок 6 – Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:
а — звездой, б — треугольником, в — неполной звездой, г – на разность токов двух фаз, д — на сумму токов трех фаз, е — последовательное, ж— параллельное
Последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов тока одной фазы (Рисунок 6, е) позволяет получить от них суммарную мощность, а параллельное (Рисунок 6, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, суммируя ток вторичных обмоток при данном токе в линии.
Как работают подстанции? — Практическая инженерия
Когда вы подключаете электрическое устройство, легко даже не учитывать, откуда на самом деле происходит электричество. Простой ответ — электростанция, также известная как электростанция, обычно где-то далеко. Но на самом деле все гораздо сложнее. Генерация — это только первый из многих шагов, которые наша энергия совершает на своем почти мгновенном пути от производства к потреблению. Поведение электричества не всегда следует нашей интуиции, а это означает, что проблемы, связанные со строительством, эксплуатацией и обслуживанием энергосистемы, часто бывают сложными, а иногда и неожиданными.Многие из этих проблем решаются на предприятии, которое на первый взгляд часто выглядит как беспорядочная и опасная путаница из проводов и оборудования, но на самом деле выполняет ряд важных функций в нашей электросети, на подстанции.
Как бы просто это ни было представить, энергосистема — это не просто соединенный ряд проводов, к которым все производители и потребители электроэнергии все вместе подключаются. В действительности, электричество обычно проходит через серию дискретных этапов в сети, обычно разделенных на три части: генерация или производство электроэнергии; передача или перемещение этой электроэнергии от централизованных электростанций в населенные пункты; и распределение, или доставка электричества каждому отдельному потребителю.Если вы считаете энергосистему гигантской машиной (и многие так считают), подстанции — это звенья, которые соединяют различные компоненты вместе. Одна из замечательных особенностей нашей электрической инфраструктуры заключается в том, что большая ее часть находится под открытым небом, так что любой может посмотреть. Я в некотором роде турист по инфраструктуре, регулярно наблюдаю за созданной средой, и моя цель — чтобы вы тоже смогли мысленно распутать этот лабиринт современной электротехники, чтобы в следующий раз, когда вы полюбуетесь подстанцией, вы Я смогу оценить это так же, как и я.Первоначально названный для небольших электростанций, которые были преобразованы для других целей, «подстанция» теперь является общим термином для объекта, который может выполнять широкий спектр критических ролей в энергосистеме. Эти роли зависят от того, какие части электрической сети соединяются вместе, а также от типов, количества и требований к надежности конечных потребителей, находящихся ниже по течению. И первая и часто самая простая из этих ролей — это смена ролей.
Общий план подстанции состоит из некоторого количества электрических линий (называемых проводниками, если вы хотите соединиться с инженерами-электриками), входящих в объект.Эти высоковольтные проводники подключаются к серии из некоторых или многих единиц оборудования, прежде чем перейти к следующему этапу в электросети. В качестве узловой точки в сети подстанция часто служит завершением многих отдельных линий электропередач. Это создает избыточность, гарантируя, что подстанция останется под напряжением, даже если одна из линий передачи данных выйдет из строя. Но это также создает сложность. Соединения с этими различными устройствами называются шинами, часто жесткими, воздушными проводниками, которые проходят вдоль всей подстанции.Расположение шины является важной частью конструкции любой подстанции, поскольку она может иметь большое влияние на общую надежность.
Как и все оборудование, на подстанциях иногда возникают сбои или что-то, что просто требует регулярного обслуживания. Чтобы избежать отключения всей подстанции, нам нужны переключатели, которые могут изолировать оборудование, переключать нагрузку и контролировать поток электроэнергии по шине. Это может показаться очевидным, но включить и выключить высоковольтные линии не так просто, как щелкнуть выключателем.При высоких напряжениях даже воздух может действовать как проводник, а это означает, что даже если вы создадите разрыв в линии, электричество может продолжать течь в виде явления, известного как дуга. Электрическая дуга не только не действует на выключатель, но и чрезвычайно опасна для оборудования. Таким образом, переключение на подстанции — это тщательно контролируемая процедура с использованием специально разработанного оборудования для работы с высокими напряжениями. Выключатели-разъединители часто называют просто распределительными устройствами в дополнение к оборудованию, которое выполняет еще одну важную роль на подстанции: защиту.
Ранее я упоминал, что большая часть нашей электрической инфраструктуры находится на открытом воздухе. Это приятно для людей вроде меня, которым нравится смотреть, но это также означает, что они уязвимы перед бесконечным количеством вещей, которые могут пойти не так. От ударов молнии до ветвей деревьев, ураганов и белок — операторы сетей изо дня в день борются с множеством угроз своей инфраструктуре. Когда что-то вызывает короткое замыкание в электросети, также называемое неисправностью, это может серьезно повредить линии электропередач и другое оборудование.Мало того, из-за огромной сложности энергосистемы сбои могут и действительно каскадируются неожиданным, а иногда и неконтролируемым образом, оставляя огромное население без электричества на часы или дни. Многие способы защиты оборудования от неисправностей реализуются на подстанции. Одним из наиболее распространенных типов неисправностей в электрической цепи является короткое замыкание на массу. Этот тип короткого замыкания создает путь с низким сопротивлением для прохождения тока и приводит к перегрузке линий электропередач и оборудования. Самый простой способ защиты от этого типа неисправности — использовать предохранитель, устройство, которое физически перегорает при определенном пороге тока.Предохранители очень просты и не требуют особого обслуживания, но у них есть и недостатки. Они предназначены для одноразового использования и не могут использоваться для отключения тока при других типах неисправностей. С другой стороны, автоматические выключатели — это класс устройств, которые выполняют те же функции, что и предохранители, но обеспечивают более сложный подход к устранению широкого спектра неисправностей.
Как и разъединители, автоматические выключатели должны быть тщательно спроектированы, чтобы без повреждений прерывать большие напряжения и токи. Как только контакты в автоматическом выключателе раздвигаются друг от друга, образуется электрическая дуга.Эту дугу необходимо погасить как можно быстрее, чтобы предотвратить повреждение выключателя или создание небезопасных условий для рабочих. Гашение дуги достигается с помощью материала, называемого диэлектриком, который не проводит электричество. Для более низких напряжений автоматические выключатели могут быть расположены в герметичном контейнере под вакуумом, чтобы избежать прохождения электричества в воздухе между контактами. Для более высокого напряжения выключатели часто погружают в резервуары, заполненные непроводящим маслом или плотным диэлектрическим газом. Эти выключатели дают операторам сети больше контроля над тем, как и когда прерывается ток.Не все неисправности одинаковы, и иногда операторы даже заранее знают о неисправности и могут активировать выключатели на ранней стадии, чтобы предотвратить каскадные отказы. Многие неисправности носят временный характер, например, удары молнии или раскачивание ветвей деревьев. Особый вид автоматического выключателя, называемый реклоузером, может прерывать ток на короткое время и повторно подавать питание на линию, чтобы проверить, исчезла ли неисправность. Повторно закрывающие устройства обычно отключаются и повторно включаются несколько раз, в зависимости от их программирования, прежде чем решить, что неисправность постоянная и заблокироваться.Если спрос на электроэнергию в сети становится настолько высоким, что коммунальное предприятие не может его удовлетворить, подстанции также могут использоваться для сброса нагрузки. Периодические отключения электроэнергии используются для снижения общего спроса на электроэнергию, чтобы избежать серьезных сбоев в сети.
