Текст
                    I гапстигтл i ur di
НАПРЯЖЕНИЯ
И ИХ ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ


БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА *_. > _ Выпуск 239 В. Н. В АВ ИН ТРАНСФОРМАТОРЫ 1 НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ МОСКВА 1967
6П2.12 В .12 УДК 621.314.222(04) РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: Большам Я. М., Долгов А. Н., Ежков В. В., Каминский Е. А., Мандрыкин С. А., Синьчугов Ф. И., Смирнов А. Д., Устинов П. И. Бавин В. Н. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи, М., .Энергия", 1967. 104 с. с илл (Б-ка электромонтера, вып. 239). В брошюре даются основные сведения об устройстве, работе и погрешностях трансформаторов напряжения. Приводятся технические данные н примеры конструктивного выполнения н включения транс- форматоров напряжения, а также распространенные схемы их вторич- ных цепей. Описываются принципы расчета основных элементов вто- ричных цепей напряжения и способы их проверки в условиях экс- плуатации. Брошюра предназначена для квалифицированных элек- тромонтеров, бригадиров и мастеров, занимающихся монтажом, на- ладкой и эксплуатацией устройств релейной защиты, измерений и вторичных цепей. 3-3-10 97-67 6П2.12
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и принцип действия трансформатора на- пряжения. Трансформатор напряжения служит для по- нижения высокого напряжения, подаваемого в установ- ках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики. Для непосредственного включения на высокое на- пряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с вы- соковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кв и выше. Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пре- делы измерения; обмотки реле, включаемых через тран- сформаторы напряжения, также могут иметь стандарт- ные исполнения. Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопас- ность их обслуживания. Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения; от их рабо- ты зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики. Трансформатор напряжения по принципу выполне- ния ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. На рис. 1,а показана схема трансформатора 3
напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение Ui, а на напря- жение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начала первичной и вторичной обмоток обозна- чены буквами А и а, а концы — X и х. Такие обозначе- ния обычно наносятся на корпусе трансформатора на- Рис. 1. Схема и векторная диа- грамма трансформатора напря- жения. а —схема; б — векторная диаграм- ма напряжений прн ян>1; в— век- торная диаграмма напряжений при ли-!. пряжения рядом с зажима- ми его обмоток. Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется но- минальным коэффициентом, трансформации трансформа- тора напряжения „ ___^1НОМ ЛП---г г с'2И0М (1) При работе трансформа- тора напряжения без по- грешностей его первичное и вторичное напряжение сов- падают по фазе, как пока- зано на рис. 1,6, и отношение их величин равно пн- При коэффициенте трансформации ин=1 напряжение t/2=^i (рис. 1,в). Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сиг- нализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в се- ти с заземленной нейтралью. Схема трансформатора напряжения с двумя вторич- ными обмотками показана на рис. 2,а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнали- зации или защиты при замыканиях на землю, обозначе- ны ад и хд. На рис. 2,6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Допол- нительные вторичные обмотки соединены по схеме ра- зомкнутого треугольника. От них на устройства сигна-
лизации или защиты подается сумма фазных напряже- ний всех трех фаз. При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2,в, где Ua, Uв и Uс — векторы фазных напряжений, приложен- ных к первичным обмоткам, a UaR, Uba и исд — векторы Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмот- ками. а — схема; б — включение в трехфазную цепь; в —векторная диаграмма напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответ- ствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1,в). Сумма векторов Uan, Uba и UCR получена путем их сов- мещения соответственно схеме соединения дополнитель- ных обмоток, при этом принималось, что стрелки векто- ров как первичных, так и вторичных напряжений соот- ветствуют началам обмоток трансформатора. Результи- рующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю. В действительных условиях обычно на выходе ра- зомкнутого треугольника имеется ничтожно малое на- пряжение небаланса, не превышающее 2—3% номиналь- ного напряжения. Этот небаланс создается всегда имею- щимися незначительной несимметрией вторичных фаз- ных напряжений и небольшим отклонением формы их кривой от синусоиды. Напряжение, обеспечивающее на- 5
Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений первичной и вто- ричной дополнительной обмо- ток при однофазном замыка- нии на землю. а — в сети с заземленной ней- тралью; б — в сети с изолирован- ной нейтралью. дежную работу реле, приключаемых к цепи разомкнуто- го треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Так как замыкания на землю связаны с прохождением тока через нейтраль, появляющееся при этом напряжение на выходе разомкнутого треугольника согласно методу симметричных составляющих называют напряжением нулевой после- довательности и обозначают 3t70; в этом обозначении цифра 3 указывает, что на- пряжение в данной цепи яв- ляется суммарным для трех фаз. Обозначение 3t70 при- меняется также и для вы- ходной цепи разомкнутого треугольника, подаваемой на реле сигнализации или за- щиты (рис. 2,6). Наибольшее значение на- пряжение 3t70 имеет при од- нофазном замыкании на землю. При этом следует иметь в виду, что макси- мальная величина напряже- ния 3(/о в сети с изолирован- ной нейтралью знаиительно. больше, чем в сети с зазем- ленной нейтралью. На рис. 3,а построен век- тор ЗЛ7о при замыкании на землю фазы А в сети с заземленной нейтралью вблизи места установки трансформатора напряжения (при этом величина 3U0 максимальная). Векторы UB и Uc— фаз- ные напряжения неповрежденных фаз, приложенные к первичным обмоткам трансформатора напряжения. В месте однофазного короткого замыкания напряжение поврежденной фазы равно нулю, и первичная обмотка трансформатора напряжения этой фазы закорочена. По- этому вектор UА на диаграмме отсутствует. Вектор ЗС7О получен в результате сложения векторов напряжения вторичных дополнительных обмоток фаз В и С (векто- ры иЬя и исД), совпадающих по фазе с векторами UB и Uc. 6
Вектор 3U0 Делит угол 120* пополам и образует в по- строенном параллелограмме два равносторонних тре- угольника. Следовательно, напряжение 3U0 равно фаз- ным напряжениям [Дд и 1/сд. Таким образом, в сети с за- земленной нейтралью максимальная величина 3U0 рав- на фазному напряжению. На рис. 3,6 приведены векторные диаграммы при за- мыкании на землю фазы А в сети с изолированной ней- тралью. При этом короткого замыкания не возникает и векторы фазных напряжений сети UA, UB и Uc остают- ся симметричными. Так как фаза А заземлена (условно показано на векторной диаграмме), напряжения фаз В и С относительно земли при этом равны линейным на- пряжениям. Эти линейные напряжения UB-3 и Uc-а и будут подаваться на первичные обмотки фаз В и С трансформатора напряжения, поскольку его нейтраль за- землена. Напряжение на первичной обмотке фазы А бу- дет равно нулю, так как она закорочена в месте замы- кания на землю. Вектор 3U0 построен как сумма векто- ров напряжений UbR и UCK, совпадающих по фазе с на- пряжениями первичных обмоток UB-s и Uc..3. Вектор ЗС7О делит пополам угол 60° и в построенном параллело- грамме образует два равных равнобедренных треуголь- ника с углами при основании по 30°, откуда следует, что Зи0 = ]/'ЗиЬл = ]/'Зися. Так как напряжения UbR и [7СД, равные в нормальном режиме фазным напряжениям (рис. 2,в), увеличились до линейных (UbR = UCA — ]^3U^), то 3[/0 = 31/ф, т. е. в сети с изолированной нейтралью максимальное значение 3£7О равно утроенному фазному на- пряжению. Если напряжение на дополнительных вторичных об- мотках в нормальном трехфазном режиме равно номи- нальному напряжению этих обмоток, то при возникнове- нии однофазного замыкания на землю максимальная ве- личина 3t7o в сети с заземленной нейтралью будет рав- на этому номинальному напряжению, а в сети с изолиро- ванной нейтралью — в 3 раза больше. Погрешности трансформатора напряжения. Погреш- ности трансформатора напряжения обусловлены паде- ниями напряжения в активном и индуктивном сопротив- лениях первичной и вторичной обмоток от первичного и вторичного токов Ц и /2- Так как эти падения напряже- ния не совпадают по фазе с напряжениями U\ и 172, 7
Рис. 4. Вектор- ные диаграм- мы напряже- ний трансфор- матора напря- жения с пн = 1, работающего с погрешностя- ми по току и по углу. а — при Vi>V2\ б — при U2>Ui. ствия тока 12 кроме погрешности по величине напряжения, возникает также угловая погрешность. Погрешность по напряжению чаще всего проявляет- ся в некотором уменьшении величины U2 (рис. 4,а). Од- нако возможны и такие случаи, когда погрешность по напряжению выражается в возрастании напряжения U2 (рис. 4,6), например при вторичной на- грузке емкостного характера. Угловая погрешность характеризует- ся углом б между векторами напряже- ний U\ и U2. Величины погрешностей зависят от вторичной нагрузки трансформатора на- пряжения. Чем она больше, тем больше вторичный и первичный ток и, следова- тельно, тем больше падения напряжения в сопротивлениях обмоток, вызывающие погрешности. Наименьшие погрешности у транс- форматора напряжения бывают при ра- боте на холостом ходу (без нагрузки). В этом случае они возникают вследствие падения напряжения в активном и реак- тивном сопротивлениях первичной об- мотки от тока холостого хода, создающе- го магнитный поток в сердечнике транс- форматора. При этом вследствие отсут- адение напряжения во вторичной обмот- ке равно нулю и напряжение U2 равно э. д. с. вторичной обмотки Е2 (рис. 5). Для снижения погрешностей трансформаторов напря- жения их мощность выбирается со значительным превы- шением мощности, потребляемой вторичной нагрузкой. С учетом этого трансформатор напряжения, как прави- ло работает в режиме, близком к холостому ходу, когда ток /1 лишь незначительно больше тока намагничивания /о- Вследствие этого падения напряжения в его обмотках имеют незначительную величину. Ток намагничивания в свою очередь по возможности снижают путем расчетного выбора первичной намагни- чивающей силы (н. с.) ItfWx, обеспечивающей работу стали сердечника в области ее наибольшей магнитной проницаемости и применения высоколегированной ста- ли. Кроме того, для снижения индуктивного сопротивле- 8
ния первичной и вторичной обмоток стараются располо- жить их по возможности ближе одну к другой. Уменьшение тока намагничивания и индуктивного сопротивления обмоток уменьшает падение напряжения в них и, следовательно, способствует снижению погреш- ностей. * Для дополнительного снижения погрешности по на- пряжению применяется также отмотка небольшого коли- чества витков первичной обмотки, чем компенсируется уменьшение напряжения С7а при работе трансформатора напряже- ния на вторичную нагрузку. 2. ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И К ВЫПОЛНЕНИЮ ИХ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ Классы точности и соответствующие им допустимые погрешности. Согласно ГОСТ на трансформаторы напряжения погрешность по напряжению выражается в процентах и определяется по формуле , Рис. 5. Век- торная диа- грамма трансфор- матора на- 100. пряжения с (2) пн = 1, ра- ботающего на холостом ходу. При nJU2>U\ погрешность по напря- жению положительная (рис. 4,6), а при tiiiU2<Ui — отрицательная (рис. 4,а). Угловая погрешность б согласно ГОСТ выражается в минутах и считается положительной, если вторичное напряжение опережает по фазе первичное (рис. 4,а) или отрицательной, если вторичное напряжение отстает от первичного (рис. 4,6). Так как угол б обычно очень мал, то, выражая его в радианах, можно считать, что 6Mg6 (3) Трансформаторы напряжения должны соответство- вать установленным ГОСТ классам точности, характе- ризуемым предельно допустимыми значениями погреш- ностей при нормированных величинах первичного на- пряжения и мощности вторичной нагрузки. Цифра, обозначающая класс точности, соответствует предельно допустимому значению погрешности по на- пряжению. 9
Т аблица 1 Предельно допустимые погрешности трансформаторов напряжения Класс точности Погрешности по напря- жению, ±% Угловая, ± мин 0,2 0,2 10 0,5 0,5 20 1 1 Г 40 3 3 Не нормируется Предельно допустимые погрешности, установлен- ные ГОСТ для различ- ных классов точности, приведены в табл. 1. Класс точности 0,5 должен обеспечиваться при питании от трансфор- матора напояжения рас- четных счетчиков и изме- рительных приборов клас- сов 1 и 1,5. Для наиболее распространенных указы- вающих измерительных приборов класса 2,5 должен обеспечиваться класс точности 1 трансформатора напряжения и только как исключение допускается класс 3. Для релейной защиты требуется класс точности 3 трансформатора напряжения. Класс точности 0,2 желательно обеспечивать для ра- счетных счетчиков, устанавливаемых на мощных генера- торах, где ничтожная погрешность счетчика приводит к ошибке при учете электроэнергии на миллионы кило- ватт-часов за год. Однако трансформаторы напряжения промышленного назначения, имеющие класс точности 0,2, в Советском Союзе пока еще не выпускаются. При питании вторичных нагрузок разного характера (например, релейной защиты и расчетных счетчиков) от одного и того же трансформатора напряжения он дол- жен работать в наиболее высоком классе точности, тре- буемом подключенной к нему аппаратурой. Для каждого класса точности в соответствии с ГОСТ устанавливается номинальная мощность трансформато- ра напряжения 51Юм, при которой его погрешности при номинальном первичном напряжении не превышают ука- занных в табл. 1. Так как с увеличением вторичной на- грузки погрешности возрастают, то более высокому классу точности соответствует меньшая номинальная мощность. Обычно для каждого трансформатора напряжения устанавливаются два или три класса точности и две или три соответствующие им номинальные мощности. Это обеспечивает возможность более полного использования его мощности, когда не требуется работа в высоком классе точности. 10
Кроме номинальных мощностей, каждый трансфор- матор напряжения имеет максимальную мощность, ко- торую он может длительно выдавать без недопустимого перегрева обмоток, работая вне классов точности. Трансформаторы напряжения согласно ГОСТ дол- жны обеспечивать при частоте 50 гц работу в установ- ленном классе точности при вторичной нагрузке, имеющей мощность в пределах (0,25—1)5н0м при номинальном первич- ном напряжении 1ЛПом. При отклонении напряжения от номинального не более чем на ±10% мощность трансформатора напряжения вместо SH0M следует считать равной Рис. 6. Вектор- ная диаграмма вторичных це- пей трансфор- матора напря- жения. U2 — напряже- ние на зажимах вторичной обмот- ки трансформа- тора напряже- ния; — напря- жение на изме- рительных прибо- рах н реле; /2 — вторичный ток трансформатора напряжения; 12г2 —* падение напряжения в со- противлении вто- ричной цепи. т. е. соответствующей сопротивлению но- минальной вторичной нагрузки r, ifi ifi ______,1/iHOM VlH0M U1 ^HOM т - о_c • 1 jHOM Оном Потеря напряжения во вторичных це- пях. На точность работы измерительных приборов и реле, кроме погрешностей трансформаторов напряжения, влияет падение напряжения от тока /г в сопро- тивлении вторичных цепей, вносящее дополнительные погрешности по напря- жению и по углу. На векторной диаграмме (рис. 6) па- дение напряжения в активном сопротивлении проводов, соединяющих трансформатор напряжения с приборами и реле, показано сектором /гЛгр, совпадающим по фазе с током нагрузки /г- Реактивное сопротивление вторич- ных цепей напряжения обычно имеет незначительную величину и поэтому не принимается во внимание. Разность величины напряжения по концам соедини- тельных проводов называется потерей напряжения. По- терю напряжения принято выражать в процентах: Af/==^_zJkioo. 17 2 (4) 11
Потеря напряжения во вторичной цепи трансформа- тора напряжения представляет собой отрицательную до- полнительную погрешность в измерении напряжения. Таким образом, дополнительная погрешность по напря- жению fAOn-—AU%. Дополнительная угловая погрешность равна углу бдоп между векторами Un и U2 (рис. 6). Дополнительные Таблица 2 Падение напряжения и дополнительная угловая погрешность при cos <рв = 0,8 АУ. % ^2ГЯ> % гдоп- мин 0,5 0,6 10 1,5 1,6 28 3 3,5 60(1°) погрешности считаются до- пустимыми, если потери на- пряжения во вторичных це- пях не превышают установ- ленных максимальных значе- ний. Согласно ПУЭ сечения жил кабелей в цепях напря- жения должны выбираться так, чтобы потеря напряже- ния в сопротивлении прово- дов от трансформатора на- пряжения до расчетных счет- чиков была не более 0,5%, до щитовых приборов — не более 1,5%, до реле защиты и автоматики — не более 3%). Это является основным требованием к выполнению вторичных цепей трансформаторов напряжения по усло- вию обеспечения необходимой точности работы измери- тельной и релейной аппаратуры. Величины падения напряжения и дополнительной угловой погрешности, соответствующие предельно допу- стимым потерям напряжения при вторичной нагрузке с созфн=0,8, приведены в табл. 2. Из табл. 2 следует, что при потере напряжения до 1,5% ее величина незначительно отличается от падения напряжения. 3. ИСПОЛНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ Общие сведения о конструктивном выполнении тран- сформаторов напряжения. Наибольшее распространение имеют однофазные трансформаторы, выпускаемые на рабочие наппяжения от 380 в до 500 кв. Широко распро- странены также трехфазные трансформаторы напряже- ния, которые в Советском Союзе выпускаются на рабо- чие напряжения до 18 кв. 12
