Трансформатор напряжения 6 кв

ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СЕТЕЙ 6–10 КВ
ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ

Михаил Зихерман, к. т. н.,
конструктор измерительных
трансформаторов Раменского
электротехнического завода «Энергия»

Особенность российских электрических сетей 10(6) кВ, не имеющих глухого заземления нейтрали, состоит в том, что они могут некоторое время работать с однофазным замыканием на землю. При этом изменяются только напряжения отдельных фаз относительно земли, а треугольник междуфазных напряжений остается неизменным. Это позволяет потребителям никак не реагировать на наличие замыкания на землю и продолжать работу в обычном режиме. А электросетевое эксплуатационное предприятие обязано найти и отремонтировать поврежденный участок. Выполнение этой задачи во многом зависит от типа используемых трансформаторов напряжения (ТН).
Применяемые в настоящее время ТН делятся на заземляемые и незаземляемые. Незаземляемые ТН, в отличие от заземляемых, не имеют соединений первичной обмотки с землей. Заземляемые ТН, помимо междуфазных напряжений, могут трансформировать напряжения отдельных фаз относительно земли и тем самым контролировать изоляцию сети. Указанное обстоятельство определило сферу использования этих видов ТН в сетях 10(6) кВ:

  • незаземляемые ТН преимущественно устанавливаются непосредственно на стороне высокого напряжения (ВН) силовых потребительских трансформаторов в ТП 10(6) кВ,
  • заземляемые – на сборных шинах центров питания (ЦП) и распределительных пунктах (РП).

Незаземляемые ТН
Такие ТН включаются между фазами сети и бывают либо однофазными (типа НОЛ, НОМ), либо трехфазными (типа НТМК). Они имеют только одну вторичную обмотку с наивысшим классом точности 0,2 или 0,5, что вполне приемлемо для питания коммерческих счетчиков электроэнергии.
При этом следует помнить, что класс точности ТН гарантируется только при определенных условиях эксплуатации. В частности, фактическая нагрузка при cosj = 0,8 должна быть симметричной и находиться в пределах от 25 до 100% от номинальной мощности. Если фактическая нагрузка меньше 25%, что характерно для применения электронных счетчиков с малым потреблением, то ее следует искусственно увеличить. Если же она больше 100%, то ТН переходит в низший класс точности.

Заземляемые ТН
Они включаются между фазами сети и землей и также производятся в однофазном (типа ЗНОЛ) или трехфазном (типа НТМИ, НАМИ, НАМИТ) исполнении. Когда три однофазных ТН собираются в трехфазную группу, она становится эквивалентной одному трехфазному ТН. Заземляемые трехфазные ТН выполняют все функции незаземляемых ТН плюс контроль изоляции сети. Для этого, помимо выводов трех фаз а, в и с у основной вторичной обмотки, они имеют вывод нейтрали о. Кроме того, имеется еще дополнительная обмотка аД-хД.
При нормальном симметричном режиме фазные напряжения ао, во и со равны 57,8 (100/Ц3) В, междуфазные ав, вс и са равны 100 В, а на выводах дополнительной вторичной обмотки имеется небольшое напряжение небаланса. При однофазных металлических замыканиях сети на землю одно из фазных напряжений снижается до нуля, а два других повышаются до 100 В. Междуфазные напряжения сохраняются неизменными, а напряжение дополнительной вторичной обмотки повышается до 100 В.
Наивысший класс точности заземляемых ТН при измерении междуфазных напряжений также составляет 0,2 или 0,5 при симметричной нагрузке от 25 до 100% от номинальной с cos j = 0,8. Однако согласно ГОСТ 1983-2001 он не гарантируется при однофазном замыкании сети на землю. В этом отношении заземляемые ТН уступают незаземляемым.
Класс точности ТН при измерении фазных напряжений может быть снижен до 3,0, т.к. в данном случае они предназначены для питания щитовых вольтметров контроля изоляции и не используются для питания счетчиков электрической энергии.
Следует упомянуть тот факт, что благодаря своей универсальности заземляемые ТН в последнее время получили неоправданно широкое распространение в российских электросетях. Их стали устанавливать даже в ТП у потребителя, где контроль изоляции не нужен. При этом забывается, что они более материалоемки и стоят дороже. Кроме того, заземляемые ТН из-за своей связи с землей подвержены разнообразным опасным воздействиям со стороны сетей и для обеспечения своей надежности нуждаются в квалифицированном подходе. В частности, заземляемый вывод Х обмотки ВН должен быть обязательно заземлен даже тогда, когда контроль изоляции не нужен.

Конструкция незаземляемых ТН
Незаземляемые ТН представляют собой трансформаторы малой мощности (обычно менее 1 кВА) с большим количеством витков тонкого провода обмотки ВН. Необходимый класс точности обеспечивается точностью намотки числа витков обмоток (амплитудная погрешность) и выбором сниженного значения номинальной индукции в стали магнитопровода (угловая погрешность). При высоких номинальных индукциях применяется коррекция угловой погрешности (НТМК).

Конструкция заземляемых ТН
Они также имеют большое число витков тонкого провода обмотки ВН и малую предельную мощность. Малая мощность ТН легла в основу широко распространенного представления о том, что они не могут сколько-нибудь существенно повлиять на режим работы основной сети 10(6) кВ, которая питает потребителей суммарной мощностью в тысячи и десятки тысяч кВА.
Исходя из этого представления, конструировались все ТН для сетей 10(6) кВ. Например, трехфазный заземляемый ТН типа НТМИ-10(6)-54 представляет собой переконструированный трехфазный трехстержневой незаземляемый ТН типа НТМК путем добавления к его магнитопроводу двух боковых стержней, по которым могут замыкаться потоки нулевой последовательности. При дальнейших исследованиях выяснилось, что выгоднее для каждой отдельной первичной обмотки, включенной между фазой сети и землей, иметь свой магнитопровод, т.е. перейти к трехфазной группе однофазных трансформаторов. В литом исполнении изоляции – это группа трех ТН типа ЗНОЛ-10(6), а в масляном исполнении – это три однофазных ТН в одном баке (типа НТМИ-10(6)-66). У этих ТН междуфазные вторичные напряжения ав, вс и са образуются, как геометрическая разность двух соседних фазных напряжений ао, во и со. При однофазных замыканиях сети на землю, когда рабочее напряжение отдельных фаз превышает 120% от номинального, междуфазные напряжения могут терять высокий класс точности.