Одной из наиболее важных частей энергосистемы является то, что разные сегменты имеют разное напряжение. Напряжение — это мера электрического потенциала, в некоторой степени эквивалентная давлению жидкости в трубе. На крупных электростанциях электричество производится при несколько низком напряжении около 10-30 киловольт или кВ.Оттуда напряжение повышается намного выше с помощью трансформаторов, чтобы оно могло перемещаться по линиям передачи. Использование более высокого напряжения снижает потери в пути, делая их более эффективными, но также и более опасными. Вот почему воздушные линии электропередачи такие высокие — чтобы они не мешали деревьям и деятельности людей. Но когда линии электропередачи достигают населенных пунктов, которые они обслуживают, невозможно удерживать их так высоко в воздухе. Таким образом, перед распределением напряжение в сети необходимо снизить, опять же с помощью трансформаторов, расположенных на подстанции.
Трансформатор — это чрезвычайно простое устройство, функционирование которого зависит от переменного тока сети. Он состоит из двух соседних катушек проволоки. Когда напряжение в одной катушке изменяется, она создает магнитное поле. Это поле соединяется с другой катушкой, создавая напряжение. Невероятная часть трансформатора связана с количеством петель в каждой катушке. Индуцированное напряжение будет пропорционально количеству петель. Например, если на передающей стороне трансформатора 1000 петель, а на распределительной — 100, напряжение на распределительной стороне будет в 10 раз меньше.Этот простой, но невероятный факт позволяет нам повышать или понижать напряжение по мере необходимости, чтобы сбалансировать безопасность и эффективность в каждой части энергосистемы.
Простота трансформаторов во многих отношениях велика, но это также означает, что может быть трудно выполнить точную регулировку мощности, покидающей подстанцию. По этой причине многие подстанции включают оборудование для контроля и управления мощностью в сети. Измерительные трансформаторы — это небольшие трансформаторы, используемые для измерения напряжения или тока в сети или обеспечения питания устройств мониторинга системы.В зависимости от изменяющихся потерь при передаче и распределении напряжение в сети может выходить за допустимые пределы. Регуляторы — это устройства с несколькими ответвлениями, которые могут вносить небольшие корректировки — вверх или вниз — в напряжение распределения на фидерных линиях, покидающих подстанцию по направлению к потребителям. Если присмотреться, иногда можно увидеть циферблат регулятора, указывающий положение крана.
Все это различное оборудование требует тщательного обслуживания. Последняя и наиболее важная роль подстанции состоит в том, чтобы электрики и линейные мастера могли безопасно проверять, ремонтировать и заменять оборудование.Подстанции обычно являются единственными местами, где линии электропередач сверхвысокого напряжения подходят близко к земле, поэтому безопасность абсолютно критична. Шинопровод, идущий вдоль подстанции, защищен от короткого замыкания большими изоляторами, чтобы избежать дугового замыкания на землю. Даже подключения к каждому элементу оборудования выполняются через устройство, называемое проходным изолятором, которое поддерживает безопасное расстояние между линиями под напряжением и заземленными металлическими корпусами. Некоторые подстанции имеют большие бетонные стены, которые служат противопожарными преградами между оборудованием.Все подстанции построены с сеткой заземляющих стержней и проводов, заглубленных под поверхностью. В случае неисправности подстанция должна иметь возможность пропускать большой ток в землю, чтобы отключать выключатели как можно быстрее. Эта заземляющая сеть также гарантирует, что вся подстанция и все ее оборудование поддерживаются на одном уровне напряжения, называемом эквипотенциальным, так что прикосновение к какой-либо части оборудования не создает электрический ток через человека. Наконец, подстанции окружены большими заборами и предупреждающими знаками, чтобы быть уверенным, что любые своенравные граждане знают, что им следует держаться подальше.
Во многих отношениях сетка представляет собой универсальную систему — гигантскую машину, к которой мы все подключаемся, вращая в идеальной синхронности, в некоторых случаях, на всем континенте. С другой стороны, наши потребности в электроэнергии, в том числе когда она нам нужна, сколько нам нужно и насколько надежно она должна быть доставлена, сильно различаются. Требования к питанию сильно различаются между чувствительным исследовательским центром и пригородным жилым районом, между военной базой и полем для гольфа загородного клуба, а также между сталелитейным заводом и боулингом.Точно так же каждая электрическая подстанция настраивается для удовлетворения потребностей инфраструктуры, которую она связывает вместе. По мере того, как сеть становится умнее, по мере изменения структуры спроса и по мере того, как мы (будем надеяться!) Продолжаем заменять производство ископаемого топлива источниками возобновляемой энергии для сдерживания глобального потепления, управление нашей электрической инфраструктурой будет становиться все сложнее. Таким образом, подстанции будут продолжать играть важную роль в управлении и защите энергосистемы.
Разделительный трансформатор. Что нужно знать
Что такое изолирующий трансформатор?
Изолирующий трансформатор — это трансформатор, используемый для передачи электроэнергии от источника переменного тока к какому-либо оборудованию или устройству, при этом запитываемое устройство отключается от источника питания, как правило, по соображениям безопасности.Изолирующие трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку и используются для защиты от поражения электрическим током, для подавления электрических шумов в чувствительных устройствах или для передачи энергии между двумя цепями, которые нельзя соединять. Трансформатор, продаваемый для изоляции, часто имеет специальную изоляцию между первичной и вторичной обмотками и рассчитан на то, чтобы выдерживать высокое напряжение между обмотками.
Википедия — Изолирующий трансформатор
Типовая схема электрооборудования
Вы, вероятно, этого не знаете, но ваше сетевое питание, скорее всего, обеспечивается через изолирующий трансформатор.В электрической подстанции, которая питает ваш дом, скрывается огромный кусок меди и железа (трансформатор), который потребляет относительно высокое электрическое напряжение и преобразует его в наше общепризнанное напряжение 230–240 В, которое мы все знаем. В вашем доме есть кабель от этого трансформатора с двумя жилами. Один — это токоведущий провод, а другой — объединенный провод защитного заземления и нейтрали (PEN). (Это наиболее распространенная в Великобритании система TN-C-S. Доступны и другие системы.)
Внутри вашего дома провод PEN разделяется на нейтраль и землю внутри вашего потребительского блока / распределительного щита, также известного как плата предохранителей. Обратите внимание, что здесь нейтраль и земля соединены вместе, что означает, что напряжение между фазой и нейтралью такое же, как напряжение между фазой и землей — номинальное 230 В, а напряжение между нейтралью и землей равно нулю (поскольку они соединены вместе). Также обратите внимание, что токоведущий провод, проходящий через предохранитель электрической платы, разделен на выводы для ваших различных цепей, каждая из которых защищена автоматическим выключателем или плавким предохранителем.Для дополнительной защиты также может быть установлено устройство защитного отключения (УЗО). В то время как предохранитель или автоматический выключатель обычно требует много ампер тока для срабатывания или срабатывания УЗО с током около 30 мА, протекающим на землю (на самом деле дисбаланс между токами под напряжением и нейтралью, которые при нормальной работе одинаковы). Он используется для обеспечения дополнительной защиты при возможном контакте с водой или в других потенциально опасных ситуациях. Запомни это!
Идея этого устройства — обеспечение электробезопасности.Если токоведущий провод отсоединится от части оборудования и коснется заземленного шасси, то протечет сильный ток и сработает предохранитель или сработает прерыватель. Тот же результат будет получен, если в оборудовании возникнет короткое замыкание между фазой и нейтралью. Если электрический душ имеет оголенный проводник, с которым контактирует вода, тогда будет меньший электрический ток, который будет течь от напряжения к земле, и это обнаруживается УЗО, которое срабатывает и отключает электрическое питание на неисправный элемент оборудования. (и все остальное в той же цепи).Удобно, если вы обнажены в заземленной ванне.