Однофазные и трехфазные трансформаторы напряже- ния могут иметь одну или две вторичные обмотки. К первичной обмотке трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками, включенной на напря- жение фаза-земля в нормальном режиме, приложено фазное напряжение. При замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжение фаза-земля мо- жет возрасти до линейного (рис. 3,6). Поэтому транс- форматоры напряжения с двумя вторичными обмотка- ми, предназначенные для использования в сети с изоли- рованной нейтралью и имеющие номинальное напряже- ние, равное фазному напряжению сети, рассчитываются на длительную работу под линейным напряжением. Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, выпускаемые для работы в сети с заземлен- ной нейтралью, могут находиться под линейным напря- жением не более 5 сек. Конструктивные размеры и вес трансформаторов на- пряжения определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции пер- вичной обмотки и размерами ее вводов высокого напря- жения. Это объясняется тем, что при малой мощности трансформатора напряжения, работающего, как прави- ло, в режиме, близком к холостому ходу, объем изоля- ции высокого напряжения значительно превосходит тре- буемый по мощности объем меди первичной обмотки. Для обеспечения необходимой механической прочности первичной обмотки приходится завышать и сечение ее провода. Увеличение объема обмотки высокого напря- жения против необходимого по мощности, естественно, вызывает и увеличение размеров сердечника. В резуль- тате размеры и вес трансформатора напряжения, выпол- ненного на более высокое напряжение, всегда больше, чем у трансформатора той же конструкции и мощности с меньшим номинальным напряжением первичной об- мотки. Для уменьшения размеров и веса трансформаторов напряжения НО кв и выше применяется каскадное (сту- пенчатое) исполнение их. При этом рабочее напряжение распределяется между каскадами и изоляция каждого из них выполняется на более низкое напряжение. С той же целью на высоком напряжении применя- ются трансформаторы напряжения на 10—15 кв, вклю- чаемые через емкостный делитель напряжения. 13
Трансформаторы напряжения с номинальным напря- жением от 380 в до 6 кв имеют исполнение с сухой изо- ляцией (обмотки выполняют проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком). У трансформато- ров напряжения 10—500 кв изоляция масляная (сердеч- ник погружен в трансформаторное масло). Имеются также исполнения трансформаторов напряжения на 2—6 кв с масляной изоляцией. Рис. 7. Схемы трехфазных трансформаторов напряжения. а — с трехстержневым сердечником; б —с пятистержневым сердеч- ником. Для уменьшения влияния атмосферных перенапря- жений на витки входных слоев первичной обмотки они защищаются во всех трансформаторах напряжения 3 кв и выше электростатическими экранами, соединенными с линейными вводами. Экран выполняется в виде метал- лической полосы, охватывающей обмотку с небольшим зазором между его краями (во избежание образования короткозамкнутого витка). Однофазные трансформаторы напряжения. Изоляция первичной обмотки и ее обоих выводов выполняется на полное рабочее напряжение только у трансформаторов с одной вторичной обмоткой, которые могут включаться на междуфазное напряжение. Трансформаторы напряже- ния с двумя вторичными обмотками, включаемые на на- пряжение фаза-земля, имеют только один вывод первич- ной обмотки, рассчитанный на полное рабочее напряже- ние; второй ее конец выводится через ввод низкого на- пряжения. Участок первичной обмотки, близкий к за- земленному выводу, обычно выполняется с пониженной изоляцией относительно земли и вторичной обмотки. 14
Трехфазные трансформаторы напряжения. На рис. 1,а приведена схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой на каждой фазе, выпол- ненного на трехстержневом сердечнике. Первичные об- мотки (выводы А, В, С) соединены в звезду, благодаря чему к каждой из них приложено фазное напряжение. Вторичные обмотки также соединены в звезду, и их начала выведены на зажимы а, Ь, с, а нейтраль — на зажим 0. На рис. 7,6 показана схема трехфазного трансфор- матора напряжения с двумя вторичными обмотками на каждой фазе. Основные вторичные обмотки соединены в звезду и имеют выводы а, Ь, с, 0. Дополнительные обмотки всех трех фаз соединены последовательно (как на рис. 2,6), и цепь 3U0 выведена на зажимы ад, Хц. Для обеспечения действия реле сигнализации замыканий на землю, включаемого на напряжение ЗСД), нулевая точка первичных обмоток должна быть заземлена. Трансформаторы с двумя вторичными обмотками вы- полняются на пятистержневых сердечниках (рис. 7,6). Крайние стержни, свободные от обмоток, предназначены для замыкания магнитного потока несимметрии, пропор- ционального напряжению 3Uo и возникающего при одно- фазных замыканиях на землю, когда первичная обмотка одной из фаз закорочена и вследствие этого магнитный поток в ее стержне отсутствует, а магнитные потоки в двух других стержнях возрастают в /3 раз, так же как фазные напряжения Ubn и UCR на векторной диа- грамме рис. 3,6. При применении вместо пятистержневого трехстерж- невого сердечника магнитный поток несимметрии мог бы замыкаться только по воздуху и через кожух трансфор- матора, т. е. по пути с большим магнитным сопротивле- нием, что привело бы к значительному возрастанию то- ков намагничивания неповрежденных фаз и опасному перегреву их первичных обмоток. Поэтому во избежание повреждений трансформаторов с трехстержневыми сер- дечниками заземление нулевой точки их первичных об- моток не допускается. Их первичные и вторичные обмот- ки * выполняются на фазное напряжение; нуль первич- но: i обмотки не выводится. Каскадные трансформаторы напряжения. Принцип выполнения поясняется схемой трансформатора, состоя- 15
щего из двух каскадов (7 и 77), приведенной на рис. 8. Каждый каскад представляет собой трансформатор с но- минальным напряжением, равным половине рабочего на- пряжения, которое приложено к выводам А и X обмот- ки ВН. Трансформатор каждого из каскадов размещает- ся в фарфоровом кожухе, залитом трансформаторным А маслом, причем кожух 7 каскада уста- ~ ах Рис. 8. Принци- пиальная схема каскадного трансформато- ра напряже- ния. навливается непосредственно на кожухе второго, вследствие чего ввод высокого напряжения А имеет двойную изоляцию относительно земли. Сердечник 7 каскада соединен с кон- цом обмотки ВН, что позволяет выпол- нить ее изоляцию на половину рабочего напряжения с ослаблением в слоях, ближних к концу. Вторичная обмотка НН с выводами а, х расположена на заземленном сердеч- нике нижнего 77 каскада. Для распределения вторичной нагруз- ки, отдаваемой обмоткой НН между трансформаторами нижнего и верхнего каскадов, на каждом из них имеются свя- зующие обмотки Р, соединенные между собой. Для 7 каскада обмотка Р являет- ся вторичной, а для 77 — дополнительной первичной. Благодаря наличию связую- щих обмоток нагрузка делится между каскадами пополам. Половина нагрузки трансформируется в обмотку НН из обмотки ВН, а вто- рая половина — из обмотки Р. Трансформаторы напряжения с емкостными делите- лями напряжения. На рис. 9 показан емкостный дели- тель напряжения, состоящий из двух последовательно включенных конденсаторов Ci и С2. Напряжение между конденсаторами распределя- ется пропорционально их емкост- ным сопротивлениям (или обратно пропорционально емкостям). Транс- форматор напряжения Т выполняет- ся на номинальное напряжение, рав- ное части рабочего напряжения U\, приложенной к конденсатору С2, Рис. 9. Принципиаль- ная схема трансфор- матора напряжения с емкостным делите- лем напряжения. 16
590 В качестве емкостного делителя напряжения обычно используются конденсаторы связи, устанавливаемые для осуществления высокочастотной защиты или связи. При таком способе включения трансформатора напряжения достигается существенное его удешевление, так как сам трансформатор выполняется на напряжение, значительно меньшее рабочего напряжения. 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ Основные технические данные, характеризующие трансформаторы напряжения отечественного производ- ства, приведены в табл. 3. Номинальные напряжения обмоток. Согласно ГОСТ номинальными напряжениями обмоток называются на- пряжения, указанные на щитке трансформатора для его первичной и каждой из вторичных обмоток. Номиналь- ным напряжением трансформатора называется номи- нальное напряжение его первичной обмотки. Для основной вторичной обмотки трансформаторов с номинальным напряжением, соответствующим линей- ному напряжению сети, установлено номинальное на- пряжение 100 в. Соответственно для трансформаторов с фазным номинальным напряжением установлено но- минальное напряжение основной вторичной обмотки lOO/j/'S в; при включении их по схеме звезда-звезда вторичное линейное напряжение, соответствующее но- минальному, будет тоже 100 в. Номинальное напряжение дополнительных вторич- ных обмоток устанавливается таким образом, чтобы ма- ксимальное значение напряжения 3U0 (на разомкнутом треугольнике) при однофазном замыкании на землю в сети, когда линейное напряжение соответствует номи- нальному напряжению трансформатора напряжения, было 100 в. Так как первичные обмотки трансформаторов напря- жения с двумя вторичными обмотками включаются на фазное напряжение, напряжения их вторичных обмоток в нормальном режиме тоже фазные (рис. 2,в). При од- нофазном замыкании на землю в сети с заземленной нейтралью 31/омакс='^ф (рис. 3,а), а в сети с изолиро- ванной нейтралью ЗГ/0макс=3(рис. 3,6). Соответст- венно для дополнительных обмоток трансформаторов напряжения, предназначенных для сети с заземленной 2—462 17 , к Л-
Таблица 3 Основные технические данные трансформаторов напряжения отечественного производства Номинальные напряжения обмоток, в Номинальная мощ- ность для классов точности, в а К cd № co a? c о о Тип fl cd s Л К вн ННосн ™АОП 0,5 1 3 s CJ ЙС cd s о a 1 s и9 ВН к НОС-0,5 380 100 25 40 100 200 4,16 НОС-0,5 500 100 — 25 40 100 200 4,24 носк-з 3 000 100 — 30 50 120 240 3,36 НОСК-6 6 000 100 — 50 80 200 400 6,00 НОМ-6 2 100 100 — 30 50 120 400 5,73 НОМ-6 3 000 100 — 30 50 120 400 6,87 НОМ-6 6 000 100 — 50 80 200 600 9,10 НОМ-10 10000 100 — 80 150 320 720 5,3 НОМ-15 13 800 100 — 80 150 320 840 4,62 НОМ-15 15 000 100 — 80 150 320 840 3,98 НОМ-15 18 000 100 — 80 150 320 840 5,77 НОМ-35 35 000 100 — 150 250 600 1 200 3,52 НТС-0,5 380 100 — 50 80 200 400 3,76 НТС-0,5 500 100 — 50 80 200 400 3,76 НТМК-6-48 3 000 100 — 50 80 200 400 3,04 НТМК-6-48 6 000 100 — 80 150 320 640 3,04 нтмк-ю 10 000 100 — 120 200 480 960 3,04 НТМИ-6 3 000 100 100/3 50 80 200 400 4,23 НТМИ-6 6 000 100 100/3 80 150 320 640 4,96 НТМИ-10 10 000 100 100/3 120 200 480 960 4,32 Н1МИ-18 13 800 100 100/3 120 200 480 960 4,08 НТМИ-18 15 000 100 100'3 120 200 480 960 4,32 НТМИ-18 18 000 100 100/3 120 200 480 960 4,32 ЗНОМ-15 6 000//Г 100//3 100/3 50 80 200 400 3,36 ЗНОМ-15 10 000/Кз 100//3 100/3 80 150 320 640 4,40 ЗНОМ-15 13 800//3 100//3 100/3 80 150 320 640 4,32 ЗНОМ-15 15 000/К 3 100//3 100/3 80 150 320 640 5,20 ЗНОМ-15 18000/Кз юо/К з 100/3 80 150 320 640 4,80 ЗНОМ-20 20 000//3 100//3 100/3 80 150 320 640 4,88 ЗНОМ-35-54 35 000//3 100//3 100/3 150 250 600 1 200 5,84 НКФ-110-54 ПО 000//3 100//3 100 — 500 1 000 2 000 6,65 НКФ-110-57 110 000//з 100//3 100 — 500 1 000 2 000 5,40 НКФ-110-58 110 000//3 100//3 100/3 — 500 1 000 2 000 8,70 НКФ-220-58 154 000//3 100//3 100 — 500 1 000 2 000 4,88 НКФ-220-58 220000//3 100//3 100 — 500 1 000 2 000 7,05 16
Продолжение табл. 3 Тип Номинальные напряжения обмоток, в Номинальная мощ- ность для класса точности, в а Максимальная мощность, ва н о X X 1 к и * и а ВН нноса ННДОП 0.5 1 3 НКФ-330 330 000//3 юо/Кз 100 — 500 1000 2 000 8,85 НКФ-400 400000//3 юо/К з 100 — 500 1000 2 000 5,45 НКФ-500 500 000//3 1оо/У з 100 — 500 1000 2 000 8,25 НДЕ-500 500 000/КЗ 100//3 100 — 300 600 1 200 8,25** * Отнесены к максимальной мощности. •* Соответствует активному сопротивлению (индуктивное сопротивление ком- пенсируется емкостью делителя напряжения). нейтралью, установлено UBOM= 100 в, а для сети с изо- лированной нейтралью—(7НОМ= 100/3 в. Напряжение короткого замыкания. Приведенные в табл. 3 значения ик°/0 представляют собой напряже- ния короткого замыкания, выраженные в процентах но- минального напряжения трансформаторов напряжения. Напряжение короткого замыкания ик — это напряжение на первичной обмотке при коротком замыкании на вы- водах, вторичной основной обмотки при прохождении по ней номинального тока, соответствующего максимальной мощности трансформатора. Величины ик можно принимать и для дополнитель- ных обмоток, которые обычно имеют такие же геомет- рические размеры и одинаковое расположение с основ- ными обмотками. Трансформаторы типа ЗОМ. Кроме трансформаторов напряжения, для питания автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) генераторов и синхронных компен- саторов выпускаются вспомогательные однофазные трансформаторы типа ЗОМ с двумя вторичными обмот- ками. Конструктивно они аналогичны трансформаторам напряжения типа ЗНОМ, но для них не установлен класс точности, их погрешности не нормируются и они несколько выше предусмотренных ГОСТ для класса 3. Основные технические данные трансформаторов ЗОМ приведены в табл. 4 и 5. 2* 19
Таблица 4 Номинальные данные вторичных обмоток трансформаторов типов ЗОМ-1/15 и ЗОМ-1/20 всех исполнений ^НОМ» в 5вом- ва ^ном’ а ННосн ННДОП ННоен ННДОП ННосн ННдоп юо/р^эГ 127—100 75 850 1,3 6,7—8,75 Примечание. Мощность основной и дополнительных оймоток трансфор - маторов типа ЗОМ-1/15 соответствует условию их неодновременной работы. Как правило, основные и дополнительные обмотки соединяются в звезду. Вторичная нагрузка при этол! включается на линейное напряжение. Таблица 5 Номинальные напряжения и сопротивления короткого замыкания трансформаторов типа ЗОМ Тип ^ном* в и* 0/ К’ /о ВН-ННос» В» НПдоп 6 000//3- 2,4 7,95 10 000//3 2,06 8,56 ЗОМ-1/15 13 800/К3 1,66 7,12 15 000//3 2,26 7,72 18 000/Уз 2,28 7,78 ЗОМ-1/20 20 000/Кз" 1,97 6,61 • Отнесены к мощности соответствующих обмоток НН. Регуляторы возбуждения обычно имеют номиналь- ное напряжение 220 или 173 в и подключаются к допол- нительной обмотке. Основная обмотка используется для питания реле защиты и автоматики с номинальным на- пряжением 100 в. 20
5. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКТИВНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ Трансформатор напряжения типа НОС-0,5. На рис. 10 показан внешний вид сухого трансформатора ти- па НОС-0,5 на 500 в для внутренней установки. Сердеч- ник / — броневого типа (трехстержневой с размещением Рис. 10. Трансформатор напряжения типа НОС-0,5. обмоток только на среднем стержне). Пластины магни- топровода стянуты прессующими угольниками 4 с по- мощью развальцованных трубок 5, пропущенных через отверстия сердечника. Трубки изолированы от сердечни- ка кабельной бумагой. Первичная и вторичная много- слойные обмотки 2 пропитаны асфальтовым лаком № 447. В трансформаторе типа НОС-0,5 ближе к сердеч- нику расположена обмотка ВН, а поверх ее — обмотка НН. Обмотки закреплены деревянными клиньями 3. 21
Концы обмоток выведены к двум гетинаксовым доскам зажимов 6, на которых около контактных болтов нане- сены белой эмалью их обознаения А, X и а, х. Для за- земления сердечника имеется специальный болт 7. Рис. 11. Трансформатор напряжения типа НОМ-15. Для крепления трансформатора на месте установки у прессующих угольников 4 внизу имеются лапы с мон- тажными отверстиями. Трансформатор напряжения типа НОМ-15. На рис. 11 показана активная часть однофазного масляного трансформатора напряжения типа НОМ-15 для внутрен- ней установки Двухстержневой сердечник стянут прессующими угольниками 2 с помощью заизолированных кабельной бумагой стяжных болтов 3 и жестко прикреплен к пло- ской крышке бака. Обмотки ВН и НН распределены по 22
обоим стержням сердечника. Обмотка НН расположена ближе к сердечнику — внутри обмотки ВН; обе ее части соединены последовательно. Концы обмотки НН присое- динены к шпилькам вводов 5. Обмотка ВН состоит из четырех последовательно соединенных секций 1. На каждом стержне сердечника секции обмотки ВН отде- лены одна от другой дисками из электрокартона. Каж- дая секция обмотки ВН сверху покрыта электростати- ческим экраном, соединенным с верхним выводом дан- ной секции. Концы обмотки ВН выведены через стерж- ни вводов высокого напряжения 4. При изготовлении трансформатора обмотки пропитываются глифталевым лаком марки ГФ-95. Для подъема трансформатора и вы- емки из бака его активной части на крышке закрепле- ны скобы 6. При сборке трансформатора его крышка крепится к баку болтами. Между крышкой и верхней кромкой бака прокладывается уплотняющее кольцо из масло- упорной резины. Во избежание выпадения этой проклад- ки внутрь бака на его верхней кромке с внутренней сто- роны имеется выступающий бортик. Для заливки в трансформатор масла на крышке имеется болт с отверстием для «дыхания» (на рис. 11 не виден). В нижней части бака имеется закрытое болтом отверстие для слива и взятия пробы масла. Уровень ма- сла в баке должен быть на 15—30 мм ниже крышки, что- бы обеспечивалась возможность свободного увеличения объема масла при повышении температуры трансформа- тора во время его работы. Для заземления трансформатора на баке имеется болт, обозначенный знаком заземления. Однофазные трансформаторы напряжения типов ЗНОМ-15 и ЗНОМ-20. У трансформаторов напряжения указанных типов сердечник броневой, а обмотки слое- вые. Обмотка НН расположена ближе к сердечнику, а поверх нее намотана обмотка ВН, внутренний конец ко- торой заземляется. Обмотка ВН защищена электроста- тическим экраном. Трансформаторы напряжения типов ЗНОМ-15 и ЗНОМ-20, а также типов ЗОМ-15 и ЗОМ-20 аналогичны по конструкции и предназначены для установки в ком- плектных токопроводах мощных генераторов. На рис. 12 приведен эскиз установки трансформатора напряжения типа ЗНОМ-20 в токопроводе. 23
4>f>00 Рис. 12. Установка трансформато- ра напряжения типа ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе мощ- ного генератора. Трансформатор имеет ножевой контакт 1 на вводе высокого напряжения обмотки ВН. Этот ножевой кон- такт входит в пружинный контакт, закрепленный непо- средственно на трубчатой шине 2 токопровода, установ- ленной в кожухе токопровода 3 с помощью опорных изо- ляторов 4. От кожуха то- копровода ответвляется патрубок 5 со смотровыми люками 6. К борту этого патрубка болтами 8 за- креплена увеличенная круглая крышка транс- форматора напряжения. Таким образом, ввод вы- сокого напряжения транс- форматора находится в закрытом отростке кожу- ха токопровода. Для обеспечения правильного сочленения ножевого кон- такта ввода высокого на- пряжения и пружинного контакта токопровода при установке трансформато- ра напряжения на борти- ке патрубка 5 имеются три направляющих стерж- ня 7, входящих в специ- альные отверстия в крыш- ке трансформатора. В связи с тем, что крышка трансформатора напряжения находится внутри токопровода, зажи- мы вторичных обмоток вы- ведены на боковую стенку бака, имеющего прямоугольную форму. Зажимы обмо- ток НН закрываются отдельным кожухом. Заземлен- ный конец первичной обмотки выведен на ввод низкого напряжения, расположенный с противоположной сто- роны бака. Дыхательное отверстие выведено через спе- циальный болт 9 под крышку трансформатора. В ниж- ней части бака расположена пробка 10 для слива масла. С противоположной стороны бака находится заземляю- 24