Эксплуатационные характеристики заземляемых ТН
Малая мощность ТН по сравнению с установленной мощностью силовых трансформаторов в сетях 10(6) кВ ввела в заблуждение некоторых разработчиков ТН, а представление о невозможности ТН повлиять на процессы в сети не всегда является верным.
Оказалось, что сопротивление нулевой последовательности даже самой мощной сети, благодаря изолированной нейтрали, может иногда превышать сопротивление нулевой последовательности заземляемых ТН. Это может происходить тогда, когда заземляемый ТН оказывается подключенным к сети с малым током замыкания на землю. Это могут быть либо сборные шины ЦП или РП при отключенных линиях, либо сельская сеть с несколькими десятками километров воздушных линий.
В процессе эксплуатации заземляемых ТН выявились три режима, приводящие либо к ненормальной работе ТН, либо к их повреждению.
Первый режим характерен для работы заземляемых ТН на ненагруженных шинах ЦП или РП. Малый емкостный ток замыкания шин на землю на частоте 50 Гц компенсируется намагничивающим током одной из фаз ТН. Напряжение на этой фазе повышено, и сталь магнитопровода близка к насыщению. Напряжение остальных фаз понижено. В результате создается ложное впечатление о замыкании одной из фаз на землю. Так как в феррорезонанс может войти любая из трех фаз, «ложная земля» может «переходить» с одной фазы на другую. Обычно в таком режиме ТН не повреждается. Чтобы устранить явление «ложной земли», достаточно включить на дополнительную обмотку активное сопротивление 25 Ом.
Второй режим возникает при однофазных дуговых замыканиях на землю в сельских сетях. Благодаря воздушным линиям, они имеют небольшой (до 10А) ток замыкания на землю и открытую перемежающуюся дугу, подверженную действию ветра, что способствует ее попеременному зажиганию и гашению. В таком режиме емкость нулевой последовательности сети в бестоковую паузу перемежающейся дуги разряжается через ТН, насыщая его магнитопроводы и перегревая обмотки. Повторное зажигание дуги вновь заряжает емкость, которая затем в бестоковую паузу дуги разряжается через ТН. Такой процесс может длиться несколько минут или даже часов, в результате чего ТН нередко повреждается. Предлагалось много методов борьбы с таким развитием событий (разземление нейтрали обмотки ВН, включение в нее высокоомных резисторов или индуктивностей, подключение низкоомных резисторов на дополнительную обмотку). Однако эти меры по разным причинам не дали ожидаемых результатов.
Третий режим может возникнуть как в воздушных, так и в кабельных сетях. Это устойчивый гармонический феррорезонанс на частоте 50 Гц между емкостью нулевой последовательности сети и нелинейной индуктивностью намагничивания трехфазного трехстержневого потребительского силового трансформатора 10(6)/0,4 кВ с изолированной нейтралью обмотки ВН. Режим феррорезонанса возможен при замыкании на землю одной фазы малонагруженного трансформатора 20–400 кВА с последующим перегоранием плавкой вставки предохранителя. Напряжение нулевой последовательности сети при этом может достигать трехкратных значений, в результате чего повреждение ТН наступает менее чем за одну минуту. Наличие в сети одного или даже нескольких заземляемых ТН не может погасить данный вид феррорезонанса. Он срывается только после повреждения одного из ТН. При этом факты повреждения ТН именно из-за «внешнего» феррорезонанса, вследствие его быстротечности, очень трудно надежно зафиксировать.

Антирезонансные заземляемые ТН
После того, как попытки эффективной защиты ТН от повреждений не увенчались успехом, в 80-х годах прошлого столетия стали разрабатываться антирезонансные ТН. Принцип их работы заключается в том, что они сами не вступают в феррорезонанс (первый режим), устойчивы к перемежающейся дуге (второй режим) и к «внешнему» феррорезонансу в сети (третий режим). Правда, достичь полной антирезонансности разработчикам удалось не сразу. Так, первенец из этой серии НАМИ-10 У2 был несимметричен и иногда вступал в субгармонический (16,6 Гц) феррорезонанс с емкостью небольших сетей (первый режим), хотя в остальных режимах он был устойчив.
Антирезонансные ТН других типов, например, ЗНОЛ-10 с высокоомными резисторами в нейтрали или НАМИТ-10-2, тоже, возможно, не вполне устойчивы в одном или двух режимах. Степень их антирезонансности еще нуждается в дополнительной проверке. Остается заметить, что разработанный Раменским электротехническим заводом «Энергия» ТН типа НАМИ-10-95 выпускается с 1995 г. и случаев его неполной антирезонансности пока не наблюдалось.

Выводы:
Наиболее приемлемыми для электроснабжающих организаций, учитывающих электроэнергию и контролирующих изоляцию в сетях 10(6) кВ, являются антирезонансные заземляемые ТН. Для учета электроэнергии у потребителей достаточно применять незаземляемые ТН.
Неразбериха, царящая на отечественном рынке антирезонансных ТН, о чем в журнале («Новости Электротехники», N 6(24) 2003) упоминали Ю. Степанов и А. Овчинников, лишний раз потвержает мнение директора ИЦ ОАО «НИИВА» И. Бабкина о небходимости сертификации отечественной продукции независимыми испытательными центрами.