Итак, теперь у нас есть три проводника в розетке. Предполагая, что мы подключены к земле (поскольку мы стоим на ней), тогда мы получим удар электрическим током, если случайно коснемся токоведущего проводника, но мы будем в безопасности, если коснемся нейтрального проводника (как нейтраль относительно земли. напряжение равно нулю). Если мы изолированы от земли (например, в резиновых сапогах), мы можем коснуться токоведущего проводника и не получить электрический ток. Если мы коснемся как токоведущего, так и нулевого проводов, мы, конечно, получим ток.
Изолирующий трансформатор для обеспечения безопасности
Итак, как можно использовать изолирующий трансформатор для обеспечения электробезопасности? Все сводится к тому, что на самом деле представляет собой трансформатор. Проще говоря, это две катушки проволоки вокруг железного сердечника. Входящая катушка, называемая первичной, преобразует электрическое поле в магнитное. Это магнитное поле затем индуцирует электрическое поле на второй катушке, и, следовательно, на выходе этой катушки (называемом вторичной обмоткой) появляется напряжение. Изменяя количество витков в катушках, можно повышать или понижать напряжение, но в нашем случае количество витков равно, поэтому выходное напряжение такое же, как и входное.Однако важно понять, что между входом и выходом нет электрического соединения. Связь сделана магнетизмом. Это означает, что выход «изолирован» от входа, отсюда и термин изолирующий трансформатор!
Выход изолирующего трансформатора все еще имеет номинальное выходное напряжение 230 В между его выходными проводниками, но нет связи с землей. Это означает, что вы можете безопасно прикоснуться к любому проводнику без риска поражения электрическим током. Однако вы все равно получите удар электрическим током, если дотронетесь до обоих проводов!
Важно отметить, что с изолирующим трансформатором устройство, которое может иметь замыкание на землю, которое может привести к срабатыванию автоматического выключателя или срабатыванию предохранителя, будет работать нормально.Фактически, изолирующие трансформаторы используются именно по этой причине в определенных приложениях, где внезапное отключение питания из-за замыкания на землю может вызвать еще большие опасности (например, на химических заводах или в операционных). В таких случаях обычно обеспечивается мониторинг, чтобы в случае возникновения тревоги подавать сигнал тревоги.
На приведенной выше схеме при установке без изолирующего трансформатора устройство имеет замыкание на землю (например, токоведущий провод замкнулся на шасси).Поскольку нейтраль и земля соединены в блоке потребителя, система рассматривает это как короткое замыкание, и поэтому будет протекать большой ток, который приведет к срабатыванию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя. Это также приведет к срабатыванию УЗО, если оно установлено.
Когда в цепь включен изолирующий трансформатор, ничего не произойдет. Это потому, что вторичные живые и нейтральные больше не живые и нейтральные. Их действительно следует называть фазой 1 и фазой 2, поэтому я заключил их в кавычки. Поскольку они больше не находятся под напряжением и нейтрали, нет связи с входящей землей, и, следовательно, ток короткого замыкания не может протекать.В этом случае, поскольку есть короткое замыкание от «живого» к земле, это «живое» фактически становится эквивалентом нейтрали, а «нейтраль» фактически становится под напряжением. На приведенной выше схеме у вас будет 230 В между «фазой» и «нейтралью», 230 В между «нейтралью» и землей и ноль вольт между «фазой» и землей.
Однако изолирующий трансформатор в основном используется для обеспечения безопасности, когда люди работают под напряжением, случайное прикосновение к проводнику под напряжением не вызовет поражения электрическим током, или что существует риск повреждения кабелей и т. Д.например, на строительных площадках.
Другим следствием этого является устранение «утечки на землю», то есть утечки тока от живого к земле, вызванной сетевыми фильтрами. Поскольку прямого заземления нет, то утечке на землю некуда течь. Это может быть полезно при работе рядом с пациентом или для уменьшения утечки на землю от нескольких устройств, чтобы избежать ложных срабатываний УЗО.
Использование изолирующего трансформатора для снижения электрического шума.
Трансформатор, будучи катушкой, имеет так называемую индуктивность. Индуктивность является препятствием для высокочастотных сигналов. Электрический шум — это высокочастотный сигнал, поэтому трансформатор препятствует этому. Другие проблемы с питанием также могут быть уменьшены, особенно если в конструкции трансформатора есть электростатический экран, который заземлен. С помощью этого метода можно эффективно уменьшить любые электрические переходные процессы между проводниками питания и землей.
Помехи между силовыми проводниками можно уменьшить за счет индуктивности, но не устранить.Вот почему в специализированных устройствах стабилизации мощности, включающих изолирующие трансформаторы, дополнительная фильтрация проводится на вторичной стороне трансформатора, чтобы еще больше уменьшить это.
Вместо того, чтобы вдаваться в подробности об этом, этот отрывок лучше всего подойдет для чтения перед сном.
Или можете просто поверить мне на слово.
Переделка облигации N-E
В сложных электрических установках или в некоторых, где проводка может быть старой, иметь плохие соединения или иным образом иметь чрезмерный импеданс, напряжение между нейтралью и землей может увеличиваться, особенно в самых удаленных от распределительного щита точках и особенно там, где задействованы высокие токи.Это может быть, а может и не быть проблемой для вашего электрического оборудования. Вы можете просто снова подключить нейтраль к земле, но электрические правила не допускают этого. Однако, поскольку вторичная обмотка изолирована от первичной, вы можете безопасно получить новую нейтраль и землю, соединив их во вторичной обмотке изолирующего трансформатора. Это также сделано для устранения шума между «нейтралью» и землей — когда вы замыкаете ее.
Однако при этом возникает проблема безопасности. Если, например, оборудование находится в зонах, которые могут контактировать с водой (например, в лабораториях), желательно защитить эту цепь с помощью устройства защитного отключения.Это связано с тем, что вода является довольно плохим проводником электричества, и в случае, если на часть оборудования попадает вода, протекает недостаточно тока, чтобы сгореть предохранитель, но может протекать ток, достаточный для того, чтобы кто-то, кто может контактировать с водой, и землю неприятным электрическим током. Обратите внимание, что для нарушения сердечного ритма требуется всего несколько миллиампер тока.
Возьмите сценарий выше. Для защиты операторов, работающих с оборудованием, от риска контакта воды с токоведущими проводниками, цепь оснащена УЗО.Если вода будет пролита на оборудование и войдет в контакт с токоведущими проводниками, возникнет ток утечки, что приведет к срабатыванию УЗО. Это отключит питание оборудования и оставит оператора в безопасности.
В следующем сценарии был установлен изолирующий трансформатор, который питает оборудование. Если сейчас прольется вода, любой контакт с токоведущими проводниками приведет только к заземлению проводов. Ток не будет протекать, следовательно, оператор будет в безопасности, а оборудование продолжит работу.
В последнем сценарии изолирующий трансформатор имеет заземление, подключенное к одной из вторичных фаз, создавая новую эффективную связь нейтраль-земля. Если вода теперь пролита на оборудование и войдет в контакт с токоведущими проводниками, ток будет течь от конца фазы трансформатора к оборудованию, через воду на землю, а затем обратно к трансформатору. Поскольку этот путь тока находится во вторичной обмотке трансформатора, УЗО не обнаруживает дисбаланса и, следовательно, не срабатывает.Оператор сейчас находится в небезопасной среде с потенциалом поражения электрическим током, поскольку они могут стать самой низкой точкой сопротивления для тока утечки.