щий болт. Отверстие для доливки масла находится на крышке трансформатора (на рисунке не показано). Уро- вень масла, так же как в трансформаторе НОМ-15, дол- жен быть ниже крышки на 15—30 мм. Так как трансформатор напряжения находится в сильном магнитном поле, создаваемом током, проходя- щим по шине токопровода, его бак во избежание нагре- ва вихревыми токами сделан из немагнитной стали. Трансформатор напряжения 3HOM-35. На рис. 13 показан общий вид однофазного трансформатора напря- жения типа ЗНОМ-35-54, предназначенного для наруж- ной установки. Отличительной особенностью его конст- рукции является наличие маслорасширителя, компенси- рующего колебания уровня масла при изменениях его температуры. Расположение маслорасширителя на вво- де высокого напряжения обеспечивает заполнение ма- слом всей внутренней полости изолятора 5, через кото- рую расширитель сообщается с баком. Для контроля за уровнем масла на расширителе установлен маслоука- затель 4. Конструктивное выполнение сердечника и обмоток трансформатора типа 3HOM-35 аналогично описанному выше для типов ЗНОМ-15 и ЗНОМ-20. Трехфазный трансформатор напряжения типа НТМК-10. Сердечник трансформатора типа НТМК-10 трехстержневой. На каждом стержне помещены обмотки ВН и НН одной из фаз. Обмотки каждой фазы выпол- нены аналогично описанным выше обмоткам каждого стержня трансформатора типа НОМ-15 (рис. 11). Схе- ма соединения обмоток звезда — звезда с выведенной нулевой точкой. В трансформаторе типа НТМК-Ю применена коррек- ция угловой погрешности, которая осуществлена путем включения последовательно с обмотками ВН компенса- ционных обмоток, расположенных на стержнях других фаз. На рис. 14,а показана схема включения основных и компенсационных обмоток ВН. Эта схема обеспечива- ет коррекцию положительной угловой погрешности (рис. 14,6). Компенсационные обмотки А' — X', В' — Y', С — X' имеют примерно в 10 раз меньше витков, чем основные обмотки ВН А— X, В — У, С — Z. Соответст- венно магнитными потоками стержней фаз А, В, С в них наводятся э. д. с., приблизительно в 10 раз мень- ше, чем в основных обмотках. Соотношение величин на- 25
пряжении основных и компенсационных обмоток при ра- боте трансформатора можно считать таким же. На рис. 14,в приведены векторные диаграммы напря- жений основных (Uta, Uтв, Utc) и компенсационных Рис. 13. Трансформатор напряжения типа 3HOM-35-54. / — ввод ВН: 2 — пробка для доливки масла; 3 — маслорасширитель; 4 — маслоуказатель; 5 — фар- форовый изолятор; 6 — зажимы обмоток НН; 7 — пробка для заливки масла; 8 — подъемные скобы; 9 — бак; 10 — пробка для взятия проб и слива масла; 11 — заземляющий болт. 26
(U!:A, и kb, Ukc) обмоток. В каждой фазе они взаимно сдвинуты на 180°, так как при их построении принима- лось что стрелки векторов напряжении основных обмо- ток соответствуют их началам, обозначенным буквами А, В, С, а стрелки векторов напряжений компенсацион- ных обмоток — концам X', Y', Z'. Векторы фазных напряжений > сети, приложенных к трансфор- -т—----- Рис. 14. Трансформатор напряжения типа НТМК-10. втопитаота ==ЛМОТ0КлВН: 6-векторная диаграмма первичного и ста? в — Фазы Л ПРИ отсутствии коррекции угловой погрешно- обм’оток RHT°P»a« «»агРамма напряжений основных и компенсационных тп< и - ,п-ат’гта. вект°Риая Диаграмма напряжений фазы А; 3 — общий вид ливки ХН °Е а:/~вво«ь' ВН; 2-вводы НН; 3-бак; 4 -пробка для за- И дыхания- ® —пРобка для спуска масла; 6 — болт для заземле- . / подъемные скобы; 3 — щиток с паспортными данными. 27
получены как сумма векторов напряжений ос- новных и включенных последовательно с ними ком- пенсационных обмоток. На рис. 14,г построен вектор напряжения сети для фазы А сложением векторов на- пряжений UTA и UKB, включенных последовательно, ос- новной обмотки фазы А и компенсационной обмотки фа- зы В. Из диаграммы рис. 14,г видно, что вектор (7тл сме- щен в сторону отставания от вектора напряжения UA, приложенного к фазе А трансформатора на угол компен- сации б1(. На такой же угол сместится и вектор вторич- ного напряжения, вследствие чего он приблизится к век- тору UA и уменьшится угловая погрешность. Таким об- разом, коррекция угловой погрешности достигается сме- щением векторов напряжения первичной и вторичной обмоток на угол компенсации 6К, имеющий постоянную величину. Следует иметь в виду, что для обеспечения правиль- ной коррекции угловой погрешности необходимо при включении трансформатора соблюдать порядок чередо- вания фаз, указанный на обозначениях его вводов ВН. При несоблюдении порядка чередования фаз компенса- ционные обмотки будут не уменьшать, а увеличивать угловую погрешность. Так, если в схеме рис. 14,а поме- нять местами фазы В и С, то последовательно с основ- ной обмоткой ВН фазы А окажется включенной ком- пенсационная обмотка фазы С, а не В, что приведет к смещению вектора UTA относительно вектора UA в сторону опережения, а не отставания, т. е. к увеличе- нию положительной угловой погрешности трансформато- ра напряжения. На рис. 14,д показан общий вид трансформатора ти- па НТМК-Ю, изготовляемого для внутренней установки. Уровень масла в баке ниже крышки на 15—30 мм. Трехфазный трансформатор напряжения типа НТМИ-18. Трансформатор внутренней установки, выпу- скается для использования в сети с изолированной ней- тралью. Он имеет пятистержпевой сердечник и две вто- ричные обмотки. Одна соединена в звезду с выведенным нулем, а вторая (дополнительная) —в разомкнутый тре- угольник (для осуществления контроля изоляции). Конструктивное выполнение обмоток каждой фазы такое, как на стержнях трансформатора типа НОМ-15 (см. выше). Внешний вид трансформатора типа НТМИ-18 показан на рис. 15. 28
Подъемные кольца на крышке предназначены только для выемки активной части трансформатора. Ввиду большого веса трансформатора (300 кг) для подъема его в собранном виде к боковым стенкам бака приваре- ны два крюка. Для доливки и слива масла имеются пробки на крыш- ке и внизу бака. Верхняя пробка имеет дыхательное Рис. 15. Внешний вид трансформатора напря- жения типа НТМИ-18. 1 — вводы ВН; 2 — четыре ввода основной обмоткн НН; 3 — два ввода дополнительной обмотки НН. отверстие. Уровень масла в баке должен быть на 15— 30 мм ниже крышки. В середине стенки внизу бака ви- ден болт для заземления. Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ-ПЭ. Масляный трансформатор типа НКФ-110 в фарфоровом кожухе выпускается для наружной уста- новки. Он состоит из двух каскадов, выполненных на одном общем сердечнике. На рис. 16,а приведена его схема. Обмотка ВН разделена на две одинаковые по- следовательно соединенные секции, представляющие со- бой I и II каскады. На начало А обмотки ВН I каскада подается высокое напряжение, конец X II каскада за- земляется. Сердечник соединен с серединой обмотки ВН и находится под напряжением, равным половине рабо- чего напряжения. Благодаря этому изоляция обмотки ВН каждого каскада может быть выполнена на поло- 29
вину рабочего напряжения, что существенно уменьшает размеры и вес трансформатора по сравнению с транс- форматором обычного (не каскадного) исполнения. Каскады трансформатора размещаются на противо- положных стержнях двухстержневого сердечника. При этом, чтобы снизить индуктивное сопротивление обмотки ВН I каскада, удаленной от обмоток НН, на I и II ка- скадах имеются выравнивающие обмотки П, соединен- ные параллельно. Через выравнивающие обмотки часть нагрузки, потребляемой обмотками НН, передается от II на I каскад. Обмотка П в I каскаде является вторич- ной, а во II — дополнительной первичной. Работа этой каскадной схемы аналогична описанной выше для схе- мы, показанной на рис. 8 и состоящей из двух трансфор- маторов. Расположение обмоток на сердечнике трансформато- ра типа НКФ-1 Ю показано на рис. 16,6. В обоих каска- дах ближними к сердечнику намотаны соединенные с ним выравнивающие обмотки П, которые выполнены на 115 в. Поверх них намотаны обмотки ВН, также сое- Рис. 16. Трансформатор напряжения а — схема трансформатора; б — размещение обмоток и трансформатора напряжения типа НКФ-110-57; 1— под- мой; 4 —сливной кран; 5, 6 — стальные кольца; 7 —бол- основанию; 8 — фарфоровая покрышка; 9 — рама; 10 — дверца коробкн зажимов; 13 — сальник 0 20 мм для 15—крюки для подъема трансформатора; 16— ввод ВН; 30
диненные с сердечником. Обмотки ВН защищены элек- тростатическими экранами. В I каскаде экран соединен с вводом ВН А, а во II — заземлен. Поверх заземленного экрана II каскада намотаны основная и дополнитель- типа НКФ-110. экрана (ЭК) на сердечнике; е — внешний вид ставка; 2 — плита основания; 3 — коробка зажи- ты крепления фарфоровой покрышки к плите и маслорасшнрнтель; 11 ~ масл©указатель; 12 — контрольного кабеля; 14 — заземляющий болт; 17 — пробка для дыхания» 31
ная обмотки Hil. Обмотки пропитаны глифталевым лаком. Катушки закреплены на стержнях сердечника дере вянными клиньями, одновременно прессующими листы сердечника. Ярма сердечника (вертикальные части сер- дечника на рис. 16,6) стянуты толстыми изоляционными планками из древесно-слоистого пластика. Эти планки выступают вниз далеко за пределы сердечника и исполь- зуются для его крепления к плите основания трансфор- матора. Болты, стягивающие планки, проходят через от верстия в сердечнике и изолированы от него бумажно- бакелитовыми трубками. На рис. 16,в показан общий вид трансформатора на- пряжения типа НКФ-110-57. Активная часть трансформатора размещена внутри фарфоровой покрышки 8, соединенной внизу с плитой 2 стальной подставки 1 сварной конструкции, а вверху — со стальным маслорасширителем 10. Соединения фарфора покрышки со сталью плиты и расширителя выполнены через уплотняющие прокладки из маслоупорной резины. Покрышка и примерно полови- на расширителя заполнены трансформаторным маслом. Уровень масла контролируется с помощью указателя 11. Ввод ВН 16 проходит через крышку расширителя. Заземляемый конец X обмотки ВН и концы обмоток НН а — х, ап — хд выведены в коробку зажимов 3. При установке трансформатор крепится к опорной конструкции болтами, пропускаемыми через монтажные отверстия в раме 9 подставки 1. Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ-220. Трансформатор на 220 кв для наружной уста- новки состоит из двух блоков, каждый из которых пред- ставляет собой двухкаскадный трансформатор напряже- ния типа НКФ-НО. Блоки размещаются один над дру- гим и скрепляются болтами. В каждом блоке дополнены связующие обмотки Р (выполнены на 120 в), необходи- мые для распределения нагрузки обмоток НН, находя- щихся в нижнем блоке между нижним и верхним блока- ми (подробнее см. в описании схемы — рис. 8). Схема трансформатора типа НКФ-220 приведена на рис. 17,а. Верхний и нижний блоки соединяются между собой двумя перемычками, одна из которых общая для обмоток ВН и Р. Верхний блок состоит из каскадов / и II, а нижний — из каскадов III и IV. 32
a) Рис. 17. Трансформатор напряжения типа НКФ-220-58. а — схема; б — общий вид; / — подставка; 2 — лапы для крепления; 3 — нижннй блок трансформатора; 4 — масло- расширитель ннжнего блока; 5 — маслоуказатель; 6 — верхний блок; 7 — расшири- тель верхнего блока; 8— перемычки между блоками; 9 — съемный кожух; 10 — ввод ВН; II — влагопоглоти- тель; 12 — фланец для за- ливки масла; 13 — кран для слива масла; 14 — коробка зажимов НН. 3—462
I G I I Рис. 18. Схема трансформатора напряжения типа НДЕ-500. На рис. 17,6 показан общий вид трансформатора тй йа НКФ-220. Подставка 1 имеет четыре выступающих лапы 2 для крепления трансформатора, обеспечивающих большую базу для устойчивости по сравнению с тран сформатором типа НКФ-110. Полости верхнего и нижнего блоков не сообщаются между собой, и каждый из них имеет свой маслорасши ритель с маслоуказате- лем. Вместо дыхатель- ных отверстий на каж дом блоке установле! влагопоглотитель 11 представляющий собш сосуд, заполненный влагопоглощающим со- ставом — силикагелем При понижении уров ня масла в расширите ле воздух из атмосфе ры попадает в него че рез влагопоглотитель После прохода через си ликагель воздух осушается. Во избежание быстрого ув лажнения силикагеля наружным воздухом в нижней ча сти влагопоглотителя имеется так называемый масляньп затвор, который представляет собой небольшую залитую маслом полость, расположенную на пути атмосферного воздуха так, что воздух может поступать во влагопогло титель, только проходя через слои масла. Силикагел! по мере насыщения его влагой должен заменяться; при насыщении он изменяет цвет с голубого на розовый, что можно видеть через стеклянный цилиндр, в котором он находится. Подставка верхнего блока представляет собой кар кас из угловой стали. Внутри этой подставки находятся перемычки 8, соединяющие верхний и нижний блоки Эти перемычки присоединяются к стержням проходных изоляторов на дне верхнего и на расширителе нижнегс блоков. Подставка верхнего блока закрывается съемным кожухом 9, защищающим ее внутреннюю часть от атмо сферных осадков и пыли. Трансформатор напряжения типа НДЕ-500 с емкост ным делителем напряжения выполнен по схеме рис. 18 Емкостный делитель напряжения состоит из конденса 34
торов связи Ci и отбора мощности С2. Он подключается непосредственно к линии. В цепи конденсатора отбора мощности включена аппаратура высокочастотной связи или защиты (ВЧ). Во избежание шунтирования высокочастотной аппа- ратуры трансформатором напряжения TH в цепи его первичной обмотки включен высокочастотный загради- тель 3, который не пропускает в нее токи высокой ча- стоты. Заградитель настраивается па рабочую частоту высокочастотного канала. Емкость С, состоит из трех конденсаторов связи типа CMP-133/l/3 = 0,0014, а в качестве С2 применен конден- сатор типа ОМР-15-0,107. При включении трансформатора напряжения по схе- ме, показанной на рис. 9, он работал бы с большими по- грешностями из-за значительного падения напряжения в реактивном сопротивлении емкости С\. Поэтому в це- пи первичной обмотки трансформатора напряжения TH включен реактор Р, компенсирующий емкостное сопро- тивление делителя напряжения. В первичной обмотке трансформатора TH и в обмотке реактора Р предусмот- рена ступенчатая регулировка числа витков для подгон- ки величины напряжения на вторичной обмотке в соот- ветствии с требованиями класса точности и подбора индуктивности реактора, необходимого в связи с относи- тельно большим разбросом емкостей конденсаторов. Та- кой подбор компенсирующей реактивности должен про- изводиться как при изготовлении трансформатора напряжения, так и в случае замены какого-либо конденса- тора. В результате компенсации емкостного сопротивле- ния в цепи первичной обмотки трансформатора TH остается только ее активное сопротивление. Реактор Р и трансформатор TH встраиваются в об- щий бак, заполненный маслом. Первичное номинальное напряжение трансформатора TH J7lH0M = 12 кв. При работе трансформатора TH на холостом ходу возникают явления феррорезонанса, характеризующиеся • скачкообразными изменениями тока. Это приводит | к резким повышениям напряжения и искажению формы i кривой вторичного напряжения (на зажимах а — х и I Од — Хд), которая в этом случае существенно отличается от синусоиды. Во избежание таких искажений и колебаний напря- жения трансформатор TH должен всегда работать в на- 3* 35
грузочном режиме. С этой целью к выводам а — х о< новной вторичной обмотки постоянно приключено бал ластное сопротивление 7?б, которое потребляет мощносп S—800 вт. 6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИ Основные особенности выполнения схем. Примененш и способы защиты от повреждений в первичных и вто ричных цепях зависят от исполнения, места установки t назначения трансформатора напряжения. В цепи первичной обмотки трансформаторов напря жения 35 кв и ниже, как правило, устанавливаются пр< дохранители. Назначение этих предохранителей — обес печивать сохранение в работе шин или других первич ных цепей, к которым подключен трансформатор напря жения при коротких замыканиях на его ошиновке ил1 вводах ВН. Ток короткого замыкания при повреждени- ях в цепи вторичной обмотки и даже на ее вывода- обычно имеет недостаточную величину для сгоранш этих предохранителей, вследствие чего сам трансформа тор напряжения ими не защищается. В тех случаях, когда возникновение короткого замы кания в цепи первичной обмотки маловероятно или по следствия такого короткого замыкания не представляют особой опасности для электроснабжения потребителей предохранители на стороне ВН трансформатора напря жения не устанавливаются. Так, в комплектных токо- проводах мощных генераторов трансформаторы напря жения включаются без предохранителей (рис. 12), по- скольку при этом разделение отдельных фаз практиче- ски исключает возникновение коротких замыканий ш ошиновке. При установке трансформатора напряженш на каком-либо одном присоединении, имеющем надеж ный резерв (например, на трансформаторе, работающее параллельно с другими), а не на шинах в ряде случае! он также включается без предохранителей, так как по вреждение в цепи этого трансформатора напряжения приведет к отключению только одного этого присоеди нения без прекращения питания его нагрузки. На напряжение ПО кв и выше предохранители ш выпускаются, и трансформаторы напряжения вынужден но включаются без них. Как показал опыт эксплуатации это не приводит к cyuiecTBeHHOMv понижению надежно 36
сти электроустановок, так как повреждения трансфор- маторов напряжения происходят очень редко. Для защиты трансформаторов напряжения от повре- ждения при коротких замыканиях во вторичных цепях применяют предохранители или автоматы. Предохрани- тели могут устанавливаться только на трансформаторах напряжения, не питающих быстродействующие устрой- ства релейной защиты, подверженные неправильным [действиям (ложным срабатываниям) при обрыве цепей напряжения. При наличии таких устройств для защиты трансформатора напряжения должны применяться ав- томаты. Это необходимо для обеспечения эффективного действия специальных блокировок, устанавливаемых в (отдельных комплектах быстродействующих защит для предотвращения их ложного срабатывания при на- рушении исправности вторичных цепей напряжения, цак как предохранители могут сгорать недостаточно 1быст о. По сравнению с предохранителями, кроме более бы- строго действия, автоматы обладают большей надеж- I остью, обеспечивают возможность быстрого восстанов- ления питания цепей напряжения и их блок-контакты могут использоваться для сигнализации о нарушении исправности этих цепей. Поэтому автоматы находят ши- рокое применение и в тех случаях, когда допустима становка предохранителей. Блокировки защиты при повреждениях в цепях на- пряжения выпускаются отечественной промышленностью в виде комплектных реле. На рис. 19,а и б приведены [схемы комплектов блокировок, выполняемых на принци- пе нарушения равновесия фазных напряжений при об- рывах во вторичных цепях напряжения. В нормальном трехфазном режиме векторная сумма фазных напряжений равна нулю, так как их векторы как бы взаимно уравновешиваются. При этом в комплек- те типа КРБ-11 (рис. 19,а) токи в фазах, проходящие «через конденсаторы одинаковой емкости, симметричны и блокирующее защиту электромагнитное реле PH, включенное в нулевой провод, током не обтекается; в компчекте типа КРБ-12 (рис. 19,6) токи в фазах, по- шиющиеся через одинаковые добавочные сопротивления в обмотки трансформатора блокировки с одинаковым числом витков, тоже симметричны и их сумма раьна нулю, вследствие чего магнитный по^оч в сердечнике а?