*****

Монтаж трансформаторов напряжения 6—10 кВ

Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения электроизмерительных приборов, реле, цепей сигнализации, управления, автоматики. По устройству и принципу действия они напоминают обычные силовые трансформаторы, отличаясь от них небольшой мощностью (например, мощность наиболее распространенного трансформатора НОМ-10 составляет всего 720 В-А).
Трансформаторы напряжения различают: по числу фаз — однофазные и трехфазные; по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные; по классу точности — 1 и 3 (в сетях, подстанции и РУ промышленных предприятий) и 0,5 (для учета электроэнергии); по способу охлаждения — с масляным охлаждением и естественным воздушным (сухие); по роду установки — внутренней и наружной.
Буквы в условном обозначении трансформаторов напряжения означают следующее: Н — трансформатор напряжения, О — однофазный, М—масляный, С — сухой, К — залитый компаундом (в обозначении НОС К) или с компенсационной обмоткой (в обозначении НТМК), И — пятистержневой, Т — трехфазный (в обозначении НТМИ). Цифры после букв указывают номинальное напряжение обмотки ВН. Выводы первичной обмотки ВН трехфазных трансформаторов маркируют буквами А, В, С, а вторичной НН — а, б, с и цифрой 0. В однофазных трансформаторах выводы имеют соответственно обозначение А —X, а —х.
Трансформаторы напряжения понижают до 100 В высокое напряжение, необходимое для питания приборов и цепей вторичных устройств и релейной защиты от замыкания на землю.
В распределительных устройствах и подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют преимущественно трансформаторы напряжения НОМ-6-10, НТМИ-6-10 или НТМК-6-10. Трансформаторы напряжения на 6—10 кВ других типов по своему устройству, принципу действия и схеме включения в сеть почти не отличаются от перечисленных. Масляный трансформатор напряжения НОМ-6 (и аналогичный ему по конструкции НОМ-10) показан на рис. 1. Он состоит из бака 4, заполненного маслом, магнитопровода, обмоток 9 и выводов на крышке бака в виде проходных изоляторов 1 и 5.

Трансформатор напряжения 6 кв
Рис. 1. Трансформатор напряжения НОМ :
а — общий вид, б — выемная часть; 1,5 — проходные изоляторы, 2 — болт заземления, 3 — сливная пробка, 4 — бак, 6 — сердечник, 7 — винтовая пробка, 8 — контакт высоковольтного вывода, 9 — обмотки

Магнитопровод однофазный, броневого типа. Обмотки слоевые, намотанные на цилиндр из электрокартона одна поверх другой. Обмотка ВН состоит из двух последовательно соединенных катушек, имеет два электростатических экрана для защиты от перенапряжения. На крышке смонтированы выводы первичного и вторичного напряжения, расположена пробка для доливки масла. На баке 4 закреплен болт 2 для заземления трансформатора.
В трансформаторах напряжения тропического исполнения дополнительно имеется воздухоосушающий фильтр для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в них при температурных колебаниях масла.
Трехфазный трансформатор напряжения НТМИ-10 применяют в сетях напряжением 10 кВ для питания различных приборов и одновременного контроля изоляции. В отличие от других трансформаторов напряжения он имеет три основных стержня и два добавочных. На основных стержнях, находящихся в центре магнитопровода, расположены одна первичная и две вторичные обмотки — основная и дополнительная; на добавочных стержнях обмоток нет, они используются в качестве шунтов. Первичная и основная вторичная обмотки соединены в звезду и нулевая точка выведена наружу, при установке трансформатора она заземляется. К основной вторичной обмотке присоединяют цепи, питания измерительных приборов, а к дополнительной — цепи контроля изоляции сети, реле замыкания на землю и приборы сигнализации.
Дополнительная обмотка предназначена для контроля изоляции в первичной сети. При замыкании на землю одной из фаз сети магнитный поток неповрежденных фаз замыкается через крайние стержни, вследствие чего на зажимах дополнительной обмотки появится некоторое напряжение (порядка 100 В) и через обмотки трансформатора и присоединенного к нему реле напряжения пойдет ток, реле сработает и, замкнув контакты цепи сигнализации, даст сигнал о замыкании на землю.
Наряду с масляными изготовляют трансформаторы напряжения с литой изоляцией из эпоксидных смол. Они лишены недостатков масляных трансформаторов напряжения: не требуют постоянного надзора и периодической замены масла; не имеют ограничений при монтаже в помещениях с повышенной пожарной опасностью и для передвижных установок; характеризуются меньшей массой и размерами. В качестве примера рассмотрим однофазный трансформатор напряжения НОЛ-11-06 (рис. 8) с литой изоляцией, представляющий собой магнитопровод броневого типа, на среднем стержне которого расположены обмотки, пропитанные эпоксидным компаундом. Концы первичной обмотки соединяются с высоковольтными выводами в верхней части трансформатора. Концы вторичных обмоток подведены к контактным зажимам в нижней части. Магнитопровод и обмотки, залитые эпоксидным компаундом, представляют сплошной литой блок.

Рис. 8. Трансформатор напряжения НОЛ-11-06 :
1 — литой блок, 2 — контакт высоковольтного вывода, 3 — контакты выводов вторичной обмотки, 4 — болт заземления, 5 — кронштейны
Трансформатор напряжения 6 кв