Такие опасности могут существовать не только в воде. Я вспоминаю, как мне рассказывали о случае с неудачливым оператором кассы в крупной сети продуктовых магазинов. Она не знала, что электрический кабель, питающий какое-то оборудование, запутался в механизме ее кресла. Когда она повернулась в кресле, это вызвало разрез изоляции кабеля, который затем коснулся токоведущего проводника.Эта цепь была защищена не УЗО, а только автоматическими выключателями. Следовательно, для отключения выключателя потребуется короткое замыкание, подобное току. В этом случае у кресла было плохое соединение с землей, поэтому кресло — и несчастный оператор — теперь находились под напряжением. Каждый раз, когда она касалась чего-то заземленного — например, кассы или конвейерного механизма, — она получала поражение электрическим током. Если бы цепь была защищена с помощью УЗО, это не предотвратило бы поражение электрическим током, но его серьезность снизилась бы, и это произошло бы только один раз, а не многократно, что случалось с этой бедной женщиной, пока не было отключено питание.Ретроспективная акция действительно заключалась в том, чтобы подогнать УЗО (и сделать это во всех магазинах). Если бы они установили изолирующий трансформатор, то оператор вообще не получил бы удара током. Никакой неисправности не будет — за исключением визуального осмотра. Если бы они установили изолирующий трансформатор с перемычкой N-E на вторичной обмотке, это бы свело на нет эффект УЗО, создав еще одну опасную ситуацию для оператора.
Регламент по трансформатору
Трансформаторы несовершенны, и в них существует сопротивление, которое вызывает падение напряжения в трансформаторе при протекании тока.Чем больше протекает ток, тем больше падение напряжения и, соответственно, выходное напряжение. Регулировка трансформатора — это разница между напряжением холостого хода и напряжением полной нагрузки, выраженная в процентах. Плохое регулирование может вызвать другие проблемы в цепи. Например, если нагрузка является нелинейной и принимает ток порциями с высокой величиной — например, в выпрямителях, то плохое регулирование может вызвать искажение формы волны и внести в систему гармоники напряжения. Другие проблемы включают слишком низкое падение напряжения и срабатывание систем защиты от пониженного напряжения.
ИБП и изолирующие трансформаторы
Прежде чем я перейду к ИБП с изолирующими трансформаторами, вероятно, стоит упомянуть, что происходит с бестрансформаторными системами ИБП в случае замыкания на землю, как описано выше. Утечки на землю невозможно устранить с помощью ИБП. Фактически, он является кумулятивным, поэтому утечка на землю ИБП добавляется к утечке на землю подключенных нагрузок. Это соображение для подключаемых ИБП, но это тема другой статьи. Если происходит событие утечки на землю, которое приводит к срабатыванию УЗО, то питание ИБП будет потеряно, и ИБП будет делать то, что он должен делать, а именно продолжать подавать питание на подключенную нагрузку, даже если у нее есть неисправность.Обратите внимание, что здесь я предполагаю, что это неисправность порядка десятков миллиампер — достаточно, чтобы сработать УЗО, но недостаточно, чтобы сработать предохранитель или сработать автоматический выключатель. Это может показаться вам опасным. Однако, когда ИБП работает от батареи, он будет иметь (подключаемые системы — не всегда в случае проводных систем) реле обратной связи. То, что он делает, — это разомкнутая цепь, предотвращающая попадание выхода инвертора на входящие контакты питания ИБП. Фактически это то же самое, что изоляция. Теперь нагрузка изолирована от источника, и, следовательно, ток утечки на землю не будет продолжать протекать, и, следовательно, опасности не будет.
Если в ИБП есть изолирующий трансформатор, это обеспечивает дополнительную защиту по мощности, но требует определенных соображений. Во-первых, он требует добавления большого количества меди и железа, что существенно увеличивает его вес и физические размеры. Как описано выше, соединение нейтрали с землей на вторичной обмотке ИБП приводит к тому, что любая защита УЗО становится избыточной, поэтому предпочтительно, чтобы трансформатор был плавающим. В системах ИБП с проводным подключением, если требуется соединение N-E, монтажники на месте могут довольно легко добавить его и установить любую защиту УЗО после ИБП.Кроме того, где в цепи ИБП должен быть трансформатор? На входе или на выходе?
Если он находится на входе, то ИБП имеет дополнительное преимущество защиты, обеспечиваемой трансформатором. Это означает, что утечка на землю ИБП (и подключенного оборудования) равна нулю при измерении на входе ИБП.
Если он находится на выходе, то выход ИБП всегда будет постоянным, независимо от того, работает он от батареи или в нормальном режиме. Это будет особенно важно, если требуется облигация N-E.
На мой взгляд, лучшим вариантом мы считаем входной трансформатор в сочетании с действительно плавающим выходом. Это самая безопасная конфигурация, которую мы включили в наши системы ИБП серии TX.
Редактировать — Плавающее напряжение
Добавьте это к исходной статье, чтобы подробно объяснить, почему выходное напряжение относительно земли такое, как оно есть.
Если мы возьмем наш развязывающий трансформатор, на котором вторичные обмотки выхода не заземлены. Как бы мы ни старались, всегда будет существовать некоторая паразитная емкость между выходными фазами и землей, полное сопротивление которой мы назовем Z p .
Затем мы измеряем (используя вольтметр с высоким сопротивлением) между фазой 1 и фазой 2 и получаем выходное напряжение Vo. Теперь, измеряя расстояние между Фазой 1 и Землей, что мы ожидаем найти? Мы измеряем напряжение на паразитном импедансе Z p . Если предположить, что это то же самое между фазой 1 и землей, как между фазой 2 и землей, тогда измеренное напряжение будет V m = V o (Z p / (Z p + Z p ) ), или V m = V o /2, например, мы измеряем половину выходного напряжения.Таким образом, для трансформатора на 230 В мы ожидаем измерения около 115 В.
Если мы подключим часть оборудования к трансформатору, который содержит входной фильтр, то мы обнаружим, что между фазами входа и землей намеренно включены конденсаторы. Игнорирование Z p (как Z c ≪Z p ), затем V m = V o (Z c / (Z c + Z c )) Например, половина V o снова.
Вот почему измеренное напряжение между фазой и землей обычно составляет примерно половину выходного напряжения трансформатора.Я понимаю, почему на первый взгляд это может вызвать беспокойство, поскольку кажется, что у нас есть высокое напряжение на землю даже через наш изолирующий трансформатор. Однако ток не будет течь (и, следовательно, это безопасно), если мы подключим любую фазу к земле. Все, что мы делаем, это теперь относим эту фазу к Земле.
Конструкция и принцип работы трансформатора
ТРАНСФОРМАТОРТрансформатор — это стационарное устройство, используемое для преобразования электроэнергии из одной цепи в другой без изменения его частоты.Приложенное переменное напряжение либо увеличился, либо уменьшился с соответствующим уменьшением или увеличением ток в цепи.
Если трансформатор преобразует переменный ток с низким напряжением в переменный ток при высоком напряжении он называется повышающим трансформатором. Напротив, если трансформатор преобразует переменный ток с высоким напряжением в переменный ток с низким напряжением, тогда его называют понижающим трансформатором.
Строительство и работа трансформатора
ПринципПринцип Трансформатор — это взаимная индукция между двумя катушками. То есть когда электрический ток, проходящий через катушку, изменяется со временем, в соседняя катушка.