этого трансформатора отсутствует и через блокирующее защиту поляризованное реле PH ток не проходит. При обрыве одной или двух фаз вторичной цепи на пряжения равновесие фазных напряжений и токов на Рис. 19. Схемы устройств блокировки защиты линий при неисправ ностях цепей напряжения о — блокировка типа КРБ-11; б —блокировка типа КРБ-12; в — блокировка защиты линий 500 кв 38
рушается, в результате чего срабатывает реле PH и своим размыкающим контактом (на схемах не показан) снимает оперативный ток с защиты. При обрыве всех трех фаз блокировки типов КРБ-11, КРБ-12 не работают, что является их недостатком. При замыканиях на землю на защищаемой линии равновесие фазных напряжений также нарушается, т. е. их векторная сумма перестает быть равной нулю (на- рример, как это показано на рис. 3). Действие блоки- ровки при этом недопустимо, так как может помешать защите ликвидировать короткое замыкание. Так, в се- 1тях с заземленной нейтралью, для которых предназна- чена блокировка типа КРБ-11, ее срабатывание при двухфазном коротком замыкании на землю на защищае- мой линии привело бы к отказу защиты. В сетях с изо- лированной нейтралью, для которых выпускается бло- кировка типа КРБ-12, срабатывание этого комплекта |при замыкании на землю двух фаз в разных точках се- ти (двухфазное короткое замыкание через землю, назы- ваемое двойным замыканием на землю) также вызы- вало бы отказ защиты на поврежденных линиях. Для предотвращения ненужного вывода из действия защиты при замыканиях на землю на защищаемой линии в бло- кировке типа КРБ-11 служит максимальное токовое ре- же РТ0, включенное в нулевой провод трансформаторов Вока, от которых подается ток на защиту линии. При замыканиях на землю реле РТ0 срабатывает и разры- вает своим размыкающим контактом цепь катушки ре- же PH. В блокировке типа КРБ-12 для той же цели на жополнительную обмотку трансформатора блокировки Подается напряжение 3U0 от разомкнутого треугольни- ка трансформатора напряжения. Проходящий по этой обмотке ток создает дополнительную н. с., восстанавли- вающую равновесие н. с. в сердечнике. Это достигается встречным действием суммы фазных н. с., пропорцио- нальных фазным напряжениям, и н. с., создаваемой то- мом в цепи напряжения 3Uq, также равного сумме фаз- Ных напряжений (см. пояснение к рис. 2 и 3). При этом Иля обеспечения равенства этих противодействующих Н. с. заранее подбирается необходимая величина регу- Чируемого сопротивления в цепи дополнительной обмот- 1ли трансформатора блокировки, которая в сети с изо- лированной нейтралью должна быть в 3 раза меньше, Чем при установке блокировки типа КРБ-12 в сети с за- 39
Землгнной нейтралью (в настоящее время эта блокиров ка получила широкое распространение в сетях 110— 330 кв). Обрыв вторичных цепей напряжения обычно проис- ходит в результате их повреждения и сгорания предо- хранителей или срабатывания защищающих трансфор- матор напряжения автоматов. При возникновении двух- фазного короткого замыкания во вторичных цепях транс- форматора напряжения линейное напряжение между этими фазами будет равно нулю и защита сразу же нач- нет работать от тока нагрузки. Однако блокировка типа КРБ-11 или КРБ-12 в это время действовать еще не бу- дет, так как сумма фазных напряжений останется равной нулю, т. е. их равновесие не нарушается. Блокировка в этом случае подействует только после сгорания пре- дохранителей или срабатывания автоматов. Для пред- отвращения ложного действия быстродействующей за- щиты в рассматриваемом случае необходимо, чтобы суммарное время сгорания предохранителей (или сра- батывания автоматов) и работы реле PH в схеме бло- кировки было меньше времени срабатывания этой бы- стродействующей защиты. При применении предохрани- телей это условие не соблюдается ввиду относительно большего времени их сгорания (во вторичных цепях трансформаторов напряжения ПО—330 кв может до- стигать 0,1—0,2 сек при времени срабатывания быст- родействующей защиты не более 0,1 сек). Поэтому для обеспечения эффективного действия блокировок типов КРБ-11 и КРБ-12 во вторичных цепях напряжения не- обходимо устанавливать быстродействующие автоматы с временем срабатывания не более 0,02 сек. Блокировки типов КРБ-11 и КРБ-12 оказались не- применимыми для быстродействующих защит, предна- значаемых для линий 500 кв и часто используемых в се- тях 330 кв. Эти защиты срабатывают с малым временем, не превышающим суммарного времени действия автома- та и реле блокировки, вследствие чего комплекты типов КРБ-11, КРБ-12 не могут предотвращать лож!ною сра батывания защиты при повреждениях цепей напряже- ния. В связи с этим для защиты линий 500 кв применя- ется блокировка, выполняемая на другом принципе; ее схема приведена на рис. 19,в. В этой блокировке осу- ществляется сравнение напряжений вторичных обмоток трансформатора напряжения TH, соединенных в звезду, 40
и обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник. От каждой фазы тех и других обмоток TH подается на- пряжение на соответствующую обмотку трансформато- ра блокировки ТБ через добавочное сопротивление. Все обмотки трансформатора ТБ размещены на об- Ьцем сердечнике; при этом обмотки каждой фазы вклю- гчены так, чтобы проходящие в них токи этой фазы соз- давали встречные н. с. в сердечнике. При симметричных фазных токах создаваемые ими н. с. неодинаковы, так как число витков в обмотках фазы b меньше, чем в об- мотках фазы а, и больше, чем в обмотках фазы с. Как видно из векторной диаграммы, показанной на рис. 19,в, в каждой фазе н. с. F и F' уравновешиваются и их сум- ма равна пулю. При повреждении во вторичных цепях обмоток звез- | ды или разомкнутого треугольника трансформатора TH равновесие н. с. нарушается и под действием возникаю- щего магнитного потока наводится э. д. с. в нижней обмотке трансформатора ТБ. Под действием этой э. д. с. появляется ток, проходящий через выпрямитель В в по- ляризованное реле РН\ последнее срабатывает и сни- мает оперативный ток с защиты. Благодаря неравенству н. с. по фазам блокировка действует и при обрывах всех трех фаз как со стороны звезды, так и со стороны разомкнутого треугольника трансформатора TH. В этих случаях в сердечнике транс- форматора ТБ будет действовать векторная сумма н. с. F'a, F'b, F'c или Fa, Ft, Fc, не равная нулю. Реле блокировки действует не только при обрывах, но и при коротких замыканиях во вторичных цепях, так как при этом сразу же нарушается равновесие н. с. в сер- дечнике трансформатора ТБ. Это весьма существенное преимущество перед комплектами типов КРБ-11 и КРБ-12, обеспечивающее возможность предотвращения ложных действий за1циты, работающей с очень малым временем. При любых повреждениях на защищаемой линии, если вторичные цепи напряжения исправны, равновесие н. с. в каждой фазе трансформатора ТБ сохраняется и блокировка не действует. Поэтому в отличие от блоки- ровок типов КРБ-11 и КРБ-12 в данной блокировке не требуется предусматривать специальных элементов, предотвращающих ненужный вывод из действия защи- ту в аварийных режимах.
При времени срабатывания защиты порядка 0,1 сек и выше указанные преимущества блокировки по схеме, показанной на рис. 19,в, несущественны, тем более, что при отключении трансформатора напряжения разъеди- нителем опа отказывает, так же как и блокировки ти пов КРБ-11, КРБ-12. В то же время она сложнее и до роже последних, поэтому эта блокировка не получила широкого распространения в защите линий 35—220 кв. Следует иметь в виду, что на эффективность работы блокировок, показанных на рис. 19, влияет размещение автоматов и заземлений в схеме соединений вторичных обмоток трансформаторов напряжения. Заземление вторичных обмоток трансформаторов напряжения требуется Правилами устройства электро- установок (ПУЭ) для повышения безопасности обслу- живающего персонала при повреждениях трансформа- торов напряжения и попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Заземляться должна нулевая точка или один из концов вторичных обмоток. При соединении основных вторичных обмоток в звезду чаще применяется заземление одной из фаз (обычно фазы &), а не нуля, так как это целесообразнее в случае использования трансформатора напряжения для автоматической точной синхронизации, требующей объединения одной из фаз двух трансформаторов напряжения. Вместо установки глухого заземления допускается заземлять нулевую точку вторичных обмоток через про- бивной предохранитель. Такое выполнение заземления рекомендуется ПУЭ при использовании трансформатора напряжения для питания оперативных цепей перемен- ного тока, с тем чтобы снизить вероятность ложных от- ключений выключателей в случаях повреждений изоля- ции этих цепей. Заземление должно устанавливаться по возможности ближе к трансформатору напряжения. Однако при на- личии на щите управления общей шинки, объединяю- щей заземленные провода двух или более трансформа- торов напряжения, установка отдельных глухих зазем- лений у каждого из них не допустима, так как может послужить причиной неправильной работы релейной за- щиты. Такая общая шинка прокладывается при необходи- мости переключения реле и приборов отдельных присо- единений с одного трансформатора напряжения на дру- 4?
гой и для устройства синхронизации. Возможность не- правильного действия защиты при ее наличии возника- ет при коротком замыкании на землю в пределах рас- пределительного устройства вследствие того, что часть тока, проходящего через заземляющий контур подстан- ции, ответвляется во вторичные цепи (рис. 20), где соз- дает значительные падения напряжения, искажающие векторную диаграмму напряжений, подающихся к па- нелям защиты На векторной диа1рамме (рис. 20) по- казаны вторичные напряжения фаз виси 3U0 транс- формагора напряжения II системы шин при однофаз- нои коротком замыкании на фазе А линии Л3. При этом протекающий по вторичным цепям ток 7КЗ создает в жи- ле кабеля от трансформатора напряжения II системы шин до общей шинки &600 падение напряжения /к.3Гпр- Как показывают расчеты и результаты испытаний, падение напряжения в кабеле от трансформатора на- I пряжения до щита в таких условиях может составлять I 100 в и более. На реле направления мощности защиты I от замыканий на землю линий Л2 и Л3, подключенных ко II системе шин, подается от шинок Нц и 6600 иапря- । жение 6рп, равное векторной сумме напряжений 3U0 и /к.зГпр. Вектор напряжения 6рП сдвинут по фазе отно- сительно вектора 3(7О на значительный угол, вследствие чего защита линии Л3 отказывает, а защита линии Л2 i неправильно срабатывает. Во избежание подобных неправильных действий за- щиты глухое заземление вторичных цепей трансформа- торов напряжения, объединенных общей шинкой, уста- | навливается в одной точке — на этой общей шинке на 1 щите управления. При этом для повышения безопасно- ; сти персонала у каждого трансформатора провода, со- । единенные с общей заземленной шинкой, должны допол- нительно заземляться через пробивные предохранители. Кроме установки заземлений, для обеспечения без- опасности обслуживания трансформаторов напряжения, имеющих общие вторичные цепи, должна предусматри- ваться возможность отключения их вторичных обмоток от этих вторичных цепей. Отключение трансформатора напряжения от вторич- ных цепей требуется правилами безопасности при веде- нии работ на трансформаторе и его ошиновке. Это не- обходимо во избежание появления высокого напряжения на первичной обмотке за счет обратной трансформации 43
напряжения из вторичных цепей, подключенных в это время к другому работающему трансформатору напря- жения. В месте отключения должен создаваться види- мый разрыв цепи, в связи с чем отключения автомата- ми, блок-контактами разъединителей или контактами промежуточных реле недостаточно. Рис. 20. Ответвление тока однофазного короткого замыкания во вто- ричные цепи и векторная диаграмма вторичных напряжений. Для отключения с видимым разрывом во вторичных цепях обычно устанавливаются рубильники или исполь- зуются съемные трубчатые предохранители. Во избежание понижения надежности заземления вторичных обмоток и цепей установка в заземленных проводах рубильников, автоматов, предохранителей и других аппаратов, отделяющих заземление от какого- либо участка вторичных цепей, запрещается ПУЭ. 44
П рокладка вторичных цепей от трансформатора на- пряжения до щита должна выполняться контрольным или силовым кабелем без разделения одной цепи по раз- ным кабелям. Например, выводящиеся от основных вто- ричных обмоток трансформатора напряжения трех- или четырехпроводные трехфазные цепи должны подавать- ся на щит в одном кабеле. Двухпроводная цепь от кон- цов одной обмотки однофазного трансформатора или от дополнительных обмоток, соединенных по схеме разо- мкнутого треугольника (цепь ЗД0), также должна вы- водиться на щит в одном кабеле. Это необходимо во из- бежание значительного увеличения индуктивного сопро- тивления вторичных цепей и недопустимого возрастания потери напряжения в них. При полном объединении электрической цепи в одном кабеле создаваемые токами в близко расположенных друг к другу жилах этого ка- беля магнитные потоки будут почти полностью взаимно уничтожаться, так как геометрическая (векторная) сум- ма токов одной цепи всегда равна нулю. Поэтому индук- тивное сопротивление такой цепи будет ничтожно ма- лым. При разделении той же цепи по разным кабелям равновесие токов и магнитных потоков нарушается и ин- дуктивное сопротивление цепи резко возрастает. Распространенные схемы включения трансформато- ров напряжения. В рассматриваемых ниже схемах не показаны разъединители трансформаторов напряжения, поскольку они являются элементами схемы первичных цепей. Простейшая схема с использованием одного одно- фазного трансформатора напряжения, показанная на рис. 1,а, применяется в пусковых шкафах двигателей и на переключательных пунктах 6—10 кв для включения вольтметра и реле напряжения устройства АВР. На рис. 21 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для пи- тания трехфазных вторичных цепей. Группа из трех соединенных по схеме звезда —звез- да однофазных трансформаторов, показанная на рис. 21,а, применяется для питания измерительных при- боров, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках 0,5—10 кв с изолированной ней- тралью и неразветвленной сетью, где не требуется сиг- нализация возникновения однофазных замыканий на землю. Для обнаружения «земли» по этим вольтметрам 45
они должны показывать величины первичных напряже- ний между фазами и землей (см. векторную диаграмму на рис. 3,6). Для этого нуль обмоток ВН заземляется и вольтметры включаются на вторичные фазные напряже- W г> Рис. 21. Схемы включения однофазных трансформато- ров напряжения с одной вторичной обмоткой. й — схема звезда — звезда для электроустановок 0,5—10 кв с изолированной нейтралью; б — схема открытого треугольника для электроустановок 0,38—10 кв; в — то же для электроустано- вок 6—35 кв; г — включение трансформаторов напряжения 6—18 кв по схеме треугольник — звезда для питания устройств АРВ синхронных машин. 46
ния. Так как при однофазных замыканиях на землю трансформаторы напряжения могут длительно находить- ся под линейным напряжением, их номинальное напря- жение должно соответствовать первичному междуфаз- ному напряжению. Вследствие этого в нормальном ре- жиме при работе под фазным напряжением мощность каждого трансформатора, а следовательно, и всей груп- пы понижается в j/З раз, так как при номинальном токе Q __ t/нОМ Г *$ЦОМ а Sr/.yn^=35ф=^-=/35ноы вместо 3$ном. V Поскольку в схеме заземлен нуль вторичных обмо- ток, предохранители во вторичной цепи установлены во всех трех фазах. На рис. 21,6 и в трансформаторы напряжения, пред- назначенные для питания измерительных приборов, счет- чиков и реле, включаемых на междуфазные напряже- ния, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напря- жения иаь, Ubc, Uca при работе трансформаторов на- пряжения в любом классе точности. Особенность схемы открытого треугольника — это недоиспользование мощ- ности трансформаторов, так как мощность такой груп- пы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансфор- маторов не в 1,5 раза, а в |/"3 раз. Это объясняется тем, что при полной нагрузке гоч во вторичной цепи ра- вен номинальному вторичному току трансформатора на- пряжения и трехфазная мощность, выдаваемая группой открытого треугольника. •S = |Z3t7 HOW^HOM = /3SH0M, тогда как мощность группы полного треугольника 5=3Shom- Таким образом, в схемах 21,а и б мощность группы из трех и двух трансформаторов одинакова, т. е. исполь- зование мощности трансформаторов в схеме рис. 21 б и в все же более полное, чем в схеме рис. 21,а. 47
Схема рис. 21,6 применяется для питания неразвет- вленных цепей напряжения электроустановок 0,38— 10 кв, что позволяет устанавливать заземление вторич- ных цепей непосредственно у трансформатора напря- жения. Во вторичных цепях схемы, показанной на рис. 21,в, вместо предохранителей установлен двухполюсный авто- мат Ав, при срабатывании которого блок-контакт за- мыкает цепь сигнала «обрыв напряжения». Заземление вторичных обмогок выполнено на щите в фазе Ь, кото- рая дополнительно заземлена непосредственно у транс- форматора напряжения через пробивной предохрани- тель П. Рубильник Р обеспечивает отключение вторич- ных цепей от трансформатора напряжения с видимым разрывом. Эта схема применяется в электроустановках 6—35 кв при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более трансформаторов напряжения. На рис. 21,г трансформаторы напряжения включены по схеме треугольник — звезда, обеспечивающей вторич- ное линейное напряжение U= [A 3UH0M= 173 в, что не- обходимо для питания устройств автоматического регу- лирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов. С целью повышения надежности ра- боты АРВ предохранители во вторичных цепях не уста- навливаются, что допускается ПУЭ для неразветвлен- ных цепей напряжения. Для питания неразветвленных трехпроводных вторич- ных цепей в электроустановках 0,38—10 кв вместо двух включенных по схеме открытого треугольника транс- форматоров напряжения (рис. 21,6) часто применяют трехфазные трансформаторы напряжения, включая их по схеме рис. 22,а. В электроустановках 3—18 кв, работающих с изоли- рованной нейтралью, широко применяются трехфазные трансформаторы напряжения с двумя вторичными об- мотками. На рис. 22,6 показана схема включения тако- го трансформатора при питании четырехпроводных це- пей напряжения от основных обмоток двух и более трансформаторов напряжения. Основные обмотки трансформатора напряжения за- щищены трехполюсным автоматом Ав, включенным во все незаземленные провода вторичной цепи. Блок-кон- такты автомата используются для подачи сигнала «об- рыв напряжения» и блокировки защиты минимального 48
напряжения и устройства АВР размыканием цепи опе- ративною тока при отключении автомата. К дополнительным обмоткам (цепь 3U0) обычно под- ключается только реле повышения напряжения, сигна- лизирующее о возникновении однофазных замыканий на землю. Поэтому в этой цепи нет рубильника. При пи- Рис. 22. Схемы включения трехфазных трансформаторов напря- жения. а — трансформатор 0,38—10 кв с одной вторичной обмоткой; б —трансфор- матор 3—18 кв с двумя вторичными обмотками; Ав — автомат; Р — рубиль- ник; П — пробивной предохранитель. тании от нее устройств защиты, переключаемых на раз- ные трансформаторы напряжения, она выводится через четвертый нож рубильника Р. На рис., 23 показана схема включения однофазных трансформаторов 6—20 кв с двумя вторичными обмотка- ми, устанавливаемых на генераторах. Первичные обмот- ки подключаются без предохранителей к комплектным токопроводам, как показано на рис. 12. Основные вто- ричные обмотки с напряжением Пвом= 100/1^3 в, пи- тающие реле, приборы и устройства синхронизации за- 4—46? 49
щищены автоматами Ыв и 2Ав. Так как их вторичные цепи не могут получать питания от других трансформа- торов напряжения, установка рубильников в них не пре- дусматривается. Глухое заземление этих цепей установ- лено на общей шинке фазы Ь, а вторичные обмотки трансформаторов дополнительно заземлены через про- бивные предохранители ГЦ и П2. Цепь 3U0, питающаяся Рис. 23. Схема включения однофазных трансформаторов 6—20 кв с двумя вторичными обмотками, устанавливаемых на генераторах. ПН — трансформатор напряжения типа ЗНОМ; 2ТН — трансформатор типа ЗОМ. от дополнительных обмоток трансформатора ITН, ис- пользуется для реле защиты и контроля изоляции. Дополнительные обмотки трансформатора 2ТН обес- печивают питание АРВ напряжением 173 или 220 в в зависимости от использования того или иного вывода дополнительной обмотки (на 100 или 127 в). В цепи этих обмоток предохранители и автоматы не устанавли- ваются, так же как в схеме, показанной на рис. 21,г. На рис. 24,а приведена широко применяемая схема включения трансформаторов напряжения НО—330 кв. Однофазные трансформаторы в этой схеме в большин- стве случаев каскадные; их схема со стороны ВН по- казана условно. Вторичные цепи основных и дополнительных обмоток выведены на шинки, находящиеся на щите. 69