При монтаже трансформаторов напряжения соблюдают следующие требования:
при установке на двух угольниках для беспрепятственного доступа к спускному крану передний угольник обращают ребром вниз;
маслоспускной кран и указатель уровня масла обращают в сторону коридора обслуживания; в пробках с дыхательными отверстиями удаляют прокладки;
изоляционные расстояния (в свету) между головками изоляторов и расстояния между осями фаз выдерживают по чертежам проекта;
расстояния между кожухами трансформаторов для обеспечения нормального охлаждения выдерживают не менее 100 мл (в свету);
к трехфазным трансформаторам НТМК или НТМИ шины со стороны ВН подводят так, чтобы желтая фаза была присоединена к выводу с пометкой А, зеленая — к выводу В, красная — к выводу С (вывод, имеющий пометку X, заземляют); при однофазных трансформаторах НОМ вывод ВН, имеющий пометку А, присоединяют к любой из трех шин высокого напряжения (если устанавливают три однофазных трансформатора, все выводы, имеющие пометку X, соединяют общей шиной и заземляют);
корпуса трехфазных и однофазных трансформаторов напряжения присоединяют к заземляющей магистрали отдельными шинками. Первичные и вторичные обмотки трансформаторов напряжения закорачивают на выводах и надежно заземляют на весь период монтажа.
Ревизию трансформаторов напряжения проводят аналогично ревизии трансформаторов тока. При неудовлетворительных результатах измерения обмотки сушат тепло- воздуходувкой при температуре воздуха не выше 90 °С или током. Напряжение, подводимое к первичной обмотке, подбирают так, чтобы замкнутая накоротко цепь вторичной обмотки обтекалась током, составляющим 80—85 % длительно допустимого тока для трансформатора, подвергающегося сушке. Ток во вторичной обмотке контролируют амперметром. При сушке выводы трансформаторов напряжения должны быть замкнуты между собой и заземлены.
Трансформаторы напряжения устанавливают в камерах на конструкциях свободно без креплений. Подъем их выполняют вручную за кожух, а не за изоляторы. Вторичную обмотку трансформаторов напряжения присоединяют к проводникам вторичных цепей лишь по окончании всех монтажных работ перед наладочными работами и после удаления монтажного персонала из помещения РУ. Это необходимо для того, чтобы не было случайной подачи на шины РУ высокого напряжения вследствие обратной трансформации.

  1. Каково устройство трансформаторов напряжения НОМ-10 и НОЛ-11-06?
  2. Рассмотрены правила монтажа трансформаторов напряжения.

*****

Силовые трансформаторы напряжением 6 – 10 кВ

В городских сетях и для электроснабжения коммунальных предприятий применяют, как правило, силовые двухобмоточные трансформаторы мощностью до 630 кВА и реже до 1000 кВА.

В зависимости от способа охлаждения трансформаторы разделяют на сухие или заполненные негорючей жидкостью и масляные. Благодаря своей простоте и дешевизне наибольшее распространение получили именно масляные трансформаторы.

Номинальные мощности силовых трансформаторов устанавливаются согласно ГОСТ 9680-61 и могут быть: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА и так далее.

Электропромышленностью выпускаются трехфазные трансформаторы типов ТМ и ТМА с масляным охлаждением, ТСМ и ТСМА тоже с масляным охлаждением и сниженными весами и потерями мощности с магнитопроводами из холоднокатаной легированной стали. а также ТС (сухие).

Буква А означает что обмотки трансформатора выполнены проводами с алюминиевыми жилами.

Рассматриваемые устройства имеют естественное масляное охлаждение и состоят из следующих частей:

  • Магнитопровода (сердечника);
  • Расположенных на магнитопроводе обмоток;
  • Бака (кожуха);
  • Крышки;
  • Расширителя с маслоуказательным стеклом;
  • Переключателя числа витков обмотки высшего напряжения;

Установочные и габаритные размеры трансформатора типа ТМ мощностью 630 кВА показаны на рисунке ниже:

Трансформатор напряжения 6 кв

Обмотки высшего и низшего напряжения, размещенные на магнитопроводе, составляют выемную часть трансформатора и помещаются в специальный бак, который наполняется специальным минеральным маслом (трансформаторным), предназначенным для охлаждения обмоток и их изоляций.

Расширитель устанавливается выше основного бака трансформатора и обеспечивает возможность расширения масла при его нагревании во время работы под нагрузкой. Кроме того, при наличии расширителя поверхность соприкосновения масла с воздухом значительно меньше, чем без него, отчего масло менее подвержено окислению, загрязнению и увлажнению.

На расширитель устанавливают маслоуказательное стекло для наблюдения за уровнем масла. Обмотка высокого напряжения имеет пять ступеней напряжения (+5%; +2,5%; номинальное; -2,5%; -5%). Ответвления необходимы для поддержания напряжения максимально близкого к номинальному при колебаниях напряжения в первичной цепи (на первичной обмотке). Переключения осуществляются вручную при отключенных от сети первичной и вторичной обмотках.

Баки трансформаторов бывают волнистые, гладкие и трубчатые. Гладкие баки применяют для устройств с мощностью до 50 кВА. Для устройств большей мощности, как правило, применяют трубчатые баки, имеющие достаточную поверхность для теплоотдачи, или же несколько баков.

Крышки трансформаторов изготавливают из толстой листовой стали и крепят болтами к верхним рамам баков. Для герметизации между рамой и крышкой прокладывается маслоупорная резина. На крышке устанавливаются проходные изоляторы (вводы) с токоведущими стержнями, к которым внутри подключают концы обмоток.

Для внутренней установки в качестве вводов применяют гладкие проходные изоляторы, а для наружной ребристые.

На крышке бака присутствует отверстие с резьбовой пробкой для заливки масла и специальный карман для установки термометра, измеряющего температуру верхних слоев масла.

На просторах бывшего СССР применяют две стандартные группы соединения обмоток трансформатора: звезда – звезда и звезда – треугольник (кроме трансформаторов для специальных целей).

В городских сетях напряжением 6-10 кВ в большинстве случаев применяется раздельная работа трансформаторов. Однако, довольно часто на подстанциях крупных промышленных предприятий, встречается параллельная работа трансформаторов. При реализации параллельной работы необходимо соблюдение следующих требований:

  • Коэффициенты трансформации должны быть равны (различие допускается не более ±0,5%);
  • Группы соединения обмоток должны быть одинаковы;
  • Величины напряжений короткого замыкания не должны отличатся более чем на ±10% от их среднего арифметического значения;

Несоблюдение первых двух условий влечет за собой появление недопустимых по величине уравнительных токов, а несоблюдение третьего условия – к неправильному распределению нагрузки. Перед включением трансформаторов на параллельную работу первый раз после монтажа или выполненного ремонта необходимо обязательно провести фазировку.