В простом конструкция трансформаторов, есть две катушки с высокой взаимной индуктивностью намотанный на тот же сердечник трансформатора.Сердечник обычно ламинированный и изготовлен из хорошего магнитного материала, такого как кремнистая сталь. Катушки электрически изолированы, но связаны магнитным полем через сердечник трансформатора (рисунок 4.37).
Катушка, поперек которой приложенное переменное напряжение называется первичной катушкой P , а катушка от которой отводится выходная мощность, называется вторичной обмоткой S . В собранный сердечник и катушки хранятся в контейнере, заполненном подходящим среда для лучшей изоляции и охлаждения.
РабочийЕсли первичная обмотка подключен к источнику переменного напряжения, переменный магнитный поток устанавливается в ламинированном сердечнике. Если нет утечки магнитного потока, то весь магнитного потока, связанного с первичной обмоткой, также связан с вторичной обмоткой. Это означает, что скорость изменения магнитного потока на каждом витке одинакова. как для первичной, так и для вторичной катушек.
В результате флюса При изменении ЭДС индуцируется как в первичной, так и во вторичной обмотках.ЭДС, наведенная в первичная обмотка ε p практически равна и противоположна приложенной напряжение υ p и определяется как
Частота переменный магнитный поток в сердечнике такой же, как частота приложенного Напряжение. Следовательно, наведенная ЭДС во вторичной обмотке также будет иметь ту же частоту, что и приложенного напряжения. ЭДС, наведенная во вторичной обмотке ε s , равна предоставлено
где N p и N s — количество витков в первичной и вторичной обмотках. катушка соответственно.Если вторичный контур разомкнут, то ε с = υ с где υ с — напряжение на вторичной обмотке.
Эта постоянная K известна как коэффициент трансформации напряжения. Для идеального трансформатора
Входная мощность υ p i p = Выходная мощность υ с i с
где i p и i s — токи в первичной и вторичной обмотках. соответственно.
Следовательно,
Уравнение 4.33 записано по амплитуде соответствующих величин,
i) Если N s > N p (или K > 1), ∴ V s > V p и I s < I p .
Это случай повышающий трансформатор, в котором повышается напряжение и соответствующий ток уменьшается.
ii) Если N s < N p (или K <1), ∴ V s < V p и I s > I p .
Это понижающая трансформатор, в котором напряжение уменьшается, а ток увеличивается.
КПД трансформатор:КПД η трансформатор определяется как отношение полезной выходной мощности к входной власть. Таким образом,
Трансформаторы высоко эффективные устройства с КПД от 96 до 99%. Различный потери энергии в трансформаторе не позволят им быть эффективными на 100%.
Феррорезонанс — обзор | Темы ScienceDirect
4.1 Классификация внутренних перенапряжений и уровня перенапряжения в системе сверхвысокого напряжения
Под внутренним перенапряжением в энергосистеме понимается повышение напряжения из-за преобразования или передачи электромагнитной энергии внутри системы, вызванное изменением параметров системы в результате переключения цепи выключатель, неисправность или другие причины. Его можно классифицировать как временное перенапряжение, коммутационное перенапряжение (или перенапряжение с медленным фронтом) или перенапряжение с очень быстрым фронтом.
Временное перенапряжение обычно имеет низкую амплитуду, но длится долгое время на частоте, равной или близкой к частоте сети.Причины временного перенапряжения включают эффект Ферранти, повышение напряжения на исправной фазе в результате асимметричного замыкания на землю, резкие изменения нагрузки, резонанс и феррорезонанс. При проектировании согласования изоляции системы сверхвысокого или сверхвысокого напряжения первым шагом должен быть расчет временного перенапряжения, потому что:
- 1.
За ним часто следует коммутационное перенапряжение, и его амплитуда напрямую влияет на коммутационное перенапряжение.
- 2.
Это важная основа для определения номинального напряжения ограничителей перенапряжения и, следовательно, уровня защиты системы от перенапряжения.
- 3.
Длится долго и угрожает безопасности эксплуатации оборудования. Следовательно, это может диктовать конструкцию внутренней и внешней изоляции оборудования.
Коммутационное перенапряжение характеризуется большой амплитудой, высокочастотными колебаниями, сильным демпфированием и малой продолжительностью.Это вызвано переключением автоматических выключателей или неисправностью системы, включая перенапряжения после нормальных операций переключения, таких как замыкание линий, трансформаторов, реакторов и повторное включение линии после аварии, а также перенапряжения в результате отключения, неисправности. , или устранение неисправностей. Коммутационные перенапряжения могут иметь разную степень воздействия на изоляцию электрооборудования и защитного оборудования, в первую очередь в зависимости от их амплитуды, формы волны и продолжительности.
Очень быстрое переходное перенапряжение (VFTO) обычно происходит в КРУЭ с газовой изоляцией.Например, перенапряжение с высокой частотой (300 кГц – 100 МГц) и коротким волновым фронтом (3–100 нс) может возникнуть в результате переключения разъединителя, заземлителя или короткого замыкания, которое известен как VFTO. Его частота намного выше, чем у грозового перенапряжения. Следовательно, металлооксидные разрядники (MOA), хотя и обычно используются в энергосистеме, редко используются для подавления VFTO, поскольку они не могут снизить остаточное напряжение до приемлемого уровня при высокой частоте.VFTO могут поставить под угрозу безопасность ГИС и смежного оборудования, особенно межвитковую изоляцию трансформаторов. Они также могут вызывать высокочастотные колебания в трансформаторах.
Точно так же внутренние перенапряжения в системе передачи постоянного тока также можно разделить на коммутационные перенапряжения и временные перенапряжения. Эти перенапряжения в основном вызваны различными неисправностями и операциями переключения в системах переменного и постоянного тока с обеих сторон преобразовательной подстанции. Следовательно, они также могут быть классифицированы на следующие типы в зависимости от их причин: (i) временное перенапряжение и коммутационное перенапряжение на стороне переменного тока, которые вызваны операциями переключения и неисправностями в сети переменного тока, и (ii) временное перенапряжение и коммутационное перенапряжение. на стороне постоянного тока, которые вызваны операциями переключения и неисправностями как на стороне переменного, так и на стороне постоянного тока.Амплитуда, форма волны и продолжительность внутреннего перенапряжения в системе постоянного тока зависят от множества факторов, таких как тип переключения (или неисправности), структура системы постоянного тока, конфигурация и уровень защиты разрядников, управление и защита постоянного тока. , и передаваемая мощность постоянного тока. Последовательность действий системы управления и защиты постоянного тока особенно сильно влияет на внутреннее перенапряжение.
В этой главе также рассматриваются вторичный ток дуги и восстанавливающееся напряжение.Вторичный ток дуги, хотя и не является перенапряжением, является важным электромагнитным переходным явлением. В системах сверхвысокого напряжения переменного тока и сверхвысокого напряжения переменного тока однофазное автоматическое повторное включение обычно используется для устранения однофазного замыкания на землю. После мгновенного однофазного замыкания на землю автоматические выключатели на обоих концах неисправной фазы размыкаются, чтобы изолировать короткое замыкание. Однако из-за индуктивной и емкостной связи между неисправной фазой и исправной фазой индуктивный ток будет течь через путь дуги повреждения, известный как вторичный ток дуги.Этот ток является ключевым фактором, влияющим на успех однофазного автоматического повторного включения. Поскольку системы переменного тока с номинальным напряжением 330 кВ и выше характеризуются высоким уровнем напряжения, большой емкостью и длинными линиями электропередачи, вторичная дуга будет длиться долгое время или не сможет самозатухать, что приведет к отказу автозапуска. повторное включение. Следовательно, необходимо принять меры для подавления вторичного тока дуги и восстанавливающегося напряжения.