На рис. 24,6 приведена потенциальная диаграмма вторичных напряжений, на которой векторы напряже- ний основной и дополнительной обмоток совмещены со- ответственно схеме соединении. На этой диаграмме Рис. 24. Схема включения трансформаторов напря- жения 110—330 кв. стрелки векторов соответствуют началам вторичных об- моток. Векторы напряжений Ua, Ub, Uc совпадают с век- торами напряжений первичной цепи UA, UB, Uc. Все узлы схемы, выведенные на шинки, обозначены на по- тенциальной диаграмме. 4* 51
Схема разомкнутого треугольника собрана на допол- нительных вторичных обмотках так, что напряжение от этих обмоток может непосредственно использоваться для синхронизации на выключателях силовых трансформа- торов, имеющих стандартную 11-ю группу соединения звезда — треугольник (с таким же расположением век- торов треугольника, как показано на рис. 24), обуслов- ливающую поворот векторов напряжений от включаемо- го генератора на угол 30° в сторону опережения. В схеме синхронизации используется напряжение до- полнительной обмотки фазы В (t/ьд), для чего на шин- ку ф выведен провод от замкнутой вершины разомкну- того треугольника. От другой замкнутой вершины треугольника выведен провод на шинку И, используемую при проверках рабо- чим током защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3Uq. Так как вторичные цепи основных и дополнительных обмоток могут питаться от других (одного или более) трансформаторов напряжения, в схеме предусмотрены рубильники 1Р, 2Р и глухое заземление установлено на общей шинке b на щите, а трансформатор напряжения дополнительно заземлен через пробивные предохраните- ли 1П и 211. Для защиты трансформатора напряжения при корот- ких замыканиях во вторичных цепях установлены авто- маты 1Ав и 2Ав, отключение которых сигнализируется с помощью их блок-контактов. С целью повышения эффективности работы блокиро- вок типов КРБ-11, КРБ-12 (рис. 19) при повреждениях во вторичных цепях основных обмоток они защищены двумя автоматами. При всех двухфазных коротких за- мыканиях (а—b, b—с, с—а) и при трехфазном срабаты- вает только автомат 1Ав и действие блокировки обеспе- чивается от напряжения 11ьо, так как цепь нулевого про- вода при этом не размыкается. При однофазных коротких замыканиях может отключаться либо только автомат 2Ав (короткое замыкание b—о) либо оба автомата (ко- роткое замыкание а — о или с — о). В этих случаях це- лость нулевого провода сохраняется благодаря нали- чию конденсатора С, шунтирующего полюс автомата 1Ав в нуле. Для обеспечения надежного срабатывания блокировок типов КРБ-11, КРБ-12 через реактивное со- противление конденсатора его емкость должна быть 52
12—14 мкф на каждые 100 ва междуфазной вторичной нагрузки. Это обусловлено тем, что при устойчивых од- нофазных коротких замыканиях а — о или с —о блоки- ровка шунтируется сопротивлениями междуфазной на- грузки, что снижает чувствительность блокировки. Следует иметь в виду, что при устойчивых коротких замыканиях фаз а — b или b — с на нуль либо всех трех фаз на нуль блокировка типа КРБ 11 (или КРБ-12) ока- зывается зашунтированной и не действует. Дополнительные обмотки защищены двумя полюса- ми автомата 2Ав, включенными в провода, идущие от замкнутых вершин разомкнутого треугольника. В провод Н (напряжение 3U0, подаваемое на защиту) автомат не включен, так как при замыкании этого провода на за- земленную фазу b в нормальном режиме ток проходить не будет (напряжение ЗЛ7о~0), а в аварийном режиме ток может проходить лишь кратковременно (пока защи- та отключает короткое замыкание), что не опасно для трансформатора напряжения. Монтажная схема включения трансформатора напря- жения показана на рис. 25,а. Она полностью соответст- вует принципиальной схеме рис. 24. Рубильники, авто- маты и пробивные предохранители размещены в шкафу, расположенном поблизости от трансформатора напря- жения. На рис. 25,6 показана распространенная схема не- правильного распределения вторичных цепей в контроль- ных кабелях, прокладываемых от шкафа до щита. Сум- ма токов в каждом из кабелей не равна нулю, вследст- вие чего увеличивается их индуктивное сопротивление и возрастает потеря напряжения в этих кабелях (см. выше). Кроме того, ток фазы Ь, проходя по цепи 3UQ, создает в ней дополнительное падение напряжения, увеличивающее напряжение небаланса в этой цепи в нормальном режиме. Из-за этого могут неправильно срабатывать реле напряжения с малыми уставками, включенные на напряжение ЗГД. Аналогично схеме, показанной на рис. 24, включают- ся трансформаторы напряжения 35 кв с двумя вторич- ными обмотками, питающие защиты с блокировками ти- па КРБ-12. Отличие схемы трансформатора напряжения 35 кв заключается лишь в наличии предохранителей в цепи обмоток ВН и в отсутствии шинки ф (дополни- тельные обмотки выполняются на напряжение 100/3 в 53
и не могут использоваться для синхронизации), в связи с чем автомат 2Ав двухполюсный, а не трехполюсный, как в схеме на рис. 24. При отсутствии на линиях 35 Кв защит с блокиров- ками типа КРБ-12 трансформаторы напряжения 35 кв с двумя вторичными обмотками (дополнительные об- Рис. 25. Монтажная схема включения трансформаторов напряжения ПО—330 кв, а — схема цепей напряжения от трансформатора напряжения до шииок на щите; б — пример неправильного распределения цепей напряжения по жилам контрольных кабелей. 54
мотки используются только для реле контроля изоля- ции) часто включаются по схеме, показанной на рис. 22,6. На рис. 26 приведена схема включения трансформа- торов напряжения 330—500 кв *, питающих защиты с блокировками по принципу сравнения напряжений основных и дополнительных вторичных обмоток (см. рис. 19,в). В этой схеме соединение в разомкнутый треугольник дополнительных вторичных обмоток отличается от при- веденного на рис. 24, соответственно отличается и по- тенциальная диаграмма. При такой сборке разомкнуто- го треугольника обеспечивается возможность значитель- но более наглядной проверки защит от замыканий на землю рабочим током, чем при применении схемы рис. 24, что существенно повышает их надежность. В то же время такая схема включения дополнитель- ных обмоток не приспособлена для их использования при синхронизации. При необходимости выполнения синхро- низации на выключателе силового трансформатора Y/A должны использоваться напряжения от основных обмоток и в схеме синхронизации применяться проме- жуточные фазоповоротные трансформаторы, соединен- ные по схеме Y/A, аналогично силовому трансформа- тору. Основные и дополнительные обмотки трансформато- ра напряжения защищены автоматами 1Ав, полностью снимающими питание с соответствующих цепей при ко- ротких замыканиях. Такое включение автоматов обес- печивает надежную работу блокировки, выполненной по схеме, показанной на рис. 19,в. При срабатывании автомата 1Ав глухое заземление, установленное на щите (на шинке й), отделяется от трансформатора напряжения, но его основные обмотки остаются заземленными через пробивной предохрани- тель 1П, подключенный к нулевому проводу. Включать этот пробивной предохранитель на фазе b нельзя, так как если он по какой-либо причине окажется закорочен- ным, то замыкание на землю нулевого провода в любом месте вторичных цепей приведет к повреждению транс- форматора напряжения на фазе Ь. * Схема трансформатора а.[ряжения (каскадный или с емкост- ным делителем) со стороны ВН показана условно.. 5£
Автомат 1Ав защищает трансформатор напряжения при замыканиях на землю фаз а, с и нуля в любом ме- сте цепей как за автоматом, так и до него, в том числе и в пробивном предохранителе 1П. л в с A I А I Л I X Г X Г X г I-----4---4----|г Рис. 26. Схема включения трансформаторов напряжения 330—500 кв. Рубильник 1Р включен одним из полюсов в фазу Ь, чтобы обеспечить возможность ремонта автомата 1Ав при включенном трансформаторе напряжения. 56
Ёключение рубильника 2Р, автомата 2Ав и пробив- ного предохранителя 2П аналогично показанному на рис. 24. В тех случаях, когда возникает необходимость пита- ния от одного трансформатора напряжения защит, осна- щенных принципиально разными блокировками, напри- мер на одной из линий блокировкой типа КРБ-11 или КРБ-12, а на другой — блокировкой, выполненной по схеме рис. 19,в (наиболее часто применение защит с разными блокировками требуется для линий 330 кв), схемы, показанные на рис. 24 и 26, оказываются неудов- летворительными. При включении трансформатора на- пряжения по схеме рис. 26 срабатывание автомата 1Ав полностью снимает напряжение с блокировок типов КРБ-11, КРБ-12 и они не работают. Если даже в этой схеме зашунтировать конденсатором полюс автомата в фазе Ь, условия для работы блокировок типов КРБ-11, КРБ-12 при междуфазных коротких замыканиях в це- пях напряжения существенно ухудшаются, так как при устойчивом коротком замыкании фазы b на нуль блоки- ровка окажется зашунтированной и не подействует, чего не было бы при применении схемы рис. 24. При приме- нении схемы рис. 24 возможны отключения обоих авто- матов 1Ав и 2 Ав, и если при этом фаза b останется за- мкнутой на нуль, блокировка по схеме рис. 19,в не по- действует (при применении схемы рис. 26 этого не про- исходит). Для обеспечения надежного действия блокировки по схеме рис. 19,в в схеме рис. 24 достаточно разделить автоматы в цепях основных и дополнительных обмоток трансформатора напряжения и включить их, как пока- зано на схеме рис. 27. При этом обеспечивается и на- дежная работа блокировок типов КРБ-11, КРБ-12, так же как при применении схемы рис. 24. Схема рис. 27 рекомендуется для трансформаторов напряжения 110—330 кв. При ее применении для транс- форматоров напряжения 500 кв возможна неправильная работа защиты от повышения напряжения, устанавли- ваемой на длинных линиях 330—500 кв. Эта защита обычно состоит из трех реле повышения напряжения, включаемых на фазные напряжения и действующих че- рез реле времени на отключение линии. При устойчивом коротком замыкании фазы b на нуль отключается авто- мат 2Ав, после чего нулевая шинка оказывается под по- 57
Тенциалом фазы b', по этой причине напряжение на рел< фаз а и с повышается до линейного и защита неправиль но отключает линию. Рис. 27. Универсальная схема включения трансформато- ров напряжения 110—330 кв. 58
Для предотвращения такого неправильного дейст- вия защиты от повышения напряжения ее необходимо дополнять блокировкой типа КРБ-12. Поэтому для трансформаторов напряжения 500 кв более целесооб- разно применять схему рис. 26, которая исключает не- обходимость в специальных блокировках для защиты от повышения напряжения. На линиях 330 кв такая защита устанавливается лишь в редких случаях, и ее усложнение можно считать допустимым. Соединение дополнительных обмоток трансформато- ра напряжения в разомкнутый треугольник на схеме рис. 27 отличается от показанных на рис. 24 и 26 (см. по- тенциальные диаграммы). Следует заметить, что, кроме приведенных на рис. 24, 26 и 27 схем разомкнутого тре- угольника, применяются и другие варианты их выпол- нения. Такая ненужная разнотипность затрудняет их эксплуатацию, в связи с чем целесообразен постепен- ный переход на единую типовую схему, приведенную на рис. 27. Схема разомкнутого треугольника (рис. 27), так же как и схема, показанная на рис. 26, обеспечивает на- глядность при проверке рабочим током защиты от за- мыканий на землю и не приспособлена для синхрониза- ции (синхронизация должна осуществляться на напря- жении основных обмоток с применением в случае необ- ходимости фазоповоротных трансформаторов). Однако в схеме рис. 27 заземляется фаза b дополнительных об- моток, так же как и у основных обмоток, тогда как в схе- ме рис. 26 заземляется дополнительная обмотка фазы с и основная фазы Ь. 7. ВЫПОЛНЕНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ Способы переключения питания цепей напряжения. Переключение питания цепей напряжения релейной за- щиты, автоматики и измерительных приборов с одного трансформатора напряжения на другой осуществляется при наличии двойной системы шин, секционированных шин, при приключении трансформаторов напряжения к линиям высокого напряжения и т. д. При этом схемы соединения обмоток всех взаимозаменяемых трансфор- маторов напряжения должны быть одинаковыми. 5Г
Переключение может производиться вручную — рубильниками или автоматически — блок-контакта- ми разъединителей либо контактами реле-повторите- лей положения разъединителей. Реле-повторители в свою очередь управляются блок-контактами разъеди- нителей. Переключение обычно производится для всех цепей напряжения каждого присоединения, и лишь иногда пе- реключающие рубильники устанавливаются для отдель- ных комплектов защиты на их панелях. Ручное переключение применяется на подстанциях без обслуживающего персонала и при простых первич- ных схемах с небольшим количеством присоединений в распределительных устройствах (РУ). На электростанциях и крупных узловых подстанци- ях с целью разгрузки оперативного персонала и сниже- ния вероятности его ошибок применяют автоматическое переключение цепей напряжения. Однако автоматиче- ское переключение вторичных цепей трансформаторов напряжения, подключаемых непосредственно к линиям, ввиду чрезмерной сложности его выполнения не получи- ло распространения и вместо него обычно применяются переключающие рубильники. Примеры схем вторичных цепей напряжения. На рис. 28 приведены схемы вторичных цепей трансформа- торов напряжения 6—35 кв для подстанции с двойной системой шин. Присоединение трансформаторов напря- жения к шинам показано на рис. 28,а. На рис. 28,6 показаны вторичные цепи трансформа- торов напряжения 6—10 кв, включаемых по схеме рис. 21,а. Переключение питания измерительных прибо- ров и реле защиты каждого присоединения с трансфор- матора напряжения 1ТН на трансформатор напряжения 2ТН и обратно производится трехполюсным рубильни- ком Р. Следует отметить, что переключение могло бы производиться двухполюсными, а не трехполюсными ру- бильниками, если бы у трансформатора напряжения бы- ла заземлена фаза Ь, а не нуль. Возможность такого сокращения количества пере- ключающих контактов является одним из основных об- оснований предпочтения заземлению во вторичных це- пях фазы Ь, а не нуля. Вольтметры контроля изоляции для каждой системы шин подключаются к соответствующим трансформатор 60
рам напряжения непосредственно (помимо переключаю- щих рубильников). Схемы рис. 28.я и г даны применительно к включе- нию трансформаторов напряжения 6—35 кв согласно Рис. 28. Схема вторичных цепей трансформаторов напряжения 6—35 кв для подстанции с двойной системой шин. йключ&ше репе-повторителей к защите и измерительным приборам г) схеме, показанной на рис. 21,в. В схеме рис. 28,в вто- ричные цепи переключаются блок-контактами разъеди- нителей 1Р и 2Р (показаны на рис. 28,а), а в схеме рис. 28,а блок-контакты 1Р и 2Р управляют реле-повто- 61
рителями 1РПР и 2РПР, а контакты этих реле произво- дят переключение цепей напряжения. Для обеспечения требуемой точности измерений и правильной работы релейной защиты имеет существен- ное значение монтажное выполнение вторичных цепей. Как указывалось выше, трехфазные цепи не должны распределяться по разным контрольным кабелям. Тем не менее неправильное выполнение вторичных цепей на- пряжения ранее получило широкое распространение и часто встречается на действующих электроустановках. В качестве примера на рис. 29,6 показано распрост- раненное неправильное выполнение вторичных цепей, пе- реключаемых блок-контактами разъединителей. После предохранителей, установленных поблизости от транс- форматора напряжения, фазы а и с обходят блок-кон- такты разъединителей всех присоединений (на схеме рис. 29,а показаны только две отходящие линии Л\ и Л2 и питающий трансформатор /7) и от разъединителей каждого присоединения подаются на сборку зажимов на панели этого присоединения. Заземленная фаза Ъ пода- ется на щит отдельным кабелем и там в свою очередь обходит (шинкой 6) сборки зажимов на панелях всех присоединений, куда приходят фазы а и с из РУ. При таком способе выполнения вторичных цепей на- пряжения потеря напряжения в этих цепях, как прави- ло, превышает допускаемую ПУЭ. При этом вследствие больших падений напряжения в индуктивном сопротив- лении такой разобщенной цепи довести потерю напря- жения до приемлемых значений увеличением сечения жил кабелей (т. е. снижением активного сопротивления) обычно не удается. Следует отметить, что такое неправильное выполне- ние вторичных цепей встречается не только в установ- ках 6—10 кв, как показано на рис. 29, но и в РУ НО— 220 кв. В этих случаях возможно неправильное действие релейной защиты вследствие наводок в кабелях вторич- ных цепей напряжения продольных э. д. с. током корот- кого замыкания, проходящим по заземляющему конту- ру подстанции. Так как жилы кабеля заземленной и не- заземленной фаз от основных обмоток, а также от вы- вода Н и второго заземленного конца цепи 3U0 идут на щит разными путями, то наведенные э. д. с. различны и их разность может оказаться достаточной для значи- тельного искажения векторной диаграммы напряжений, 62
Подаваемых на защиту, что и приведет к ее неправиль- ному действию. Такой случай известен из опыта эксплуа- тации одной из энергосистем СССР. Способ правильного выполнения переключений блок- контактами разъединителей показан на рис. 29,в. Все три фазы напряжения приходят на щит, и затем со сбор- ки зажимов каждого присоединения подаются на разъ- единители только переключаемые фазы а и с. Так как идущие к разъединителям двухпроводные цепи находят- ся в одном кабеле, сумма токов прямого и обратного на- правлений в жилах этого кабеля всегда равна нулю. На- веденные продольные э. д. с. во всех жилах этих кабелей одинаковы, и их разность равна нулю. Тот же результат может быть достигнут, если все три фазы напряжения будут обходить в одном кабеле блок-контакты разъеди- нителей всех присоединений и от каждого из них, опять- таки в одном кабеле, будут подаваться на панели соот- ветствующих присоединений. При переключении вторичных цепей трансформато- ров напряжения НО—330 кв с помощью реле-повтори- телей положения разъединителей возможно ложное сра- батывание некоторых типов защиты линий (например, дистанционной, высокочастотной дифференциально- фазной) в случае кратковременного исчезновения посто- янного тока с панели защиты и с катушки реле-повтори- теля (например, при замене предохранителя). Срабаты- вание защиты при этом происходит от тока нагрузки, когда с нее снимается напряжение реле-повторителем, а отключение линии — в момент подачи постоянного то- ка до восстановления цепей напряжения (во время сра- батывания реле-повторителя). Для предотвращения таких ложных действий защиты либо принимают меры в ее схеме, либо устанавливают реле-повторители с замедлением на отпадание (напри- мер, реле типа РП-252). В последнем случае реле-повто- рители при кратковременном исчезновении постоянного тока не успевают отпасть и снять напряжение с защиты. На рис. 30 приведена схема вторичных цепей транс- форматоров напряжения 1ТН, 2ТН, включенных по схе- ме рис. 24 или 27. Трансформаторы напряжения установ- лены в РУ с двойной системой шин 110—330 кв (рис. 30,а). Для переключения напряжения, подаваемого на за- щиту и измерительные приборы линии с одного транс- 63
л Ч) 6-10 кб Ш И > От ITH r^-1 I Сборка зп жнно агсг Сборка ь с От ZTH б) Сборка зажиноб 1ГН зажинов _ Л-J к сборке зажиноб зажииоб Л, Рис. 29. Монтажное выполнение вторичных цепей напряжения, пере- ключаемых блок-контактами разъединителей. п —схема РУ; б- распространенное неправильное выполнение цепей напря- жения; в — правильное выполнение цепей напряжения. От сборки зажи /об ZTH I е От сборки зажиноб гтн • к прибора и и счетчика* Л, а.; I' 0-г Сг О Срцбор * и г --чиканЛ а а, а. 64
a) IP WOP —nr—«----TW4-*. " 1/WP IK'IP 2P 'г?~7рПР~ От 1TH i) От ITH i) Рис. 30. Схема вторичных цепей трансформаторов напряжения НО—330 кв при двойной системе шин. а — схема РУ; б — схема включения реле-повторителей; в — цепи на- пряжения; г — включение двухпозиционных реле-повторнтелей. 5—462