Posted in Без рубрики

Post navigation

*****

Трансформаторы напряжения 220 220, 10 кв, 110 и 6 кв

Существует огромное количество видов электрических устройств. Предлагаем рассмотреть, что это такое – понижающие и повышающие трансформаторы напряжения, для чего нужны эти приборы, их принцип работы и коэффициент трансформации.

Определение и назначение

Трансформатор напряжения ГОСТ 1983-2001- это устройство, используемое в электрических цепях, для того чтобы изменить напряжение электроэнергии. Данные электронные устройства могут использоваться как для повышения электрической энергии, так и для понижения, ими обеспечивается защита отдельных электрических приборов и зданий.

Трансформатор напряжения 6 кв

Фото — Трансформатор напряжения

В основе работы трансформатора лежит принцип электромагнитной индукции. Железное ядро погружено в изоляционное масла, которое не проводит электричество. Катушки провода физически не подключены. Провод первой катушки имеет больше витков, чем во второй. Разное число витков обмоток обеспечивает разность напряжения катушек. Трансформаторы высокого напряжения работают только с цепями переменного тока.

Емкостные трансформаторы являются пассивными устройствами — они не добавляют мощность. Но зато не только контролирую количество проходящей энергии, но и гарантируют высокое КПД – мощные измерительные трансформаторы тока и напряжения способны передавать ток с напряжением от 6 кВ до 10 кВ без потерь.

Трансформатор напряжения 6 кв

Фото — Бытовая защита трансформатором

Принцип работы

Трансформатор состоит из двух катушек, намотанных на железное ядро. Когда ток переменного напряжения проходит через первичную катушку, вокруг неё образовывается магнитное поле, благодаря которому обеспечивается выполнение закона электромагнитной индукции. Сила магнитного поля увеличивается, если ток возрастает от нуля до ее максимального значения, заданного в формуле dΦ/dt. Магнитный поток может изменять свое направление в обе стороны (на подъем и спад), в зависимости от области использования устройства.

Трансформатор напряжения 6 кв

Фото — Принцип работы

Тем не менее, напряженность магнитного поля зависит от числа витков обмоток в ядре, чем меньше витков – тем ниже показатель магнетизма. Когда ток уменьшается, напряженность магнитного поля снижается.

В том случае, когда линии магнитного потока ядра проходят через витки вторичной обмотки, напряжение будет вызываться на вторичной обмотке. Количество индуцированного напряжения будет определяться по формуле: NΦ/dt (Закон Фарадея), где N — количество витков катушки. Это напряжение имеет ту же частоту, что напряжение первичной обмотки.

Видео: технические характеристики трансформатора напряжения НАМИ 6

Типы трансформаторов

В зависимости от использования, конструкции и мощности существуют такие виды трансформаторов, рассмотрим каждый класс подробно:

  1. Автотрансформатор (от от 0,3 до 6 кВт) имеет одну обмотку с двумя концевыми клеммами, а также один или более терминалов в промежуточных точках трансформатора, в котором размещены первичные и вторичные катушки. Чаще всего это однофазный трансформатор напряжения. Представлен маркой ОСМ;
  2. Трансформатор тока имеет первичную и вторичную обмотку, магнитный сердечник, а также специальные резисторы, оптические датчики, которые помогают ускорять процессы регулировки напряжения. Переменный ток, протекающий в первичной, производит переменное магнитное поле в сердечнике, который затем индуцирует переменный ток в обмотке вторичной цепи. Главной целью устройства трансформации является обеспечение первичной и вторичной цепей и уравнение их сигналов, так чтобы во вторичной цепи ток был линейно пропорционален первичному току. Для этого провода устройства соединяют в разомкнутый треугольник. На рисунке изображена а) схема трансформатора; б) диаграмма векторная; в)диаграмма векторов идеального трансформатора.

Трансформатор напряжения 6 кв

Фото — Диагармма

  • Силовой трансформатор – это электрический прибор, который передает ток между двумя контурами при помощи электромагнитной индукции. В свою очередь эти высоковольтные трансформаторы бывают понижающие, повышающие, масляные и сухие. НТС, НТМИ, НКФ, СРА, СРВ, ТМГ, ТСЗИ, ABB, ОМ-0,63 до 160 КВА не может работать с постоянным током, хотя, когда он подключен к источнику постоянного тока, трансформатор обычно дает краткий выходной импульс, во время подъема напряжения.

    Трансформатор напряжения 6 кв

    Фото — Силовой трансформатор

  • Трансформатор антирезонансного типа – литые устройства с полузакрытой структурой и хорошей тепловой изоляцией. Этот прибор может быть трёхфазный, однофазный. По принципу действия практически не отличается от силового трансформатора, но имеет небольшие размеры, хорошо подходит для всех видов климатических условий. Это серии НАМИТ, НАМИ, ВАВИН. Антирезонансные приборы используются в условиях сильных нагрузок или передачи сигналов на большие расстояния.
  • Заземляемые трансформаторы (или догрузочные) — устройства специального назначения, главной особенностью которых являются обмотки, соединенные между собой звездой или зигзагом. Они используются, чтобы позволить три провода (дельте) многофазной системы соединяться с фазой и нейтралью нагрузок, обеспечивая обратный путь для тока в нейтрали. Заземление трансформаторов часто включают одну обмотку трансформатора с зигзагообразной конфигурацией, но иногда работает при помощи соединения звезда-треугольник из выделенных обмоток трансформатор, чаще всего применяются для подключения счетчика. Представлены моделями ЗНОЛ, НОЛ, НОМ, ЗНОЛП, ЗНОМ.