Система сверхвысокого напряжения переменного тока имеет проблемы с электромагнитными переходными процессами и перенапряжением, аналогичные проблемам системы сверхвысокого напряжения переменного тока.Однако из-за большей емкости, длинных линий передачи и большой реактивной мощности система сверхвысокого напряжения переменного тока сталкивается с более серьезными проблемами перенапряжения, как подробно описано здесь:
- 1.
Отклонение нагрузки может вызвать серьезное временное перенапряжение.
- 2.
Изменение нагрузки во время нормальной работы может вызвать некоторые проблемы для регулирования реактивной мощности и управления напряжением.
- 3.
Нет возможности улучшить импульс переключения для выдерживания напряжения за счет увеличения воздушного зазора, а уровень внутренней изоляции оборудования сверхвысокого напряжения ограничен.Следовательно, необходимо принять меры для подавления коммутационных перенапряжений. В противном случае для оборудования потребуется слишком большая и сложная изоляционная конструкция, что приведет к увеличению затрат и ухудшению эксплуатационной безопасности.
- 4.
По сравнению с системой сверхвысокого напряжения ток вторичной дуги и восстанавливающееся напряжение на неисправных линиях выше, а продолжительность вторичной дуги больше. Отказ автоматического повторного включения может произойти, если не будут приняты надлежащие меры, и это повлияет на надежность системы.
Для систем сверхвысокого напряжения переменного тока в Китае допустимые коммутационные перенапряжения не превышают 2,2 о.е. для сетей 330 кВ 2,0 о.е. для сетей 500 кВ и 1,8 о.е. для систем 750 кВ. Для систем сверхвысокого напряжения переменного тока значения не превышают 1,6 о.е. для подстанций и не выше 1,7 о.е. для линий. Это показывает, что более высокое номинальное напряжение системы предъявляет более высокие требования к ограничению коммутационного перенапряжения.
Для системы сверхвысокого напряжения постоянного тока коммутационное перенапряжение является одним из ключевых факторов при определении уровня изоляции оборудования.Принимая во внимание ограниченные изоляционные характеристики, обеспечиваемые воздушным зазором, высотной установкой и сложностями в производстве оборудования, более строгие требования предъявляются к подавлению перенапряжения и защите системы постоянного тока сверхвысокого напряжения.
Все о защите трансформатора и схемах защиты трансформатора
Трансформаторы — один из самых важных и дорогих компонентов любой распределительной системы. Это замкнутое статическое устройство, обычно залитое маслом, поэтому количество неисправностей, возникающих в нем, ограничено.Но эффект редкой неисправности может быть очень опасен для трансформатора, а длительные сроки ремонта и замены трансформаторов еще больше усугубляют ситуацию. Следовательно, защита силовых трансформаторов становится очень важной.
Неисправности, возникающие в трансформаторе, в основном делятся на два типа, а именно: внешние неисправности и внутренние неисправности . Во избежание любой опасности для трансформатора внешнее повреждение устраняется сложной системой реле в кратчайшие сроки.Внутренние неисправности в основном связаны с датчиками и измерительными системами. Об этих процессах мы поговорим далее в статье. Прежде чем мы туда доберемся, важно понять, что существует много типов трансформаторов, и в этой статье мы обсудим в основном силовой трансформатор, который используется в распределительных системах. Вы также можете узнать о работе силового трансформатора, чтобы понять его основы.
Основные функции защиты, такие как защита от перевозбуждения и защита по температуре, могут распознавать условия, которые в конечном итоге приводят к состоянию отказа, но полная защита трансформатора, обеспечиваемая реле и трансформаторами тока, подходит для трансформаторов в критических приложениях.
Итак, в этой статье мы поговорим о наиболее распространенных принципах , используемых для защиты трансформаторов от катастрофических отказов.
Защита трансформатора для различных типов трансформаторовСистема защиты силового трансформатора зависит от категории трансформатора. В таблице ниже показано, что
Категория | Мощность трансформатора — кВА | |
1 фаза | 3 фазы | |
I | 5–500 | 15–500 |
II | 501–1667 | 501–5000 |
III | 1668–10 000 | 5001–30 000 |
IV | > 10 000 | > 30 000 |
- Трансформаторы в диапазоне 500 кВА подпадают под (Категория I и II), поэтому они защищены предохранителями, но для защиты трансформаторов до 1000 кВА (распределительные трансформаторы для 11 кВ и 33 кВ) обычно используются выключатели среднего напряжения. использовал.
- Для трансформаторов 10 МВА и выше, подпадающих под категорию III и IV, для их защиты должны были использоваться дифференциальные реле.
Кроме того, для защиты трансформаторов широко применяются механические реле, такие как реле Бухгольца , реле внезапного давления и , . В дополнение к этим реле часто применяется защита от тепловой перегрузки для продления срока службы трансформатора, а не для обнаружения неисправностей.
Общие типы защиты трансформатора- Защита от перегрева
- Максимальная токовая защита
- Дифференциальная защита трансформатора
- Защита от замыкания на землю (ограниченная)
- Реле Бухгольца (обнаружения газа)
- Защита от переполнения
Трансформаторы перегреваются из-за перегрузок и короткого замыкания.Допустимая перегрузка и соответствующая продолжительность зависят от типа трансформатора и класса изоляции, используемой для трансформатора.
Более высокие нагрузки могут поддерживаться в течение очень короткого промежутка времени, если они очень долго, это может привести к повреждению изоляции из-за повышения температуры выше предполагаемой максимальной температуры. Температура в трансформаторе с масляным охлаждением считается максимальной, когда она составляет 95 ° C, при превышении которой ожидаемый срок службы трансформатора уменьшается, и это оказывает пагубное влияние на изоляцию провода.Вот почему защита от перегрева становится необходимой.
Большие трансформаторы имеют устройства обнаружения температуры масла или обмотки , которые измеряют температуру масла или обмотки , обычно есть два способа измерения, один относится к измерению горячей точки , а второй — к вершине -Измерение масла, На изображении ниже показан типичный термометр с коробкой контроля температуры от Reinhausen, используемый для измерения температуры консервативного типа трансформатора с жидкостной изоляцией.
В коробке находится циферблатный индикатор , который показывает температуру трансформатора (которая является черной стрелкой), а красная стрелка указывает уставку сигнала тревоги . Если черная игла выходит за пределы красной иглы, устройство подает сигнал тревоги.
Если мы посмотрим вниз, мы увидим четыре стрелки, с помощью которых мы можем настроить устройство для работы в качестве сигнала тревоги или отключения , или их можно использовать для запуска или остановки насосов или охлаждающих вентиляторов .
Как вы можете видеть на картинке, термометр установлен на верхней части бака трансформатора над сердечником и обмоткой, это сделано, потому что самая высокая температура будет в центре бака из-за сердечника. и обмотки. Эта температура известна как верхняя температура масла . Эта температура дает нам оценку температуры горячей точки сердечника трансформатора. Современные оптоволоконные кабели используются в обмотке низкого напряжения для точного измерения температуры трансформатора.Так реализована защита от перегрева.
Максимальная токовая защита в трансформатореСистема максимальной токовой защиты — одна из первых разработанных систем защиты, ступенчатая система максимальной токовой защиты была разработана для защиты от условий перегрузки по току. распределители питания используют этот метод для обнаружения неисправностей с помощью реле IDMT. то есть реле, имеющие:
- обратная характеристика и
- Минимальное время работы.
Возможности реле IDMT ограничены. Реле такого типа необходимо установить от 150% до 200% от максимального номинального тока, в противном случае реле будут работать в условиях аварийной перегрузки. Следовательно, эти реле обеспечивают незначительную защиту от неисправностей внутри бака трансформатора.