форматора напряжения на другой, установлено по два реле-повторителя, управляемых каждым из разъедини- телей, так как для переключений требуется большое ко- личество контактов. Реле-повторители 1РПР и 2РПР с замедлением на отпадание, а 11Р11Р и 12РПР — мгно- венные. При отключении разъединителей реле 11РПР и 12РПР будут отпадать быстрее замедленных 1РПР ц 2РПР, так как при этом они управляются непосред- ственно блок-контактамп IP, 2Р (рис. 30,6). Для предотвращения ложного действия дистанцион- ной защиты при исчезновении постоянного тока на ка- тушках реле 1РПР, 2РПР из-за разрегулировки блок контактов разъединителей оперативный ток на эту за щиту подается через контакт реле 11РПР или 12РПР, отпадающего раньше, чем реле 1РПР или 2РПР снимет с защиты напряжение от основных обмоток трансфор- матора напряжения (рис. 30,в). Для переключения напряжения, подаваемого на за- щиту и приборы трансформатора 1Т, установлено два мгновенных реле-повторителя 1РПР' и 2РПР', управляв мых разъединителями IP' и 2Р'. Недостатком схемы с реле-повторителями является зависимость от наличия постоянного тока на их катуш ках питания цепей напряжения защиты и приборов. Для устранения этого недостатка можно в качестве реле-по- вторителей применять двухпозиционные реле, положение которых не зависит от наличия постоянного тока. На рис. 30,г показана схема включения таких реле-повтори- телей. Для перевода двухпозиционного реле в другог положение нужно подать питание на соответствующую его катушку; после срабатывания реле цепь этой катуш ки разрывается контактом того же реле. Для управленич таким реле требуется по два блок-контакта на каждо разъединителе вместо одного и соответственно большее число жил контрольного кабеля от разъединителя де щита. Тем не менее применение двухпозиционных рел< для переключения напряжения на защиту линий целесо образно, но пока не получило широкого распростране- ния только из-за отсутствия двухпозиционных реле с нужным количеством и исполнением контактов. На рис. 31 приведена схема вторичных цепей транс форматоров напряжения 330—500 кв (включаются пс схеме, показанной на рис. 26 или 27), подключенных не посредственно к линиям. На рис. 31,а такое включение 66
к мшите и измерительным прибери м П, Й) Рис. 31. Схема вторичных цепей трансформаторов напряжения 330—500 кв, подключаемых к линиям электропередачи. а—включение трансформаторов напряжения при схеме четырехугольника: б — то же при полуторной схеме РУ; в — схема цепей напряжения ли- нии Ль 5! 67
трансформаторов напряжения показано при выполнении РУ по схеме четырехугольника, а на рис. 31,6 — по по- луторной схеме. В обоих случаях цепи напряжения ре- лейной защиты и измерительных приборов каждой линии могут переключаться с трансформатора напряжения сво- ей линии на другие трансформаторы напряжения. Это необходимо на случай выхода из строя своего трансфор- матора напряжения. На рис. 31,в показана схема питания цепей напряжс ния защиты и измерительных приборов линии Ль Нор- мально рубильники Pi и Р2 включены в положение «1ТНу> и реле и приборы линии Л\ получают питание от своего трансформатора напряжения. При необходимости перевода цепей напряжения линии Л] на другой транс- форматор напряжения рубильники Р\ и Р2 переключают- ся в положение «Другие ТН», а рубильниками Р3 и Р4 подается питание от 2ТН или ЗТН. Переключение осуществляется четырьмя трехполюс- ными рубильниками, а не двумя шестиполюсными для обеспечения надежности работы блокировок, выполняе- мых по схеме, показанной на рис. 19,в, при переводе питания цепей напряжения защиты на другой трансфер матор напряжения во время работы линии. В этом слу- чае поочередное переключение рубильников Р\, Р? или Р3, Р4 с кратковременным снятием напряжения с защи- ты не вызовет ее неправильного действия, так как будет срабатывать блокировка, тогда как одновременное пе- реключение цепей, питающихся от основных и дополни- тельных обмоток трансформатора напряжения (при при- менении шестиполюсных рубильников), привело бы кот- казу блокировки и ложному отключению линии. Контроль исправности цепей трансформаторов напря- жения. При питании от трансформаторов напряжения устройств защиты и автоматики во избежание их непра- вильного действия из-за обрывов цепей напряжения не- обходима сигнализация нарушения целости этих цепей. Сигнализация обрыва цепей напряжения должна обеспечиваться при срабатывании автома гов или пере- горании предохранителей во вторичной или первичной цепи трансформатора напряжения. При отсутствии предохранителей достаточно сигна- лизации об отключении автоматов, предусматриваемое во всех схемах трансформаторов напряжения с автома та ми во вторичных цепях. 68
Для контроля целости предохранителен в ряде слу- чаев используются установленные в устройствах защиты и автоматики реле минимального напряжения (три реле, включенные на линейные напряжения), от которых по- дается сигнал «обрыв напряжения» с выдержкой време- ни, превышающей время действия защиты. Однако эти реле не всегда обеспечивают необходимую чувствитель- ность. Рис. 32. Контроль предохранителей в цепях напря- жения а — линейные напряжения во вторичной цепи при обрыве фазы В-, б— схема включения реле контроля типа Е-5Н; в —векторная диаграмма вторичных напряжений трехфаз- ного пятистержневого трансформатора при обрыве средней фазы (фаза В) со стороны ВН. На рис. 32,а показана схема трехфазного трансфор- матора напряжения с вторичной нагрузкой, включенной на линейные напряжения. При перегорании предохра- нителя на фазе В на вторичное напряжение а—с вклю- чены последовательно соединенные сопротивления zab и Zbc, напряжения Uab и Ubc пропорциональны величи- нам этих сопротивлений. Если zob=zbc, то t/Qb = [/6c= — (см. векторную диаграмму). При неравенстве со- противлений zab и zbc одно из напряжений Uab или Ubc будет меньше Uac/2 и условия для срабатывания мини- 69
мяльного реле напряжения, включенного на эго меньшее напряжение, будут лучше, чем при равенстве z„b и гЬс. Для надежного действия реле (с &и=1, 2) при Uab=Ubr напряжение срабатывания минимальных реле напряже- ния должно быть не менее U c$=kHUp= 1,2 • 0,5L'IIOM = 0,6 UtVM. При меньшей уставке контроль предохранителей не обеспечивается. В этом случае, а также при отсутствии реле минимального напряжения в защитах, имеющих цепи напряжения (например, токовые направленные за- щиты, дистанционные защиты с токовым пуском и др.), для контроля предохранителей необходимо устанавли- вать специальные устройства. В качестве такого устрой- ства может применяться комплект блокировки типа КРБ-12 (рис. 19,6) либо предназначенное для контроля цепей напряжения комплектное реле типа Е-511 (рис. 32,6). В комплекте типа Е-511 имеется реле PH, включенное на три фазы через фильтр напряжения об- ратной последовательности ФНОП и реагирующее на нарушение симметрии линейных напряжений (например, при обрыве одной или двух фаз), и реле PH, включен- ное на линейное напряжение и предназначенное для сигнализации обрыва трех фаз, когда реле РН% не рабо- тает. Реле PH подает сигнал и в тех случаях, когда на обрыв цепей реагирует только реле РН2, так как послед- нее при срабатывании снимает напряжение с реле PH. Устройство типа Е-511 должно действовать на сигнал с выдержкой выдержки во избежание подачи ложных сигналов при коротких замыканиях, ликвидируемых за- щитой. Следует отметить, что при применении для контро- ля предохранителей комплекта типа КРБ-12 обрыв всех трех фаз не сигнализируется. При питании цепей напряжения от трехфазпого ня тистержневого трансформатора напряжения (рис. 7,6) в случае перегорания предохранителя в одной из фаз со стороны ВН магнитные потоки двух других фаз, за- мыкаясь через крайние стержни и стержень оборванной фазы, восстанавливают в последней напряжение, значи- тельно уменьшая несимметрию вторичных напряжении. На рис. 32,в показана векторная диаграмма вторичных напряжений при обрыве средней фазы (фаза В) на сто- 7и
ропс ВН. При этом напряжение оборванной фазы со- ставляет Бь~0,5Б'ф, а линейные напряжения Uab=Ubc~ ~0,75t7HoM. Чувствительность контроля предохранителей, выполненного на устройстве типа КРБ-12 или Е-511, при этом оказывается недостаточной. Не подействуют и реле минимального напряжения, включаемые на линейные на- пряжения. Требуемая чувствительность может быть достигнута при применении вместо устройства типа Е-511 реле на- пряжения обратной последовательности типа РНФ-1 с минимальной уставкой и реле минимального напряже- ния типа ЭН-50, включаемых по схеме, показанной на рис. 32,6. У трансформаторов напряжения ПО кв и выше, кро- ме вторичных цепей основных обмоток, контролируют ис- правность цепи разомкнутого треугольника дополнитель- ных обмоток. Это необходимо ввиду ответственности этой цепи, питающей защиту линий от наиболее часто возни- кающих однофазных коротких замыканий и невозможно- сти выявления ее неисправности по постоянно работаю- щим измерительным приборам. Контроль исправности цепи 3U0 осуществляется пу- тем периодических измерений напряжения небаланса, в нормальном режиме составляющего 1—3 в. В связи с тем, что в протяженных цепях 3Uq обычно наводится напряжение посторонними магнитными поля- ми, соизмеримое по величине с напряжением небаланса Un6, измерение высокоомным вольтметром может дать примерно одинаковые результаты при проверке ис- правной и оборванной цепей В связи с этим для обес- печения правильных результатов проверки напряжение небаланса должно измеряться вольтметром с внутрен- ним сопротивлением не более 200 ом. Обычно вместо вольтметра применяют миллиамперметр типа Э-421 со шкалой до 100 ма и внутренним сопротивлением 50 ом. Его включают через добавочное сопротивление гд= = 100 ол (рис. 24, 26, 27). Максимальному отклонению прибора соответствует напряжение 377О= 15 в. При измерении прибор подклю- чается к цепи 3U0 кнопкой К. Периодический контроль исправности цепи 3U0 отли- чается простотой выполнения и вполне достаточен, по- скольку в этой цепи отсутствуют предохранители и авто- маты. 71
8. РАСЧЕТНАЯ ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ Расчет нагрузки трансформаторов напряжения. Пред- варительный расчет для определения нагрузки транс- форматора напряжения может быть выполнен по дан- ным о потреблении отдельных реле и приборов, под- ключенных к цепям напряжения. Недостающие величины потребления отдельных реле, приборов или устройств должны быть измерены. Потребление релейной и измерительной аппаратуры выражается в вольт-амперах (еа). Для измерительных приборов оно обычно задается при 1/но„г=100 в, а для реле — часто и при других величинах напряжения. Для расчета потребление всей аппаратуры, включенной на линейное напряжение, должно быть приведено к напря- жению 100 в, а аппаратуры, включенной на фазное на- 100 V3 пряжение, — к напряжению в. Пересчет с другого напряжения на расчетное производится По выражению С _______/Е^ра асч — ( fj (5) где Su — потребление, заданное при напряжении 17; Зрасч — потребление при расчетном (линейном или фазном) напряжении 17расч. Это выражение составлено исходя из условия по- стоянства величины сопротивления реле (прибора) при напряжении И и UpaC4. Если известно только сопротивление z реле или при- бора, то потребление определяется по выражению U2 S,aC4=-^-. (6) Для более полного использования мощности транс- форматоров напряжения обычно стараются по возмож- ности выравнивать их вторичную нагрузку по фазам. Однако обычно все-таки имеется некоторая неравномер- ность нагрузки. Поэтому расчет нагрузки сводится к определению ее величины для наиболее загруженной фазы трансформатора напряжения. Точный расчет вторичной нагрузки весьма затрудни- телен и сложен, в связи с чем в практических расчетах 72
)бычно допускают упрощения: суммирование потреб- тнемой мощности производят арифметически, без учета >азных коэффициентов мощности (cosip) отдельных на- грузок и неравномерность нагрузки учитывают прибли- женно. Эти упрощения создают некоторый расчетный запас. Рис. 33. Расчет вторичной нагрузки. а — расчетная схема; б —диаграмма линейных напряже- ний; в — линейные напряжения и токи нагрузки; г — при- ближенное построение вектора тока нагрузки в фазе а- В качестве расчетной для трехпроводных цепей на- пряжения может быть принята схема, приведенная на рис. 33,а. Для расчета максимальной нагрузки трансформатора напряжения необходимо подсчитать суммарные нагрузки Sab, Sbc, Sca, приведенные к линейным напряжениям со- гласно (5). Наиболее нагруженной фазой будет та, по которой проходит наибольший ток. Токи 1аь, 1ъс, lea создаются линейными напряжениями Уаь, Ubc, 0са, показанными на векторной диаграмме рис 33,6. Для более удобного рассмотрения диаграммы 6—462 73
эти векторы на рис. 33,в перемещены так, что образуют симметричную звезду. Токи 1аъ, 1ьс и 7СО на этом рисун- ке показаны неравными, но отстающими от соответст вующих им напряжений на один и тот же угол <р. Расположение векторов токов на диаграмме соот- ветствует положительным направлениям этих токов, по- казанным на схеме рис. 33,я. Согласно этим положитель- ным направлениям сумма токов 1а и 1са равна току 1аЬ и, следовательно, I а-1 аЬ I са- Точки над символами токов указывают, что действие производится не с величинами, а с векторами токов, т. е., что эта разность не арифметическая, а геометрическая (векторная). На рис. 33,а вектор 1а построен как сумма векторог 1аЬ и —ica- Если бы ток 1аь был равен по величине ТОК' 1са, то векторная разность этих токов была бы равнг l/3/CQ (это очевидно из построения на диаграмм, рис. 33,а). Прибавляя к вектору )/37са разницу в вели чинах токов 1аь и 1са (рис. 33,а), получим вектор I'a. Be личину тока Га легко подсчитать по формуле Го=/37со + (7о6-/со). (7) Если принять Га=1а, то можно приближенно определить величину тока 1а. Аналогично могут быть определены токи 1Ь и 7С. Заменяя Га на Уф (ток в любой фазе), а 1аъ на 7Макс (больший из двух токов междуфазных нагрузок, при- ключенных к этой фазе) и 1са на /мин (меньший из этих двух токов), получим общее выражение для тока на- грузки любой фазы трансформатора напряжения 7Ф ~~ р 37ЫИ11 (7макс 7МИН) или I ф = /макс +0,737^. (8) При соединении трансформаторов напряжения в от- крытый треугольник требуется определить наибольшую нагрузку для одной из двух фаз. При включении транс- форматоров по схеме рис. 21,6 или в они обтекаются то- ками фаз а и с. Для этих двух фаз и нужно рассчитать 74
нагрузку. Мощность нагрузки каждого из трансформа- торов напряжения равна •^ТН — ^Аиф^ф. После подстановки значения 1$ из (8) получим 5тн = 5ма1<с.Мф + 0,735ыин.Ыф, (9) где Змакс.мф и 5мин.мф — мощности большей и меньшей из двух междуфазных нагрузок, подключенных к данной фазе (а или с на рис. 33,а). При равномерной нагрузке (одинаковый ток во всех трех фазах) £макс.мф=^мин.мф и >$тн = 1»735мф- Если ту же нагрузку (£5тн = 35Мф) распределить между фазами так, чтобы Sab=Sbc и Sca = 0, то на каждый трансформа- тор напряжения придется половина нагрузки SSth, т. е. >$тн т= 1,55Мф, а не 1,73£Мф. Следовательно, при схеме от- крытого треугольника выгоднее не включать нагрузку на напряжение t/ca, а по возможности равномерно рас- пределить ее между напряжениями Uab и Ubc. При соединении трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду мощность нагрузки каждого из трансформаторов напряжения составляет: е ___ю тн— )Гз ф’ Подставляя значение тока 1$ из (8), получаем мощ- ность, потребляемую от трансформатора напряжения любой из фаз междуфазной нагрузкой вторичных цепей (рис. 33,а) _____ 5макс । 0,735МИн ° тн— ИЛИ S'TH=0,58SMaltc + 0,42S,BH. (10) При равномерной нагрузке £'тн = 5Мф, что в у/3 раз меньше, чем при схеме открытого треугольника. При наличии нагрузок, включенных на фазные напря- жения (в четырехпроводных вторичных цепях), потребляе- мая ими мощность 5//тн = 5ф, приведенная к фазному на- пряжению согласно (5), должна суммироваться с мощно- стью междуфазной нагрузки S'TH соответствующих фаз; 6* 75
при этом полная мощность нагрузки любой из фаз транс- форматора напряжения будет: ^тн тн 4' ' тн или $тн — 0,58SMaKC -|- 0,42S ыии + 5Ф- (И) Мощность нагрузки наиболее загруженной фазы, под- считанная по соответствующему из приведенных выра- жений (9) — (П), сопоставляется с мощностью приме- няемого однофазного трансформатора напряжения в тре- буемом классе точности (см. табл. 3). Если три одно- фазных трансформатора напряжения включены по схе- ме, показанной на рис. 21,с, то их мощность недоисполь- зуется и ее следует принимать равной При питании вторичной нагрузки от трехфазного трансформатора напряжения с его мощностью в нужном классе точности сопоставляется утроенная мощность на- грузки наиболее загруженной фазы. Выбор сечения жил кабелей во вторичных цепях на- пряжения. Сечение проводов во вторичных цепях опре- деляется по допустимой потере напряжения, установлен- ной ПУЭ. В целях упрощения расчетов потеря напряже- ния принимается равной падению напряжения. Тогда потеря линейного напряжени! будет ДС7 = |/3/гП|;. Так как номинальное линейное напряжение во вто- ричных цепях С7НОМ=100 в, допустимая потеря напряже- ния в вольтах равна допустимой потере напряжения в процентах. Допустимые согласно ПУЭ потери напряжения (см. § 2) составят: от трансформатора напряжения до счетчика 0,5 в, до измерительных приборов 1,5 в, до реле защиты и автоматики 3 в. Так как цепи напряжения для защиты и измеритель- ных приборов выполняются общими, практически коп тролытые кабели для этих цепей выбираются по усло- вию обеспечения A't/% < 1.5%, т. е. j/3/rnp-sS 1,5 в. При этом в ряде случаев приходится прокладывать вме- сто контрольных силовые кабели, так как при большой мощности вторичной нагрузки и значительной протяжен- ности кабелей (например, в установках ПО кв и выше) требуется большое сечение их жил 76
Если от этих цепей питаются расчетные счетчики, то потеря линейного напряжения не должна превышать 3Irav=Q$ в. При значительном удалении щита от трансформаторов напряжения во избежание чрезмерного завышения сечения жил кабелей целесообразно от шка- фа трансформатора напряжения до счетчиков проклады- вать отдельный кабель. Для определения требуемого сечения жил кабеля по заданной величине Д17ДГ)[Г вычисляется наибольшее допу- стимое сопротивление одной жилы кабеля в фазовом проводе MU I 1о\ f пр. Макс = 1 V о/в а гр или в цепи 3U0, где At/д О „ 'пр.макс— or • нагр Для этого необходимо предварительно определить ток нагрузки, который составляет: для вторичных цепей, питающихся от обмоток транс- форматора напряжения, соединенных в открытый тре- угольник или в звезду, /3ST1[ где STh — подсчитанная по (10) или (11) нагрузка, ва\ (7ПОЫ— линейное номинальное напряжение, равное 100 в. Для вторичной цепи разомкнутого треугольника (цепь 3(7о) . <15) где STh — суммарное потребление нагрузки цепи, при- веденное к напряжению 100 в. Выражение (15) соответствует режиму однофазного замыкания на землю. Выбор сечения жил кабелей часто выполняют по мощности трансформатора напряжения, считая, что со временем его вторичная нагрузка может возрасти до ма- ксимально допустимой для соответствующего класса точ- 77
иости. При этом в (14) и (15) при применении одно- фазных трансформаторов напряжения вместо мощности нагрузки подставляется номинальная мощность транс- форматора напряжения. В этом случае ток Анагр для схе- мы открытого треугольника определяется по (11) в за- земленной фазе при Sab=Sbc и Sca=0 (рис. 21,6 и в). При применении схемы, показанной на рис. 21,а, мощность Sth берется в У 3 меньше номинальной мощ- ности трансформатора напряжения. При применении трехфазного трансформатора напря- жения в (14) подставляется Sth, в 3 раза меньшая но- минальной мощности трансформатора, а в (15)—мень- шая его номинальной мощности в ]/3 раз. Сечение жил кабеля в квадратных миллиметрах опре- деляется по формуле Y^ пг.макс где I — длина кабеля, м\ у — удельное сопротивление (равно 57 для меди и 34,5 для алюминия); Лфмакс — сопротивление жилы кабеля, подсчитанное по (12) или (13). Для кабеля от трансформатора напряжения до щи- та принимается ближайшее большее полученного по (16) стандартное сечение. Тогда потеря напряжения At/ бу- дет меньше At/доп- Потеря напряжения в кабелях отдельных присоеди- нений Д1/пр от сборки зажимов на щите до приборов и реле отдельных присоединений не должна превышать по величине разность между ДС/доп и At/, т. е. ДС/пг<ДДд0П-ДП. (17) Сечения жил кабелей в цепях напряжения отдельных присоединений выбираются описанным выше способом с использованием (12) и (13), в которые вместо Д t/доп подставляется ДС11р и (14) и (15), куда вместо Sth под- ставляется мощность на1рузки приборов и реле данного присоединения. Сечение жил кабелей во вторичных цепях напряже ния по условию механической прочности согласно ПУЭ не должно быть меньше 1,5 м.ч2 для меди и 2,5 лш2 для алюминия. 78