    Трансформатор напряжения 6 кв

    Фото — Заземляемый трансформатор

  • Пик-трансформаторы используются для сопоставления импульсных источников и нагрузки, с целью изменить полярность импульса, чтобы отделить постоянный и переменный токи, добавить сигналы. Чаще всего используются в компьютерных системах, радиосвязи. У них упрощенная конструкция: вокруг ферримагнитного сердечника расположена обмотка с определенным количеством витков. Он защищает чувствительные устройства от замыкания, сейчас используется редко, его могут заменить предохранители или частотный стабилизатор. Это идеальные приспособления для защиты электрической сети частного дома, если позволяют характеристики определенной модели;
  • Домашний разделительный трансформатор используется для передачи электрической энергии от источника переменного тока к оборудованию или устройству, при этом блокируя передаточные способности источника питания. Бытовые разделительные трансформаторы 220 220 вольт обеспечивают гальваническую развязку, регулирование напряжения, и чаще всего используются для защиты от поражения электрическим током, для подавления электрических помех на чувствительных устройствах или передачи энергии между двумя не подключенными контурами. Этот вид преобразователей способен блокировать передачу постоянного тока от одной схемы к другой, но при этом пропуская переменный ток. На его проверке используется напряжение короткого замыкания трансформатора (до 10 кВ, для более мощных приборов возможны показатели до 110 кВ).
  • Обслуживание и ремонт

    Мы не рекомендуем своими руками чинить сложные электрические приспособления. Единственно, что можно исправить без необратимых последствий – это перемотать обмотку трансформатора.

    Трансформатор напряжения 6 кв

    Фото — Схема строения трансформатора

    Рассмотрим пример многократной обмотки трансформатора. Здесь три катушки индуктивности, они имеют общий магнитный сердечник, которые объединяет их при помощи магнитной связи. Отношение коэффициента витка обмотки и коэффициента напряжения сохраняются в данной конструкции для нескольких пар катушек. Вероятнее всего, в таких конструкциях одна обмотка является понижающей, а другая — повышающей. Такой трансформатор-регулятор должен для нормальной работы иметь определенное количество витков, поэтому предварительно прочитайте инструкцию к прибору.

    Рассмотрим, как проводится поверка трансформатора :

    1. Осмотрите трансформатор визуально. В большинстве случаев перегрев вызывает выпуклость некоторых участков корпуса;
    2. Определение входа и выходы трансформатора. Первый электрический контур, который генерирует магнитное поле, должен быть подключен к первичной обмотке трансформатора, туда и подается напряжение. Вторая схема, которая получает питание от магнитного поля, должна быть подключена к вторичной обмотке трансформатора.
    3. Определите фильтрации выходного сигнала фазы. Она является общей для подключения конденсаторов и диодов на вторичной обмотке трансформатора и формирует сетевое переменное питание в постоянный ток.
    4. Подготовьте прибор для измерения напряжения. Удалить крышки и панели, чтобы получить доступ к схемам и проводникам. При помощи мультиметра нужно измерить напряжение устройства;
    5. Подайте питание на схемы. Используйте мультиметр в режиме переменного тока для измерения первичной обмотки трансформатора. Если измерение меньше, чем 80 процентов от ожидаемого напряжения, неисправность может находиться в любом места трансформатора или схемы, которые обеспечивают контакт первичной обмотки с питанием сети. В этом случае первичная обмотка должна быть отделена от подачи электроэнергии. Если потребляемая мощность (не отключая обмотку) поднимается к ожидаемому значению, то трансформатор работает плохо. Если потребляемая мощность не подходит и близко к ожидаемому значению, то проблема заключается не в трансформаторе, а во входной цепи;
    6. Измерьте вторичный выход преобразователя. Если Вы определили, что нет фильтрации, то используйте режим питания от мультиметра. Возможно, понадобится переключить прибор на постоянный ток. Если ожидаемого напряжения нет на вторичной обмотке, то либо трансформатор не работает, либо какая-то проблема с выходными клеммами. Проверьте их по отдельности.

    До включения устройство полностью собирается, еще раз проверяется на точность. Желательно также проконсультироваться у электрика. Монтаж также должен осуществляться при помощи специалиста.

    Для того чтобы купить трансформатор напряжения, мы советуем обратиться в профессиональный магазин, там Вы сможете просмотреть каталог, изучить прайс-лист, выбрать нужную модель, получить на неё гарантию, а также подробные ответы специалиста на все интересующие вопросы. Широкий выбор трансформаторов представлен в сети Интернет. Стоимость на небольшой трансформатор средней мощности в России, Украине, Беларуси и странах СНГ колеблется в пределах от 20 000 рублей до 50 000. Цена может значительно уменьшаться при оптовых закупках.

    Что еще почитать?

  • Трансформатор напряжения 6 кв Силовые трансформаторы — силовые, сухие, понижающие, однофазные
  • Трансформатор напряжения 6 кв Трансформатор для галогенных ламп — электронный, тороидальный
  • Трансформатор напряжения 6 кв Трансформаторы постоянного и переменного тока — принцип работы, схемы
  • Трансформатор напряжения 6 кв Понижающие трансформаторы напряжения 220 12, 220 36, 220 110
  • Трансформатор напряжения 6 кв Трансформатор тмг 10 10 0 4, 400, 1000, 630 и 250
  • Трансформатор напряжения 6 кв Импульсный трансформатор — виды, принцип работы, формулы для расчета
    *****

    Особенности эксплуатации трансформаторов напряжения с литой изоляцией классов напряжения 6–35 кВ

    Трансформатор напряжения 6 квТрансформаторы с литой изоляцией уже прочно заняли свои позиции на рынке электротехнических изделий. Если говорить о трансформаторах с литой изоляцией в целом, то они имеют неоспоримые преимущества перед масляными трансформаторами, а именно: меньшие массу и габаритные размеры; возможность установки в любом положении; пожаробезопасность.