Дифференциальная защита трансформатораДифференциальная защита по току со смещением в процентах используется для защиты силовых трансформаторов и является одной из наиболее распространенных схем защиты трансформаторов , которые обеспечивают наилучшую общую защиту.Эти типы защиты используются для трансформаторов мощностью более 2 МВА.
Трансформатор соединен звездой с одной стороны и треугольником с другой. ТТ со стороны звезды соединены треугольником, а трансформаторы со стороны треугольника — звездой. Нейтраль обоих трансформаторов заземлена.
Трансформатор имеет две катушки, одна — это рабочая катушка , , а другая — ограничивающая катушка , . Как следует из названия, удерживающая катушка используется для создания удерживающей силы, а рабочая катушка используется для создания рабочей силы.Ограничительная катушка соединена со вторичной обмоткой трансформаторов тока, а рабочая катушка подключена между эквипотенциальной точкой ТТ.
Дифференциальная защита трансформатора, работающая:
Обычно рабочая катушка не проводит ток, поскольку ток согласовывается с обеих сторон силовых трансформаторов, когда в обмотках возникает внутреннее повреждение, баланс изменяется, и рабочие катушки дифференциального реле начинают вырабатывать дифференциальный ток между две стороны трансформатора.Таким образом, реле отключает автоматические выключатели и защищает главный трансформатор.
Ограниченная защита от замыканий на землю
При повреждении проходного изолятора трансформатора может протекать очень высокий ток короткого замыкания. В этом случае неисправность необходимо устранить как можно скорее. Досягаемость конкретного защитного устройства должна быть ограничена только зоной трансформатора, что означает, что если какое-либо замыкание на землю происходит в другом месте, реле, выделенное для этой зоны, должно срабатывать, а другие реле должны оставаться такими же.Вот почему реле называется Restricted реле защиты от замыканий на землю.
На приведенном выше рисунке устройство защиты находится на защищенной стороне трансформатора. Предположим, что это первичная сторона, а также предположим, что есть замыкание на землю на вторичной стороне трансформатора. Теперь, если есть неисправность на стороне заземления из-за замыкания на землю, будет присутствовать компонент нулевой последовательности , который будет циркулировать только на вторичной стороне.И это не отразится на первичной обмотке трансформатора.
Это реле имеет три фазы, при возникновении неисправности они будут иметь три компонента: компоненты прямой последовательности , компоненты обратной последовательности и компоненты нулевой последовательности . Поскольку компоненты положительных блесток смещены на 120 *, поэтому в любой момент сумма всех токов будет проходить через реле защиты. Таким образом, сумма их токов будет равна нулю, так как они смещены на 120 *.То же самое и для компонентов обратной последовательности.
Теперь предположим, что возникла неисправность. Эта неисправность будет обнаружена трансформаторами тока, поскольку она имеет составляющую нулевой последовательности, и ток начинает течь через реле защиты, когда это происходит, реле срабатывает и защищает трансформатор.
Реле Бухгольца (обнаружения газа)
На рисунке выше показано реле Бухгольца. Реле Бухгольца устанавливается между блоком главного трансформатора и расширительным баком, когда в трансформаторе возникает неисправность, оно обнаруживает выделившийся газ с помощью поплавкового выключателя.
Если вы присмотритесь, вы увидите стрелку, газ течет из основного бака в бак расширителя, обычно в самом трансформаторе не должно быть газа. Большая часть газа называется растворенным газом, и в зависимости от состояния неисправности может производиться девять различных типов газов. В верхней части этого реле есть два клапана, эти клапаны используются для уменьшения скопления газа, а также для отбора пробы газа.
При возникновении неисправности возникают искры между обмотками или между обмотками и сердечником.Эти небольшие электрические разряды в обмотках нагревают изолирующее масло, и масло разрушается, в результате чего выделяются газы, тяжесть разряда определяет, какие стекла образуются.
При большом разряде энергии будет производиться ацетилен, и, как вы, возможно, знаете, для производства ацетилена требуется много энергии. И вы всегда должны помнить, что при любом типе неисправности выделяются газы, анализируя количество газа, мы можем определить серьезность неисправности.
Как работает реле Бухгольца (обнаружения газа)?
Как вы можете видеть на изображении, у нас есть два поплавка: верхний поплавок и нижний поплавок, а также у нас есть перегородка, которая толкает нижний поплавок.
Когда происходит большой электрический сбой, он производит больше газа, чем газ проходит по трубе, что смещает перегородку и заставляет нижнюю часть опускаться вниз, теперь у нас есть комбинация, верхний поплавок поднимается, а нижний поплавок опущена, а перегородка наклонена. Эта комбинация указывает на то, что произошла серьезная ошибка. который отключает трансформатор, а также генерирует аварийный сигнал. На изображении ниже показано именно это,
Но это не единственный сценарий, в котором это реле может быть полезно, представьте себе ситуацию, когда внутри трансформатора происходит незначительное искрение , эти дуги производят небольшое количество газа, этот газ создает давление внутри трансформатора. реле и верхний поплавок опускается, вытесняя масло внутри него, теперь реле генерирует сигнал тревоги в этой ситуации, верхний поплавок опускается, нижний поплавок не изменяется и перегородка не изменяется, если эта конфигурация обнаружена, мы можем быть уверены что у нас происходит медленное скопление газа.На изображении ниже показано именно это,
Теперь мы знаем, что у нас есть неисправность, и мы выпустим часть газа с помощью клапана над реле и проанализируем газ, чтобы выяснить точную причину скопления газа.
Это реле может также обнаруживать условия, при которых уровень изоляционного масла падает из-за утечек в шасси трансформатора, при этом верхний поплавок опускается, нижний поплавок опускается, а перегородка остается в том же положении. В этом состоянии мы получаем другой сигнал тревоги.На изображении ниже показан рабочий.
С помощью этих трех методов реле Бухгольца обнаруживает неисправности.
Защита от переполненияТрансформатор предназначен для работы при фиксированном уровне магнитного потока, превышающем этот уровень, и сердечник становится насыщенным, насыщение сердечника вызывает нагрев в сердечнике, который быстро проходит через другие части трансформатора, что приводит к перегреву компонентов, таким образом Защита от избыточного потока становится необходимой, поскольку она защищает сердечник трансформатора.Ситуации перенапряжения могут возникать из-за перенапряжения или снижения частоты системы.
Для защиты трансформатора от перенапряжения используется реле защиты от перенапряжения . Реле перенапряжения измеряет отношение напряжение / частота для расчета плотности магнитного потока в сердечнике. Быстрое повышение напряжения из-за переходных процессов в энергосистеме может вызвать перенапряжение, но переходные процессы быстро затухают, поэтому мгновенное отключение трансформатора нежелательно.
Плотность потока прямо пропорциональна отношению напряжения к частоте (В / f) , и прибор должен определить это соотношение, если значение этого отношения становится больше единицы, это выполняется реле на основе микроконтроллера, которое измеряет напряжение и частота в реальном времени, затем он вычисляет скорость и сравнивает ее с предварительно рассчитанными значениями.Реле запрограммировано на обратное определенное минимальное время ( IDMT характеристики ). Но настройку можно выполнить вручную, если это необходимо. Таким образом, цель будет достигнута без ущерба для защиты от перенапряжения. Теперь мы видим, насколько важно предотвратить отключение трансформатора от перенапряжения.
Надеюсь, вам понравилась статья и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом для других технических вопросов.
курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии
курсов. «
Russell Bailey, P.E.
Нью-Йорк
«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам.
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации.»
Стивен Дедак, P.E.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.очень быстро отвечает на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова. Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.
проеду по вашей компании
имя другим на работе. «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.
с деталями Канзас
Городская авария Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.информативно и полезно
в моей работе ».
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр
материал. «
Jesus Sierra, P.E.
Калифорния
«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнает больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя
студент для ознакомления с курсом
материалов до оплаты и
получает викторину «
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и
получил огромное удовольствие «.
Мехди Рахими, П.Е.
Нью-Йорк
«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.
на связи
курсов.»
Уильям Валериоти, P.E.
Техас
«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о
.обсуждаемых тем ».
Майкл Райан, P.E.
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я очень рекомендую
всем инженерам ».
Джеймс Шурелл, P.E.
Огайо
«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и
не на основе какой-то неясной раздел
законов, которые не применяются
по «нормальная» практика.»
Марк Каноник, П.Е.
Нью-Йорк
«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.
организация «
Иван Харлан, П.Е.
Теннесси
«Материалы курса содержали хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойль, П.E.
Калифорния
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,
а онлайн формат был очень
Доступно и просто
использовать. Большое спасибо. «
Патрисия Адамс, P.E.
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»
Джозеф Фриссора, П.Е.
Нью-Джерси
«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время
обзор текстового материала. Я
также оценил просмотр
фактических случаев «.
Жаклин Брукс, П.Е.
Флорида
«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.
испытание потребовало исследования в
документ но ответы были
в наличии »
Гарольд Катлер, П.Е.
Массачусетс
«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.
в транспортной инженерии, что мне нужно
для выполнения требований
Сертификат ВОМ.»
Джозеф Гилрой, П.Е.
Иллинойс
«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».
Ричард Роудс, P.E.
Мэриленд
«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
курсов со скидкой.»
Кристина Николас, P.E.
Нью-Йорк
«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный
курсов. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
приходится путешествовать ».
Деннис Мейер, P.E.
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.
Инженеры получат блоки PDH
в любое время.Очень удобно ».
Пол Абелла, P.E.
Аризона
«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало
время искать где
получить мои кредиты от. «
Кристен Фаррелл, P.E.
Висконсин
«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями
и графики; определенно делает это
проще поглотить все
теорий. »
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по
.мой собственный темп во время моего утро
на метро
на работу.»
Клиффорд Гринблатт, П.Е.
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять
викторина. Я бы очень рекомендовал
вам на любой PE нужно
CE единиц. «
Марк Хардкасл, П.Е.
Миссури
«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»
Randall Dreiling, P.E.
Миссури
«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь
по ваш промо-адрес электронной почты который
сниженная цена
на 40% «
Конрадо Казем, П.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».
Charles Fleischer, P.E.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику
коды и Нью-Мексико
правил. «
Брун Гильберт, П.E.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».
Дэвид Рейнольдс, P.E.
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng
при необходимости дополнительно
сертификация. «
Томас Каппеллин, П.E.
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали
мне то, за что я заплатил — много
оценено! «
Джефф Ханслик, P.E.
Оклахома
«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.
для инженера »
Майк Зайдл, П.E.
Небраска
«Курс был по разумной цене, материал был кратким, а
хорошо организовано. «
Glen Schwartz, P.E.
Нью-Джерси
«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —
.хороший справочный материал
для деревянного дизайна. «
Брайан Адамс, П.E.
Миннесота
«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»
Роберт Велнер, P.E.
Нью-Йорк
«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование
Building курс и
очень рекомендую .»
Денис Солано, P.E.
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса по этике в Нью-Джерси были очень хорошими.
хорошо подготовлены. »
Юджин Брэкбилл, P.E.
Коннектикут
«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на
.обзор везде и
всякий раз, когда.»
Тим Чиддикс, P.E.
Колорадо
«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, P.E.
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».
Тайрон Бааш, П.E.
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание
материала. Тщательно
и всесторонний ».
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс
поможет по моей линии
работ.»
Рики Хефлин, P.E.
Оклахома
«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».
Анджела Уотсон, P.E.
Монтана
«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».
Кеннет Пейдж, П.E.
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный
и отличный освежитель ».
Луан Мане, П.Е.
Conneticut
«Мне нравится подход, когда я подписываюсь и могу читать материалы в автономном режиме, а затем
Вернуться, чтобы пройти викторину «
Алекс Млсна, П.E.
Индиана
«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю
это вся информация, которую я могу
использование в реальных жизненных ситуациях. »
Натали Дерингер, P.E.
Южная Дакота
«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне
успешно завершено
курс.»
Ира Бродский П.Е.
Нью-Джерси
«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться.
и пройдите викторину. Очень
удобно а на моем
собственный график «
Майкл Глэдд, P.E.
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, П.Е.
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH
сертификат. Спасибо за создание
процесс простой ».
Фред Шейбе, P.E.
Висконсин
«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил
один час PDH в
один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания
и пригодность, до
имея платить за
материал .»
Ричард Вимеленберг, P.E.
Мэриленд
«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».
Дуглас Стаффорд, П.Е.
Техас
«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем
процесс, которому требуется
улучшение.»
Thomas Stalcup, P.E.
Арканзас
«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу
сертификат. «
Марлен Делани, П.Е.
Иллинойс
«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру
.много различные технические области за пределами
по своей специализации без
надо ехать.»
Гектор Герреро, П.Е.
Грузия
Установка трансформаторов тока — Janitza electronics
Клеммы S1 / S2 (k / l)
Подключения первичной обмотки обозначены «K» и «L» или «P1» и «P2», а подключения вторичной обмотки обозначены «k» и « l »или« S1 »и« S2 ». Полярность должна быть установлена так, чтобы «направление потока энергии» проходило от K до L.
Случайное переключение клемм S1 / S2 приводит к ошибочным результатам измерения, а также может вызвать неправильное управление с системами Emax и PFC.
Длина и сечение линии
Потребляемая мощность (в Вт), вызванная потерями в линии, рассчитывается следующим образом:
- Удельное сопротивление
-
для CU: 0,0175 Ом * мм2 / м для AI: 0,0278 Ом * мм2 / м
L = Длина линии в м (наружная и обратная линия) I = Ток в амперах
A = Поперечное сечение линии в мм2
Работа с параллельным / суммирующим трансформатором тока
Если измерение тока выполняется через два трансформатора тока, общий коэффициент трансформации трансформаторов тока должен быть запрограммирован в измерительном устройстве.
Пример: оба трансформатора тока имеют коэффициент трансформации 1000 / 5A. Суммарное измерение выполняется с помощью суммирующего трансформатора тока 5 + 5/5 A.
Затем необходимо настроить UMG следующим образом:
Первичный ток: 1000 A + 1000 A = 2000 A
Вторичный ток: 5 A
Заземление трансформаторов тока
Согласно VDE 0414 трансформаторы тока и напряжения должны быть заземлены вторично от последовательного напряжения 3,6 кВ. При низком напряжении можно обойтись без заземления, если трансформаторы тока не имеют больших металлических контактных поверхностей.Однако распространенной практикой является заземление трансформаторов низкого напряжения. Обычное основано на S1. Однако заземление также может выполняться на клеммах S1 (k) или S2 (k). Важно: всегда заземляйте с одной и той же стороны!
Использование трансформаторов тока защиты
В случае модернизации измерительного устройства и исключительной доступности защитного сердечника мы рекомендуем использовать трансформатор тока обмотки 5/5 для развязки защитного сердечника.
.