Выбор автоматов и предохранителей. Для трансфор- маторов напряжения не требуется защита от перегруз- ки, так как они обычно работают в режиме, близком к холостому ходу. Поэтому автоматы или предохраните- ли выбираются по условию надежного действия при ко- ротких замыканиях. Ток срабатывания автомата, или номинальный ток плавкой вставки, должен быть больше не менее чем в 1,2—1,5 раза номинального тока трансформатора на- пряжения, соответствующего его мощности в используе- мом классе точности. Для обеспечения надежного действия предохраните- лей номинальный ток плавких вставок должен быть меньше минимального значения тока короткого замыка- ния не менее чем в 3—4 раза. Кроме того, ток, соответствующий отключающей спо- собности автомата или предохранителя, должен быть не менее максимального значения тока короткого замыка- ния в месте установки этого защитного аппарата (обыч- но вблизи от трансформатора напряжения). Ток короткого замыкания измеряется при включении трансформатора напряжения в работу или определяется расчетом. При расчете допускаются следующие упрощения: не учитывается реактивное сопротивление вторичных цепей, питаемых от трансформатора напряжения; не учитывается различие углов полного сопротивле- ния обмоток трансформаторов напряжения и их вторич- ных цепей. Вследствие этого минимальные значения тока корот- кого замыкания в расчетах получаются несколько зани- женными (не более чем на 10—15%), что создает допол- нительный расчетный запас. Для определения тока короткого замыкания должны быть известны активные сопротивления проводов и ве- личины сопротивления zK или напряжения короткого замыкания трансформатора напряжения. Ориентиро- вочные величины напряжения ик трансформаторов на- пряжения отечественного производства приведены в табл. 3 и 5. Величина сопротивления zK, приведенная к обмотке низшего напряжения в омах, определяется по выражению 79
где ик—-напряжение короткого замыкания, %; Usom — номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора напряжения, в; S — мощность трансформатора напряжения, к кото- рой отнесена величина ик, ва. Максимальный ток, отключаемый автоматом или предохранителем, определяется при трехфазном корот- ком замыкании на выводах трансформатора. При соединении трансформатора в открытый тре- угольник он равен /(») 100 (19) При схеме звезда—звезда /(3) j/" З^к (20) где (7Мф — номинальное междуфазное напряжение вто- ричной цепи (в большинстве случаев ПМф= = 100 в, при применении схемы, показанной на рис. 21,г, ПМф=173 в, при применении трансформаторов типа ЗОМ для цепей допол нительных обмоток ПМф=173 или 220 в). При включении однофазных трансфооматоров напря- жения, по схеме звезда—разомкнутый треугольник /(з)= /3-100 , (21) Минимальный ток рассчитывается при коротком за- мыкании в наиболее удаленной точке вторичных цепей. При соединении трансформаторов напряжения в от- крытый треугольник минимальный ток будет при двух- фазном коротком замыкании между незаземленными фазами, а в схеме звезда — звезда или треугольник — звезда без нулевого провода — при двухфазном корот- ком замыкании между любыми фазами. При включении вторичных обмоток однофазных трансформаторов на- пряжения в разомкнутый треугольник минимальный ток будет при коротком замыкании между проводами, иду- щими от двух вершин треугольника. Во всех этих слу- чаях Г(2)_________ 2 (zK + г пр) (22) 80
При соединении трансформатора напряжения по схеме звезда — звезда с выведенным нулем минималь- ный ток будет при однофазном коротком замыкании _-----122--------. (23) уб3 (гк -|- Srnp -J- Srоир ) Сопротивления проводов в фазе (2гП₽) и в нуле (2гопр) указаны отдельно, так как сечение жил кабеля в фазе и нуле может быть различным (при прокладке от трансформатора напряжения до щита четырехжиль- ного силового кабеля). Наиболее широкое распространение для защиты трансформаторов напряжения получили автоматы типа АП-50-ЗМ (трехполюсный) и АП-5О-2М (двухполюс- ный) с электромагнитным расцепителем. Отключающая способность этих автоматов /к.з.макс=2 500 а. Полное время отключения короткого замыкания /ср=0,017 сек. Электромагнитные расцепители по заказу выполняют- ся на любое из следующих значений номинального тока: 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 25; 40; 50 а (исполнение на ток Люм—1,6 а к использованию во вторичных цепях напря- жения не рекомендуется, как недостаточно надежное). При этом расцепители при любом номинальном токе могут иметь любое из трех исполнителей по кратности срабатывания: на 11 /Ном с разбросом в пределах (8—14) /нои на 9 /вок * м (8—10) /ном на 3,5 /Ном я я я я (3—4) /ном Исполнение по току срабатывания должно указы- ваться в заказе; если оно не указано, то поставляется автомат на ток /ср= 11 Люм- Уставка тока срабатывания может регулироваться в сторону уменьшения до значения, соответствующего току срабатывания предыдущей (меньшей) ступени по номинальному току при том же исполнении по кратности срабатывания. Минимальная уставка автомата на ток Люм=1,6 а равна кратности исполнения по току сраба- тывания (11 или 9 или 3,5 а). При выборе автомата определяется требуемое испол- нение по номинальному току и кратность исполнения, необходимая для надежного действия автомата при минимальном токе короткого замыкания. При этом 81
с учетом разброса следует обеспечивать коэффициент чувствительности £ч=А»”"" >2 (24 1 уст Ниже приводятся примеры расчета Пример I. Для питания активных и реактивных счетчиков на девяти отходящих линиях от одной секции 6 хе и питающем транс- форматоре, указывающего вольтметра и реле напряжения типа ЭН-526/600-М в схеме АВР установлены два трансформатора на- пряжения НОМ-6 6000/100 в. Трансформаторы напряжения включены по схеме открытого треугольника. Все счетчики вынесены в одно место и соединяются с трансформатором напряжения кабелем дли- ной 12 м. К вольтметру и реле (на щит) напряжение подается по кабелю длиной 32 м. Требуется определить нагрузку на трансфор- маторы напряжения, выбрать сечение жил кабелей и предохрани- тели во вторичных цепях трансформатора напряжения. На счетчики подаются напряжения иаъ и Ubc на вольтметр и реле напряжения— Uca. Трансформатор напряжения включается по схеме, показанной на рис. 21,6. Потребление: счетчиков SQb=S(,c=l,75 • 20=35 ва; вольтметра 9 ва. Реле ЭН-526/60-Д-М при 30 в потребляет 1,2 ва, а при 100 в согласно (5) /100V 5рСле = ( -эд ) 1.2 = 13,3 ва; Scn = 9 + 13,3 = 22,3 ва. Наибольшая нагрузка на трансформатор напряжения соглас- но (9) •^ТНмакс = ^маКс-мФ "Ь 0,735мин.мф = 35 -f- 0,73-22,3 = 51,2 ва. Это превышает мощность трансформатора напряжения в классе точности 0,5, равную 50 ва. В связи с этим вольтметр и реле необходимо переключить на напряжения иаъ и Ubc, тогда •^ТНмакс = 35 + 13,3 = 48,3 ва, что допустимо. Ток нагрузки в питающем счетчики кабеле (в фазе Ь), соглас- но (14) составит: /ЗХт _/2'(35 +0,73-35) /вагР= Увои 100 — 1,05 а. Сопротивление жилы кабеля согласно (12) АДдов 0,5 г„р.Мпкс= г-/нагр -Гз.11О5 =0,275 ом. 82
Сечение алюминиевой жилы кабеля согласно (16) Z 12 9 = Ггр.накс- 34,5-0,275 =,.26 л!л2- Ток нагрузки в питающем вольтметр и реле кабеле (в фазе Ь) _ /3(13,3 + 0,73-9) _ Лтагр — 100 * — 9,343 и. Сопротивление жилы кабеля 1,5 Гпг> макс* - •».— ' — 3,52 ОМ. ар.макс /3.0,343 Необходимое сечение жилы -кабеля 9 = 34,5-3,52 = °'264 мм2‘ Для обоих кабелей принимается минимальное сечение по усло- вию механической прочности <7=2,5 мм2. При этом сопротивление кабеля до счетчиков 12 Гпр — 24 5-2,5 = 0,139 ом. и потеря напряжения согласно (12) ДУ = /3-1.05-0,139 = 0,242 в, или ДУ = 0,242%. Полное сопротивление трансформатора напряжении согласно (18) по данным табл 3 “^ном _ 9,1-1002 , г„ Zk— 100-S 100-600 — 1,52 ом- Максимальный ток короткого замыкания согласно (19) Выбираем предохранитель типа НПН-15 с неограниченной от- ключающей способностью. Сопротивлеие до наиболее удаленной точки (жила кабеля до щита) 32 Г1,р = 34,5-2^5" = °1372 ом- 83
Минимальный ток короткого замыкания согласно (22) г(2)_______-----------------------------4 а 'мин - 2(zK + гпр) 2(1,52 + 0,372) ~ Выбираем плавкую вставку с наименьшим номинальным током ном36 П. Надежность сгорания предохранителя 'мин___26 >4_ —~1 с 4,4, /ном О что приемлемо. Пример 2. Трансформатор напряжения типа НКФ-220 на 220 кв включается по схеме, показанной на рис. 24. Все вторичные нагрузки основных обмоток включаются на линейные напряжения. Длина ка- белей до щита защиты' /=100 м. Наиболее удаленная от сборки зажимов на щите защиты панель защиты питается по кабелю дли- ной 20 м. От щита защиты для питания измерительных приборов проложены кабели на щит управления. Длина наиболее протяжен- ного кабеля /=180 м. Выбрать сечение медных жил кабелей по условию полного ис- пользования мощности трансформатора напряжения в классе точно- сти 1. Нагрузку панели защиты на основные обмотки трансформа- тора напряжения принять 55 ва на фазу (при 100 в), а на до- полнительные обмотки—i5 ва при 100 в. Нагрузку от измеритель- ных приборов, питаемых по наиболее протяженному кабелю, при- нять равной Sab ’=5ьс= 10 ва. Выбрать автоматы и уставки их расцепителей. Ток нагрузки по кабелю от основных обмоток трансформатора напряжения до щита защиты согласно (14) /3-500 Лгагр.тн — 100 — 8.6G а. Сопротнв пение жилы этого кабеля согласно (12) 1,5 Гпп м-кс = —7=-----= 0,1 ОЛ- ПП.М.КС ^3.8>66 Сечение жилы кабеля согласно (16) 100 q = 57-0,1 = 17,6 мм*' Принимаем кабель сечением 3 X 25+1 X 12,5 мм2 (сечение фаз- ных проводов по 25 мм2 и нулевого — 12,5 ли2) Сопротивление жил выбранного кабеля 100 г пр — gy 2g -— 0,0703 ом и г® гр— 57-12,5 — 0,1406 ом- 84
Потеря напряжения AU = ^З/нагртнг"т = 2-8,66-0,0703 = 1,05 в. Допустимая потеря напряжения в кабелях от щита защиты до па- нелей защиты согласно (17) = 'ЦУцй — Ш = 3 — 1.05 = 1,95 в. Ток нагрузки в кабеле, питающем панель защиты, согласно (14) УЗ-55 /нягр.защ— 100 —0,95 а. Максимальное допустимое сопрс тивление жилы этого кабеля со- гласно (12) 1,95 Г5^Г = 1’19“ и 20 <7— 57-1,19 ~ 0,295 мм2. Принимаем <?=1,5 ММ2 При ЭТОМ ГцР.8аЩ = с7 1 е —0,234 ом. о/ Допустимая потеря напряжения в кабеле до измерительных прибо- ров Д{/пр = 1,5— 1,05 = 0,45 в. Ток нагрузки в этом кабеле Гнагр.гриб— ' J г| -—0,173 ДЕ. Максимальное допустимое сопротивление жилы кабеля 0,45 г,1р = /3-0,173 =,'5 0М И 180 q~ 57-1,5 = 2,1 ЖЛ1!" Принимаем q = 2,5 мм2, при этом 180 Глрлзриб — gy 2 -—• 1,26 ом. 85
Сопротивление короткого замыкания трансформатора напряжения между обмотками ВН и НН0СВ согласно (18) и данным табл. 3 2к = 100-2000 = 0,117 ом Сопротивление между обмотками ВН и ННДОП 7,05-1002 2,1 ~ 100-2000 — 0,351 ом. Максимальные значения тока короткого замыкания: на выводах основных обмоток по (20) 100 /(’) = —=----= 495 а; ^3-0,117 на выводах дополнительных обмоток по (21) /3-100 7(3) = - = 495 а. 0,3b 1 Выбираем автоматы типа АП 50 с отключающей способностью /к.з.макс= 1 500 а. Номинальный ток автомата 1Ав (рис. 24) дол- жен быть /ном > /нагрТН = 8>66 а- Принимаем ток /Ном=Ю а. Минимальные значения тока короткого замыкания в цепи ос- новных обмоток: на панели защиты по (23) ]<3 [0,117 +(0,0703 4-0,234)+ (0,1406 + 0,234)] ' ' У наиболее удаленных измерительных приборов согласно (22) определяется ток двухфазного короткого замыкания, так как к при- борам нуль ие подается и однофазное короткое замыкание в месте их установки невозможно. . 100 1 ~ 2 [0,117 + (0,073 + 1,26)] = 34,6 “• Уставка расцепителя автомата согласно (24) должна быть: г ^/к.З.МИН 34,6 /уст 2 2 == ,3п. Такую уставку на автомате, имеющем /НОм=10 а, отрегулиро- вать нельзя, так как для автомата с наименьшей кратностью сраба- 86
тывания (3,5/НОМ) минимальная уставка (соответствует току срабатывания предыдущей меньшей ступени по номинальному току) будет: /уст=3,5 • 6,4=22,4 а. Для обеспечения надежной работы такого автомата ток ко- роткого замыкания должен быть не менее Д.э. мин—2,1 у с т “ 2 • 22,4=44,8 с. Для повышения тока 1К з мин до этого значения необходимо увеличить сечение жилы кабеля к измерительным приборам так, чтобы ее сопротивление в соответствии с (22) было не более 100 гпр = 2.44 g — (0,117 Ц-0,0703) = 0,923 ом. Необходимое сечение этого кабеля 180 q = 57-0,923 — 3-4 лм<» Принимаем q = 4 мм2, тогда 180 ^"пр.лриб = ,4 — 0,79 ом. Минимальный ток короткого замыкания увеличится до 21 100 — 2 [0,117+ (0,0703 + 0,79)] ~51я- Коэффициент чувствительности автомата Л2) 51 ZffCT 22,4 = 2’23- Наибольший ток нагрузки по кабелю от дополнительных обмо- ток (в цепи 3(7С) до щита защиты при однофазном коротком за- мыкании согласно (15) 'нагрТН— ЮО ~ ° а‘ Сопротивление жилы кабеля должно быть: Д^доп ____ 3 Глр.манс— nr п г—и,О ОМ. 22нагрТН -° Требуемое сечение жилы кабеля 100 q — ^7 q g = 5,85 лш2. 87
Принимаем кабель сечением 4X6 лл2. Сопротивление жилы выбранного кабеля и потеря напряжения в нем г„р = 57 6 = 0,293 ом; Л1/ = /„агрТН2гпР=5,2 0’293 = 2’93 в- Допустимая потеря напряжения в кабеле от сборки зажимов на щите до наиболее удаленной панели защиты Д(Л,Г = Д//доп — ДП = 3 — 2,93 = 0,07 в. Ток нагрузки в кабеле, питающем панель защиты, , -$защ 15 „ /пагр.защ = jqq 100 = 9' 3 й‘ Наибольшее допустимое сопротивление этого кабеля °-07 fнр.иакс — Q 15 — 0,466 ОМ И 20 q — 57-0,466 ~0,755 мм ' Принимаем д — 1,5 ммг, при этом 20 Гпр.защ — 57-1 5—’6.234 ом. Минимальный ток при коротком замыкании на панели зашиты со- гласно (22) 100 2 [0,351 +(0,293 4-0,234)] — 57в- Величина минимального тока короткого замыкания получилась близкой к вычисленной для цепи основных обмоток, благодаря чему для автомата 2Ав можно принять такую же уставку, как для 1Ав /уст—22,4 о. Тогда коэффициент чувствительности автомата 57 k.i — 22 4 — 2,55. Согласно полученным результатам должны быть применены автоматы- 1Ав— типа АП-50-2М и 2Ав — типа АП-50-ЗМ; оба авто- мата на ток /ном = 10 а, исполнения по кратности тока срабатывания на 3,5/нои с минимальной уставкой /уст=22,4 а. 88
9. МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ Особенности монтажа. Перед установкой каждый трансформатор напряжения должен быть тщательно осмотрен. При этом должно быть обращено особое вни- мание на состояние изоляции, контактов выводов ВН и НН, на исправность бака, всех креплений и наличие гаек и шайб. При наличии дефектов, препятствующих вклю- чению трансформатора напряжения в работу, его уста- новка не допускается. Мелкие неисправности могут быть устранены на месте до начала монтажа. В случае отсут- ствия пломб трансформатор напряжения должен пройти контрольные испытания с участием представителя Госу- дарственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов. При установке трансформаторов напряжения должен обеспечиваться свободный доступ к выводам вторичной обмотки. Заземляемые выводы обмоток высшего напряжения трансформаторов должны соединяться непосредственно с контуром заземления. Баки трансформаторов напря- жения должны заземляться отдельно. У трансформаторов напряжения типа НКФ на 220 кв и выше необходимо особо тщательно проверить правиль- ность установки перемычек, соединяющих обмотки и экраны блоков. У всех трансформаторов напряжения НКФ проверяется состояние уплотнений проходных изо- ляторов, через которые выводятся вторичные обмотки и секции первичных обмоток. Ввод кабелей в коробку выводов каскадных транс- форматоров напряжения типа НКФ должен произво- диться через предусмотренный для этого сальник с на- дежным уплотнением. Крышка коробки должна иметь водостойкие прокладки и плотно закрываться. У трансформаторов напряжения типа НДЕ-500 про- веряется правильность положения переключателей от- паек трансформатора напряжения и реактора. Проверка производится по данным заводского паспорта. Если емкость конденсаторов отличается от величин, указан- ных в заводском паспорте (например, из-за замены не- исправного конденсатора), то производится пересчет коэффициента деления и подбор положений переключа- телей по указаниям завода-изготовителя. 7—462 89
Автоматы или предохранители, устанавливаемые во вторичных цепях, должны размещаться по возможности ближе к трансформатору напряжения, с тем чтобы не- защищенные кабели от трансформатора напряжения до защитных аппаратов были возможно короче. Кабели между выводами вторичных обмоток транс- форматоров напряжения и шкафом с предохранителями или автоматами должны быть надежно защищены от механических повреждений. При прокладке кабелей в трубах необходимо исключить возможность скопления в них влаги, которая при замерзании может повредить кабели. Для этого конструкции для защиты кабелей от механических повреждений должны свободно пропускать воду. Кабели с бумажной изоляцией, присоединяемые к выводам вторичных обмоток трансформаторов напря- жения для открытой установки, главным образом типов НОМ-35, 3HOM-35-54 и подобных им, должны разделы- ваться в кабельной воронке наружной установки. Жилы кабеля из воронки должны выводиться через фарфоро- вые втулки, с боковой стороны воронки. Втулки должны быть наклонены вниз, чтобы через них в воронку не попадала вода. Верхняя часть воронки должна иметь крышку, закрываемую после заливки кабеля. С жил кабеля внутри воронки должна быть полностью снята бумажная или резиновая изоляция. Взамен ее надевают- ся масло- и водостойкие изоляционные трубки. Часть жилы длиной 1—2 см остается без изоляции и заливает- ся мастикой. Воронка устанавливается выше верхней крышки трансформатора напряжения так, чтобы жилы кабеля выходили из воронки вниз. Такая разделка предохраняет изоляцию кабеля от повреждений маслом и водой. Кабели с бумажной изоляцией могут разделываться аналогично разделке силовых кабелей, с заливкой места разделки эпоксидной смолой. Для кабелей с влаго- и маслостойкой изоляцией допускаются и сухие разделки, обеспечивающие защиту изоляции жил от воздействия влаги, масла, прямого солнечного света и т. п. После присоединения жил кабеля к выводам транс- форматора напряжения воронку и выводы следует за- крыть общим съемным кожухом. При монтаже на открытых РУ шкафов с рубильни- ками и автоматами или предохранителями должна быть 90
обеспечена надежная защита аппаратуры от атмосфер- ных осадков. Предохранители во вторичных цепях трансформато- ров напряжения должны быть трубчатые типа НПН или ПР. Установка пробочных предохранителей не раз- решается. Заземление вторичных обмоток трансформатора на- пряжения (глухое или через пробивной предохранитель) должно устанавливаться на ближайшей к нему сборке зажимов и выполняться медным проводом сечением не менее 4 мм2 или алюминиевым проводом -— не менее 6 мм2. Сечение жил кабелей, соединяющих фазу b от- дельных трансформаторов напряжения с заземляемой на щите общей шинкой (Ь 600 на рис. 20), также долж- но быть не менее 4 м\м2 по меди или 6 мм2 по алюми- нию. Заземление общей шинки на щите для надежности следует выполнять на трех — пяти соседних панелях. Для дополнительного заземления вторичных обмоток трансформаторов напряжения должны применяться про- бивные предохранители типа ПП/А-3,500, пробивное на- пряжение которых равно 700—1 000 в. Установка про- бивных предохранителей типа ПП/А-3,220 вследствие их низкого пробивного напряжения (350—500 в) недо- пустима, так как напряжение, приложенное к воздуш- ным промежуткам этих предохранителей, при прохожде- нии тока короткого замыкания по заземляющему кон- туру может вызвать их пробой. Эксплуатация трансформаторов напряжения. По окон- чании монтажа трансформаторов напряжения произво- дится проверка их исправности, правильности установки и схемы включения. Одновременно проверяются все эле- менты вторичных цепей напряжения и правильность сборки схемы этих цепей. По результатам этих прове- рок оценивается допустимость включения трансформато- ров напряжения в работу и производится их приемка в эксплуатацию. Для проверки исправности трансформатора напря- жения измеряется сопротивление изоляции его обмоток, испытывается повышенным напряжением электрическая прочность изоляции обмоток ВН (не имеющих ослаблен- ной изоляции одного из выводов) и обмоток НН (вместе с вторичными цепями), измеряется ток холостого хода со стороны вторичной обмотки; у маслонаполненных 7* 91
трансформаторов напряжения производится проверка электрической прочности и химический анализ масла. Сопротивление изоляпии обмоток не нормируется и может измеряться совместно с соответствующими (пер- вичной и вторичной) цепями. Измерение сопротивления изоляции обмотки ВН должно производиться мегоммет- ром на 2 500 в, а обмотки НН— мегомметром на 2 500 в, или 1 000 в. Величины испытательных напряжений для обмоток ВН приведены ниже. t/jlOM» кв 3 6 10 15 20 35 С/Ясп. -Кв 22 29 38 49 58 85 Испытательное напряжение прикладывается к раз- земленной обмотке ВН в течение 1 мин. Трансформаторы напряжения ПО кв и выше типа НКФ, а также трансформаторы на меньшие напряжения типов ЗНОМ и ЗОМ имеют ослабленную изоляцию одного из выводов обмотки ВН и повышенным напряже- нием не испытываются. Ток холостого хода измеряется при номинальном напряжении, и его величина не нормируется. Это испы- тание производится с целью проверки отсутствия в трансформаторе витковых замыканий. У трансформаторов напряжения НКФ 220—500 кв, кроме указанных выше испытаний, проверяется сопро- тивление постоянному току связующих обмоток, которое не должно отличаться от паспортных данных более чем на 2%. Трансформаторы типа НДЕ-500 испытываются по указаниям инструкции завода-изготовителя. При капитальных ремонтах трансформаторов напря- жения выполняются те же испытания, что и при прием- ке в эксплуатацию, за исключением измерения тока холостого хода. При текущих ревизиях измеряется сопротивление изоляции обмоток и у маслонаполненных трансформато- ров напряжения проверяется состояние масла и его уровень; при необходимости производится доливка масла. Значительное потемнением масла и потеря его прозрачности указывают на наличие внутренних разря- дов, постепенно разрушающих изоляцию. Отбор проб масла из трансформаторов напряжения 92
20 кв и выше для проверки электрической прочности и химического анализа производится с периодичностью, установленной согласно Правилам технической эксплуа- тации (ПТЭ), и совмещается с ревизиями трансформа- торов. Из маслонаполненных трансформаторов до 20 кв пробы масла не отбираются, и оно заменяется при бра- ковочных результатах профилактических испытаний изоляции. После ремонта поврежденного трансформатора на- пряжения он подвергается таким же испытаниям, как при приемке в эксплуатацию. Дополнительно произво- дятся государственная поверка его класса точности и клеймение. В случаях перемотки или отсоединения обмо- ток проверяется полярность их выводов. Для оценки исправности вторичных цепей трансфор- матора напряжения при приемке его в эксплуатацию выполняют: проверку схемы соединений трансформатора напря- жения и его цепей от выводов вторичных обмоток до сборок зажимов на панелях отдельных присоединений; проверку изоляции вторичных обмоток и цепей изме- рением ее сопротивления и испытанием электрической прочности повышенным напряжением; осмотр и проверку исправности заземляющих пробив- ных предохранителей; проверку конденсатора, шунтирующего один из полю- сов автомата (рис. 24, 27); проверку или ревизию переключающей аппаратуры (рубильники, блок-контакты разъединителей, реле-по- вторители) ; проверку автоматов и их работы или надежности сго- рания предохранителей; проверку аппаратуры контроля исправности цепей напряжения; измерение вторичной нагрузки и потери напряжения; проверку рабочим напряжением правильности марки- ровки вторичных цепей; проверку фазировки трансформаторов напряжения, питающих общие вторичные цепи. Сопротивление изоляции полностью собранных вто- ричных цепей напряжения относительно земли должно быть не ниже 1 Мом; оно должно измеряться мегом- метром на 2 500 или 1 000 в. Электрическая прочность изоляции вторичных цепей проверяется напряжением 93
переменного тока 1 кв в течение 1 мин, прикладывае- мым к полностью собранным цепям и земле. Заземление вторичных цепей (как глухое, так и через пробивные предохранители) на время этой проверки отсоединяется. Исправность пробивных предохранителей проверяет- ся мегомметром на 500 в или напряжением переменного тока 500—600 в от испытательной установки. Конденсатор, шунтирующий полюс автомата (в схе- мах рис. 24, 27), проверяется напряжением переменного тока 200—220 в. Его емкость должна соответствовать вторичной нагрузке трансформатора напряжения (на каждые 100 ва 12—14 мкф) или полной мощности транс- форматора в используемом классе точности. Емкость конденсатора проверяется только при отсутствии ее обозначения на конденсаторе. Надежность работы автоматов или сгорания предо- хранителей проверяется при включении рубильником закоротки, устанавливаемой в наиболее удаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей между их проводами, соответственно виду повреждение при минимальном токе короткого замыкания. Величин тока короткого замыкания должна измеряться ампер метром или осциллографом. Допускается взамен это1 проверки выполнять расчетную проверку по результатам измерений сопротивления трансформатора напряжения и его вторичных цепей. Основные особенности методики проверки трансформаторов напряжения и их вторичных цепей изложены в § 10. Не реже чем 1 раз в 3 года должна проводиться полная проверка вторичных цепей трансформаторов напряжения. При полной проверке производится тща- тельный осмотр вторичных цепей и аппаратуры (авто- маты, рубильники, реле контроля и т. д.) с чисткой изо- ляции и проверкой контактных соединений; проверяется изоляция вторичных цепей (проверку электрической прочности изоляции допускается производить мегомме- тром на 2 500 в); проверяются автоматы и реле контроля при подаче питания от постороннего источника тока; под рабочим напряжением измеряются линейные и фазные напряжения и ДНб в схеме разомкнутого треугольника. В случае замены или ремонта трансформаторов на- пряжения они проверяются в полном объеме, как при новом включении. При разборке вторичных цепей при ревизии произ- 94
водится проверка правильности соединений осмотром и прозвонкой, а затем рабочим напряжением. При изменении вторичной нагрузки трансформаторов напряжения (например, замена или приключение новых приборов и реле) должна проверяться расчетом точность их работы. Во время работы трансформаторов напряжения за ними ведется периодическое наблюдение. При этом кон- тролируется чистота поверхности основной изоляции, отсутствие разрядов и искрения на поверхности изолято- ров, общее состояние первичных и вторичных цепей и подключенной к ним аппаратуры. При выявлении существенных дефектов, например, сильного загрязнения изоляции, течи масла, трещин на изоляторах и т. п., трансформатор напряжения должен быть выведен из работы для их устранения. При нарушении исправности цепей трансформаторов напряжения, выявлемых по действию сигнализации или с помощью устройств периодического контроля (измере- ние [/„б в цепи ЗС7О), должны приниматься меры для быстрейшего восстановления этих цепей согласно указа- ниям инструкции для оперативного персонала. Обслуживание устройств защиты и автоматики, имеющих цепи напряжения, оперативным персоналом должно вестись на основе инструкций, предусматриваю- щих правильный порядок операций, исключающий лож- ные действия защиты из-за прекращения подачи напря- жения. При оперативных переключениях в первичных цепях также необходимо соблюдать порядок операций, обеспечивающий постоянное наличие напряжения на устройствах защиты и автоматики. Так, например, в схе- ме, показанной на рис. 30,а, недопустимо ставить под напряжение систему шин разъединителем одного из при- соединений (вместо шиносоединительного выключателя), так как в этом случае замыкание блок-контакта может произойти раньше замыкания первичной цепи. Тогда на этом присоединении преждевременно сработает второе реле-повторитель и объединит вторичные цепи двух трансформаторов напряжения, вследствие чего обесто- ченные шины будут поставлены под напряжение через два последовательно включенных трансформатора на- пряжения. При этом емкостный ток шин создает значи- тельную перегрузку трансформаторов напряжения, ко- торая может вызвать отключение автоматов обоих транс- 95
форматоров напряжения. Подобные случаи должны предотвращаться строгим выполнением указаний ин- струкций для оперативного персонала. 10. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПРОВЕРОК ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ Проверка однополярных выводов обмоток. Определе- ние однополярных выводов однофазных трансформато- ров производится по схеме, показанной на рис. 34,а. Для определения однополярных выводов подбирается такое включение батареи или прибора, чтобы при замыкании рубильника стрелка прибора отклонялась вправо по шкале. Тогда выводы трансформатора, к которым присо- единены зажимы «плюс» батареи и «плюс» прибора, будут однополярными. Однополярные выводы трехфазных пятистержневых трансформаторов напряжения, имеющих выведенные нулевые точки звезды обмоток, определяются по схеме рис. 34,6. При подключении гальванометра к той же фазе, к ко торой подключена батарея, и при правильной полярно- сти стрелка гальванометра при замыкании рубильника отклонится вправо. При переключении гальванометра на другие фазы и замыкании рубильника стрелка гальвано- метра будет отклоняться влево и на меньшую величину. Таким образом могут быть также определены одноименные фазы первичных и вторичных обмоток. Определение однополярных выводов обмоток, соеди- ненных по схеме разомкнутого треугольника, произво- дится аналогично по схеме рис. 34,в. При поочередном приключении ко всем трем вводам первичной обмотки зажима «плюс» батареи гальвано- метр должен отклоняться вправо. Трехфазные трансформаторы напряжения, не имею- щие выведенной нулевой точки первичной обмотки, про- веряются по схеме, приведенной на рис. 34,г. Батарея включается на выводы А и В. Гальванометр подключа- ется к нулю и поочередно к выводам а, Ь, с. При пра- вильной полярности и включении гальванометра на вы вод а его стрелка отклонится вправо, при включении на вывод с — влево; при включении на вывод b — незначи- тельно в любую сторону. Такие измерения проверяются 96
3 раза при включении батареи на выводы А и В, В и С, С и Л. Необходимо строго соблюдать одинаковый поря- док включения батареи: ее «плюс» должен подключать- 6) Рис. 34. Определение однополярных выводов трансформаторов напряжения. а — однофазного; б — трехфазного пятистержневого (проверка вторичных обмоток, соединенных в звез- ду); в — трехфазного пятистержиевого (проверка вто- ричных обмоток соединенных в разомкнутый тре- угольник) ; г — трехфазного трехстержневого. ся к выводам А, В, С, а «минус» —к выводам В, С, А соответственно. Определение сопротивлений zK трансформатора напря- жения и проводов во вторичных цепях. Величины этих сопротивлений необходимы для определения токов 97
короткого замыкания и потерь напряжения во вторичных цепях. Определение сопротивления проводов и жил кабеля может производится методом амперметра и вольтметра, мостиком любого типа или другими общеизвестными способами. Если ожидаемое сопротивление проводов Рис. 35 Определение сопротивления трансфор- матора напряжения. а — однофазного; б — трехфазного. менее чем 1 ом, то лучшие результаты дает измерение их сопротивления мостиком типа УМВ. Сопротивление однофазного трансформатора напря- жения измеряется по схеме, показанной на рис. 35,а. Напряжение на первичной обмотке испытываемого трансформатора плавно увеличивается до тех пор, пока во вторичной обмотке, замкнутой на амперметр, устано- вится вторичный ток /2, близкий к номинальному. Сопро- тивление трансформаторов напряжения определяется по формуле Ut ^к=-г1- Сопротивление трехфазного трансформатора напря- жения измеряется по схеме, показанной на рис. 35,6, и определяется по формуле z к~ 21 йпк ' Измерения производятся между фазами АВ. ВС, С А поочередно. Для расчета тока короткого замыкания 98
берется среднее значение из трех полученных величин. Класс точности приборов, которыми производятся измерения, должен быть не ниже 0,5. Проверка схем включения трансформаторов напряже- ния. Эта проверка выполняется под рабочим напряже- нием. На ближайшей к трансформатору напряжения сборке зажимов измеряются напряжения на всех выводах вто- ричных обмоток и напряжения всех выводов относи- тельно земли. По результатам этих измерений оценива- ется правильность соединений вторичных обмоток транс- форматоров Если фазные и линейные напряжения сим- метричны, а в цепи 3t70 измерено только Пнб порядка 1—3 в, то в схеме нет неправильно включенных (пере- вернутых по полярностям) обмоток. Для проверки правильности наименования фаз (мар- кировки вторичных цепей) применяют либо пофазное отключение трансформатора напряжения со стороны ВН, либо определение фаз фазоуказателем. Первый способ (пофазное отключение трансформа- тора напряжения) дает во всех случаях безошибочный результат, так как на отключенной фазе напряжение либо исчезает, либо понижается (например, как на век- торной диаграмме, приведенной на рис. 32,в). Однако он применим только при наличии в первичной цепи транс- форматора напряжения однофазных разъединителей или предохранителей. Вместо отключения со стороны ВН можно пофазно отключать вторичные цепи непосредст- венно на выводах НН трансформатора напряжения. При этом результаты измерений получаются более четкими, но вероятность ошибки повышается. Второй способ (определение фаз фазоуказателем) требует заземления во вторичных цепях фазы (обычно заземляют фазу 6). Если в схеме заземлен нуль, а не фаза, то на время проверки по второму способу зазем- ление следует перенести на фазу Ъ. Так как наименование заземленной фазы известно по результатам измерения напряжений фаза-земля, то, определив чередование фаз фазоуказателем, легко про- верить правильность маркировки двух других фаз. Для трансформаторов напряжения ПО кв и выше с выведенными замкнутыми вершинами разомкнутого треугольника (рис. 24, 26, 27) дополнительно проверяют правильность маркировки вершин разомкнутого тре- 99
угольника, для чего включают среднюю фазу фазоука- зателя на заземленную точку, а две другие фазы — на замкнутые вершины разомкнутого треугольника (выводы И и ф). Правильность маркировки выводов ог разомкнутой вершины (провода И и «земля») проверяется измере- нием напряжения между каждым из этих проводов и землей. Вывод ЗЦ0 на землю должен давать напряжение Пнб- Проверка правильности маркировки в схеме вторич- ных цепей ведется под рабочим напряжением. Она выпол- няется с помощью вольтметра и фазоуказателя. Проверку маркировки вторичных цепей начинают с шинок на щите и затем выполняют на сборках зажи- мов каждой панели, на которую подается напряжение ог проверяемого трансформатора напряжения. Фазировка трансформаторов напряжения. Для фази ровки необходимо соединить вторичные обмотки транс- форматоров в любой точке. Обычно такое соединение обеспечивается заземлением вторичных обмоток. Вольт- метром измеряют напряжение между каждым выводом одного трансформатора и всеми выводами второго. При включении вольтметра на одноименные выводы его показание должно быть равно нулю. Фазировка прове- ряется на контактах всех реле-повторителей, рубильни- ках, блок-контактах и прочих аппаратах, переклю- чающих цепи напряжения защиты, автоматики и измери- тельных приборов с одного трансформатора на другой. Цель фазировки — убедиться в том, что при переводе переключающего аппарата из одного положения в дру- гое к реле и измерительным приборам подводятся одно- именные фазы напряжения от разных трансформаторов. Фазировка цепей разомкнутого треугольника не про- изводится. Вместо нее проверяется положение вектора ЗПо относительно векторов напряжений основных обмо- ток (соединенных в звезду) своего и других трансфор- маторов напряжения, питающих общие вторичные цепи. Эта проверка также выполняется на контактах всех аппаратов, переключающих вторичные цепи. При правильной сборке схемы показания вольтметра, поочередно включаемого между выводом Н (3U0) и всеми выводами основных обмоток, на каждом из фази- руемых трансформаторов напряжения должны быть одинаковыми. 100
Напряжение 3£/о в условиях нормального режима создается искусственно — путем исключения одной из фаз трансформатора напряжения. Наиболее рациональ- но отключать и заземлять один из выводов первичной обмотки (для трехфазных трансформаторов это единст- венный возможный способ). Однако это не всегда воз- можно по местным условиям. Поэтому часто ограничи- ваются исключением из схемы разомкнутого треуголь- ника одной из дополнительных вторичных обмоток не- посредственно на зажимах НН трансформатора напря- жения. При этой проверке следует иметь в виду, что при исключении одной из фаз трансформатора любым спо- собом напряжение на выходе цепи 3£7<> примерно равно номинальному напряжению дополнительной обмотки, т. е. 100 в( в сети с заземленной нейтралью и 100/3 в в сети с изолированной нейтралью. ЛИТЕРАТУРА 1 Дымков А. М., Трансформаторы напряжения, Госэнергоиз- дат, 1963. 2 . Справочник по релейной защите, под общ. ред. М. А. Бер- ковича и др., Госэиергоиздат, 1963. 3 Электрические сети и станции, под ред. Л. Н. Баптида- нова и др., Госэиергоиздат, 1963. 4 . Ч е р н о б р о в о в Н. В., Релейная защита, изд-во «Энергия», 1966.
ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Основные сведения о трансформаторах напряжения . 3 2. Требования к точности работы трансформаторов напряже- ния и к выполнению их вторичных цепей .... 9 3. Исполнения трансформаторов напряжения и их основные конструктивные особенности...............................12 4. Технические данные трансформаторов напряжения . . 17 5. Примеры конструктивного выполнения трансформаторов напряжения...............................................21 6. Схемы включения трансформаторов напряжения ... 36 7. Выполнение вторичных цепей трансформаторов напряжения 59 8. Расчетная проверка трансформаторов напряжения и их вторичных цепей..........................................72 9. Монтаж и эксплуатация трансформаторов напряжения и их вторичных цепей.......................................89 10. Особенности методики эксплуатационных проверок транс- форматоров напряжения и их вторичных цепей ... 96 Литература................................................101
Вавин Виктор Николаевич Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи Редактор Г. Г. Родин Технический редактор Л. И. Гаврилина Корректор И. А. Володяева Сдано в набор 28/VIII 1967 г. Подписано к печати 2/ХП 1967 г. Т-16037 Формат 84хЮ8‘/ю Бумага типографская № 2 Усл. печ. л. 5,46 Уч.-изд. л. 5,37 Тираж 25 009 экз. Цена 19 коп. Зак. 462 Издательство «Энергия*. Москва. Ж-114, Шлюзовая наб., 10. Московская типография № 10 Главполнграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Шлюзовая иаб., 10.
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА ГОТОВЯТСЯ К ИЗДАНИЮ о--------- ----------о Бойченко В. И., Токопроводы 6—10 кв и их сооруже- ние. Бажанов С. А., Воскресенский В. Ф., Монтаж и эксплуатация вводов. Бажанов С. А., Измерения и испытания при монтаже аппаратов электроустройств. Б а й т е р И. И., Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций. В а л к X. Я , Антясептирование древесины опор линий электропередачи. Волков В. Г., Л е й б з о н Я. И., Монтаж, наладка ин- дукторных муфт скольжения. Гаврилов И. В., Наладка систем управления ртутными преобразователями. Иевлев В. И, Карягин А. Г., Монтаж закрытых рас- пределительных устройств до 10 кв< К о к о в и н В. Е., Фильтры симметричных составляющих в релейной защите. Левченко М. Т. и Черняев П. Д., Промежуточные и сигнальные реле. Марфин Н. И., Охрана линий электропередачи, изд. 2. Мандрыкин С. А., Обслуживание электродвигателей. Малкин Д. Я., Применение газоразрядных источников света, изд. 2. Ситковский А. Я., Рабинович Г. А., Автоматиза- ция дробилок Устинов П. И., Монтаж стационарных аккумуляторных батарей. Фугенфиров М. И., Что нужно знать о газоразряд- ных лампах. Ч у г р е е в А. В., Подстанции без выключателей на сто- роне высшего напряжения. Черняк А. А., Как читать схемы общепромышленных электроустановок, изд. 2. О Издательство «Энергия» заказов на книги не при- нимает и книг не высылает. Книги, выходящие массовым тиражом, высылают наложенным платежом без задатка отделения «Книга— почтой». 4

им на ttifPir fit^ет.пи»ос1м1