    Кроме того, одним из основных преимуществ трансформаторов с литой изоляцией является герметичность конструкции. Т.е. литая изоляция, герметизируя и жестко фиксируя активные части трансформаторов, исключает влияние на них внешних воздействий, таких как влажность, механические удары, вибрации и т.д. Это значительно повышает надежность трансформаторов, позволяет применять их как в условиях тропического климата, так и в районах с умеренным и холодным климатом, а также для наружной установки.

    Трансформаторы напряжения могут выполняться с одним или двумя высоковольтными вводами первичной обмотки. У заземляемых трансформаторов один ввод первичной обмотки, имеющий неполную изоляцию, во время работы должен быть заземлен. Вводы первичной обмотки незаземляемых трансформаторов напряжения имеют полную изоляцию.

    При эксплуатации незаземляемые трансформаторы включаются между фазами сети, т.е. они рассчитаны для работы на линейном напряжении. Заземляемые однофазные трансформаторы напряжения собираются в трехфазную группу по схеме «звезда»/«звезда»/ «разомкнутый треугольник». Заземляемые трехфазные группы ТН выполняют все функции незаземляемых ТН, плюс осуществляют контроль изоляции сети. При нормальном симметричном режиме фазные напряжения основной вторичной обмотки равны 100/V3 В, междуфазные равны 100 В, а на выводах дополнительной вторичной обмотки имеется небольшое напряжение небаланса не более 3 В. При однофазных замыканиях сети на землю одно из фазных напряжений снижается до нуля, а два других повышаются до 100 В. Междуфазные напряжения остаются неизменными, а напряжение дополнительной вторичной обмотки повышается до 100 В.

    Заземляемые ТН из-за своей связи с землей подвержены разнообразным опасным воздействиям со стороны сетей и для обеспечения своей надежности нуждаются в квалифицированном подходе. В частности, заземляемый вывод Х обмотки ВН должен быть обязательно заземлен даже тогда, когда контроль изоляции не требуется.

    Одна из основных функций трехфазных групп заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью — это обеспечение измерения напряжения нулевой последовательности (для осуществления контроля изоляции сети).

    Практика эксплуатации ТН в электрических сетях разного назначения и различного напряжения показала, что в процессе эксплуатации этих сетей могут возникать ситуации, приводящие к феррорезонансным явлениям в эквивалентных контурах, содержащих емкость электрооборудования сети и нелинейную индуктивность намагничивания ТН. При этом на изоляции электрооборудования могут возникать как перенапряжения, так и повышенные значения токов в обмотке ВН ТН.

    В электрических сетях 6–24 кВ, эксплуатируемых с изолированной нейтралью, такие условия могут возникнуть чаще всего при однофазных дуговых замыканиях на землю (ОДЗ). Очевидно, что условия феррорезонанса соблюдаются при определенном соотношении емкостного сопротивления сети и характеристики намагничивания ТН.

    В эксплуатации заземляемых ТН можно выделить несколько режимов, приводящих к ненормальной работе ТН или к их повреждению.

    Первый режим — самопроизвольное смещение нейтрали, или, как называют его энергетики, эффект «ложной земли». Он заключается в искажении фазных напряжений сети с изолированной нейтралью и появлении напряжения нулевой последовательности при отсутствии однофазных замыканий на землю. Он возникает, как правило, при включении ненагруженных шин или непротяженных сетей 6–10 кВ и связан с компенсацией тока намагничивания одной (или нескольких) фаз ТН емкостным током этой фазы. Так как в феррорезонанс может войти любая из трех фаз, «ложная земля» может «переходить» с одной фазы на другую. Обычно в таком режиме ТН не повреждается, но релейная защита не позволяет включить оборудование из-за ложного сигнала.

    Второй режим возникает при однофазных дуговых замыканиях на землю в воздушных сетях. Такие сети имеют небольшой (до 10А) ток замыкания на землю и открытую перемежающуюся дугу, подверженную воздействию ветра, что способствует ее попеременному зажиганию и гашению. В таком режиме емкость нулевой последовательности сети в бестоковую паузу перемежающейся дуги разряжается через ТН, насыщая его магнитопровод и перегревая обмотки. Повторное зажигание дуги вновь заряжает емкость, которая затем разряжается через ТН. Такой процесс может длиться несколько минут или даже часов, в результате чего ТН нередко повреждается.

    Третий режим может возникнуть как в воздушных, так и в кабельных сетях. Режим феррорезонанса возможен при замыкании на землю одной фазы малонагруженного трансформатора 20–400 кВА. Напряжение нулевой последовательности сети при этом может достигать трехкратных значений, в результате чего повреждение ТН наступает менее чем за одну минуту. При этом факты повреждения ТН именно из-за «внешнего» феррорезонанса, вследствие его быстротечности, очень трудно надежно зафиксировать.

    Явление феррорезонанса в сетях с изолированной нейтралью достаточно хорошо изучено и предусмотрен ряд мер для его предотвращения или демпфирования. В трехфазных группах производства ОАО «СЗТТ» 3хЗНОЛ.06 и 3хЗНОЛП для борьбы с феррорезонансами сети нейтраль первичной обмотки, соединенной в звезду, заземляется через три параллельно соединенных резистора, которые ограничивают токи, протекающие через трансформатор при феррорезонансе.

    Также для повышения устойчивости к феррорезонансу в дополнительные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4 А (мощность резистора не менее 400 Вт). Эта мера не является абсолютно эффективной, но в большинстве случаев приводит к положительным результатам.

    Зачастую перед эксплуатирующими организациями встает вопрос: применять ли трансформаторы напряжения с защитными предохранительными устройствами или без них?

    С одной стороны, трансформаторы без защитных предохранительных устройств (ЗНОЛ.06) стоят дешевле, а для защиты трансформаторов напряжения традиционно применяются предохранители ПКН. Казалось бы, вопрос решен, но необходимо учесть следующее: предохранители ПКН применяются для защиты трансформаторов напряжения и выбираются по классу напряжения трансформатора, ток срабатывания не нормируется. По данным эксплуатации время срабатывания ПКН составляет около 10 с. при токе 2,5 А.

    Поскольку это значение близко к значениям токов короткого замыкания трансформаторов ЗНОЛ.06, а по ГОСТ 1983-2001 трансформаторы должны выдерживать токи короткого замыкания между вторичными выводами без повреждения в течение 1 с, то протекание тока такой величины в течении 10 с может привести к выходу из строя трансформатора. В связи с этим, становится понятно, что предохранители ПКН предназначены, прежде всего, для защиты шин и другого оборудования, а трансформаторы напряжения в данном случае являются расходным материалом.

    С другой стороны использование трансформатора с защитными предохранительными устройствами (ЗНОЛП, ЗНОЛПМ(И), ЗНОЛ.01ПМИ) позволяет сохранить трансформатор в работоспособном состоянии при возникновении аварийных режимов.

    Встроенное защитное предохранительное устройство трансформаторов ЗНОЛП, ЗНОЛПМ(И), ЗНОЛ.01ПМИ позволяет защитить эти трансформаторы от повреждений при возникновении различных аварийных режимов.

    Принцип действия предохранительного устройства основан на перегорании (расплавлении) плавкой вставки под действием чрезмерного тока цепи, длительно превышающего предельно допустимое значение тока высоковольтной обмотки трансформатора.

    Выбор резисторов, применяемых в защитных предохранительных устройствах трансформаторов, производится с учетом конкретных значений номинальных и предельно допустимых токов высоковольтной обмотки трансформатора, в котором оно используется. Так как номинальные и предельные допустимые длительные токи высоковольтной обмотки трансформаторов напряжения имеют малые значения, не превышающие 0,12 А, резистор выбирается с такими характеристиками, чтобы обеспечить отключение при токах короткого замыкания трансформатора, которые во много раз превышают номинальные значения токов. Время отключения трансформатора с помощью защитного предохранительного устройства не превышает 2–5 секунд, что исключает вероятность возникновения сквозного тока короткого замыкания непосредственно в трансформаторе. Также нужно отметить, что выполнение предохранителей встроенными в гнездо литого корпуса трансформатора полностью исключает междуфазное короткое замыкание.

    При испытаниях заземляемых ТН (электрической прочности изоляции трансформаторов и при определении тока холостого хода) вывод «Х» должен быть заземлен! Это требование связано с особенностями конструкции заземляемых трансформаторов напряжения (высоковольтный вывод Х имеет неполную изоляцию).

    Трансформатор напряжения 6 квИспытание электрической прочности изоляции первичной обмотки проводится индуктированным напряжением частотой 400 Гц величиной, указанной в ГОСТ 1516.3-96 (для уровня изоляции «б»). Смысл этого испытания в проверке качества внутренней изоляции обмотки ВН. Проведение этого испытания напряжением частоты 50 Гц недопустимо, поскольку ток намагничивания превысит допустимое значение, и ТН выйдет из строя. Поэтому в ГОСТ 1516.3-96 (п.4.16.2) отмечено, что при отсутствии у потребителей источника напряжения повышенной частоты испытание трансформатора, не вводившегося в эксплуатацию, допускается проводить при частоте 50 Гц напряжением не выше 1,3 номинального при длительности выдержки 1 мин. Разземле-ние вывода «Х» высоковольтной обмотки (для заземляемых ТН) недопустимо.

    В эксплуатации нередки случаи повреждения заземляемых ТН во время проведения испытаний другого оборудования с присоединенными к нему ТН. Это происходит по тем же причинам: разземление вывода «Х» обмотки ВН либо испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц.

    Изоляция между заземляемым выводом высоковольтной обмотки и заземленными частями трансформатора испытывается напряжением 3 кВ.

    Для унификации проводимых испытаний заземляемых и незаземляемых трансформаторов напряжения, в частности, измерение электрического сопротивления изоляции первичной обмотки. были внесены изменения в конструкцию заземляемых трансформаторов, что позволило проводить указанное испытание мегаомметром на 2500 В.

    В настоящее время во многих регионах происходит модернизация существующих электрических сетей с внедрением нового оборудования, которое имеет целый ряд преимуществ перед оборудованием, долгое время находившимся в эксплуатации. Однако использование нового оборудования совместно с традиционным может привести к увеличению интенсивности технологических нарушений. Для их снижения требуется тщательный анализ всех возможных штатных и нештатных ситуаций в конкретной электрической сети. При проектировании необходимо учитывать возможность появления резонансных перенапряжений в различных режимах работы сети. К сожалению, такой анализ проводится далеко невсегда и после модернизации электрической сети возникают различные ситуации, мешающие нормальной ее эксплуатации.

    И. А. СОБОВА,
    ведущий конструктор
    отдела измерительных трансформаторов
    ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока»

    Литература:

    1. Евдокунин Г. А. Титенков С. С. Внутренние перенапряжения в сетях 6–35 кВ. СПб: Терция, 2004. 188 с.
    2. Кадомская К. П. Лаптев О. А. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Эффективность применения // Новости ЭлектроТехники. 2006. №6(42).
    3. Степанов Ю. А, Овчинников А. Г. Трансформаторы напряжения контроля изоляции 6–10 кВ. Сравнительный анализ // Новости ЭлектроТехники. 2008. №4(52).
    4. ГОСТ 1983-2001: Трансформаторы напряжения. Общие технические условия.
    5. Зихерман М. Х. Трансформаторы напряжения для сетей 6–10 кВ. Причины повреждаемости // Новости ЭлектроТехники. 2004. №1(25).
    6. Зихерман М. Х. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Достижения и перспективы // Новости ЭлектроТехники. 2007. №2(44).
  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *