Требования к содержательной части отчета.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Методические указания

по выполнению лабораторной работы № 3

Дисциплина – «Электрооборудование источников энергии,

электрических сетей и промышленных

предприятий»

Направление подготовки – 140400.62 «Электротехника

и электроэнергетика»

Орёл 2013

Автор: доктор технических наук, профессор А.Н. Качанов

Рецензент: доктор технических наук, профессор В.И. Загрядцкий

Методическое указание содержит программу выполнения лабораторной работы «Измерительные трансформаторы тока и напряжения», описание принципов работы ТТ и ТН, контрольные вопросы. Указания предназначены для студентов очной формы обучения направления подготовки бакалавров 140400.62 «Электротехника и электроэнергетика» по дисциплине «Электрооборудование источников энергии, электрических сетей и промышленных предприятий». (Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Домашняя работа – 2 часа)

Редактор Коренков Д.А.

Технический редактор Коренков Д.А.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Государственный университет - учебно-научно-

производственный комплекс»

Подписано к печати. Формат 60x84 1/16.

Печать офсетная. Уч. изд. л. ____. Усл. печ. л. ____. Тираж 50 экз.

Заказ № ________

Отпечатано с готового оригинал-макета

на полиграфической базе ФБГОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК»,

302030, г. Орел, ул. Московская, 65.

Лабораторная работа № 3

Измерительные трансформаторы

Напряжения и тока

1. Цель работы: изучение конструкций и схем включения трансформаторов напряжения и тока для косвенного измерения высокого напряжения и больших значений рабочего тока.

Краткие теоретические сведения

Измерительные трансформаторы применяют в установках переменного тока для питания катушек измерительных приборов, реле защиты и автоматики, приборов сигнализации. Благодаря этому удается применять более простые, дешевые, надежные и точные приборы и реле. В отдельных случаях (высокое напряжение, большой рабочий ток цепи) включение приборов и реле без измерительных трансформаторов вообще затруднительно или даже невозможно. В установках высокого напряжения подключениеприборов и реле через измерительные трансформаторы надежно изолирует их от цепей высокого напряжения, чем обеспечивает безопасность обслуживания. Кроме того, оказывается возможным устанавливать приборы и реле на значительном расстоянии от той цепи, в которой производится измерение.

Присоединяют приборы и реле к вторичным обмоткам измерительных трансформаторов проводами сравнительно небольших сечений от 1,5–2,5 до 6–10 мм².

Включение измерительных приборов через измерительные трансформаторы вносит некоторую погрешность (ошибку) в результаты измерения дополнительно к погрешности самих измерительных приборов. Однако при правильно подобранных измерительных трансформаторах эта дополнительная погрешность обычно невелика и не превышает 0,5–1% измеряемой величины (технические приборы обычно имеют погрешность 1,5–2,5%).

В установках высокого напряжения вторичные обмотки измерительных трансформаторов заземляют (рис.1 и рис. 5) для защиты эксплуатационного персонала, а так же чтобы предотвратить повреждение приборов и реле, присоединенных к вторичной обмотке, в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока напряжением 380 Ви выше для питания параллельных катушек измерительных приборов.

Трансформатор напряжения (рис. 1) состоит из замкнутого сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и двух обмоток 2 и 3.

Первичная обмотка 2 состоит из большого числа витков w₁ тонкой мерной изолированной проволоки. Вторичная обмотка 3 состоит из меньшего числа витков w₂ медной изолированной проволоки.

U₁; W₁

Рис. 1. Схема устройства однофазного трансформатора напряжения.

Первичную обмотку трансформатора напряжения подключают параллельно к сети, а к вторичной обмотке присоединяют параллельные катушки приборов и реле.

Номинальным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения (обозначается на его щитке) называют отношение

, (1)

где U_1ном/U_2ном - номинальные первичное и вторичное напряжения, обозначенные на щитке трансформатора напряжения.

Числа витков обмоток трансформаторов напряжения подбирают так, что их номинальное вторичное напряжение было бы равно 100 В или В; последнее в том случае, когда первичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на фазное напряжение установки. Однофазные трансформаторы напряжения, предназначенные для работы в электросетях с наглухо заземленными нейтралями и включаемые по схеме «звезда с заземленной нейтралью – звезда» (рис. 4, б), имеют первичные_обмотки, выполненные на фазное напряжение сети (например, кВ или кВ)и вторичные обмотки, выполненные на напряжение В. При указанной схеме соединения обмоток присоединяют параллельные катушки приборов и реле на вторичное междуфазное напряжение, равное 100 В.

Таким образом, параллельные катушки приборов и реле, присоединяемые к трансформаторам напряжения, должны быть рассчитаны на напряжение 100 В. Вместе с тем для удобства эксплуатации эти приборы должны показывать или учитывать действительные величины первичной цепи: вольтметр – действительное напряжение цепи (первичное), ваттметр – действительную мощность, счетчик – действительное количество электроэнергии и т. д. Достигается это тем, что шкалы измерительных приборов градуируются применительно к определенному коэффициенту трансформации трансформатора напряжения, что указывается на шкале прибора.

Важнейшим требованием, предъявляемым к трансформаторам напряжения, является требование точности измерения, – необходимо, чтобы они вносили возможно меньшую погрешность в измерения. Трансформаторы напряжения вносят в измерения две погрешности: погрешность в величине напряжения (в коэффициенте трансформации) DU и угловую погрешность d.

Если бы трансформатор напряжения работал без погрешности, в напряжении, то согласно формуле (1) величина напряжения на зажимах вторичной обмотки, приведенная к первичной обмотке, т. е. U₂k _ном равнялась бы напряжению на зажимах первичной обмотки U₁. В действительности указанные величины не равны и их алгебраическая разность

(2)

и является погрешностью трансформатора напряжения в величине измеряемого напряжения. Знаки плюс и минус перед ΔU показывают, что напряжение на зажимах вторичной обмотки, приведенное к первичной обмотке, может быть больше и меньше.

Эту погрешность можно выразить в процентах от измеряемого напряжения U₁:

(3)

Угловой погрешностью трансформатора напряжения называют угол d между вектором первичного напряжения U₁ и повернутым на 180^о вектором вторичного напряжения U₂ .

Погрешность трансформатора напряжения в величине напряжения вносит ошибку в показания всех измерительных приборов, а угловая погрешность имеет значение только для счетчиков, ваттметров, фазометров и других подобных приборов и реле ваттметрового типа. Объясняется это тем, что угловая погрешность трансформатора напряжения изменяет угол между векторами напряжения и тока, т. е. искажает величину коэффициента мощности цепи [вместо cos j получается cos (j ± d) ], что и дает добавочную ошибку при измерении энергии, мощности или cos j.

Величины погрешностей трансформатора напряжения зависят также от величины его вторичной нагрузки.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения определяется мощностью, потребляемой подключенными к нему параллельными катушками измерительных приборов и реле:

(4)

где S₂ — вторичная нагрузка трансформатора напряжения, ВА; S P _приб — сумма активных мощностей, потребляемых параллельными катушками приборов, Вт, S P _приб — то же реактивных мощностей, квар.

С увеличением S₂обе погрешности увеличиваются.

В зависимости от величины погрешности подразделяют трансформаторы напряжения на четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3, где цифра класса точности означает погрешность в напряжении, выраженную в процентах (DU %).

Трансформатор напряжения может работать в разных классах точности в зависимости от величины его вторичной нагрузки. Каждому классу точности соответствует определенная номинальная мощность трансформатора напряжения. Так, для трансформатора напряжения типа НОМ–10 (трансформатор напряжения однофазный с масляной изоляцией на первичное напряжение 10 кВ)установлены номинальные мощности в классе точности 0,5 – 50 ВА, в классе 1 – 80 ВА и в классе 3 – 200 ВА. Из этого следует, что если вторичная нагрузка трансформатора напряжения S₂ < 50 ВА, то он работает с погрешностями, не превышающими значений, установленных для класса точности 0,5. При вторичной нагрузке свыше 50 ВА, но не более 80 ВА, трансформатор напряжения работает в классе точности 1, а при вторичной нагрузке в пределах 80 – 200 ВА– в классе точности 3.

Характеризуется трансформатор напряжения тем наивысшим
классом точности, в котором он может работать (указывается в его
паспортной табличке).

Трансформаторы напряжения класса 0,2 применяют только для точных лабораторных измерений. Для включения технических измерительных приборов применяют трансформаторы напряжения классов точности 0,5 и 1.

Отечественные заводы изготовляют трансформаторы напряжения на все напряжения. Трансформаторы напряжения до 3 кВ включительно имеют воздушное охлаждение (сухие) и предназначены для установки в закрытых помещениях. На напряжения 6 кВ и выше изготовляют трансформаторы напряжения с масляным охлаждением. На напряжения 35 кВи выше изготовляют трансформаторы напряжения для наружной установки. Трансформаторы напряжения бывают однофазные и трехфазные. Последние применяют в установках до 20 кВ.

Трансформаторы напряжения 6–35 кВ смасляным охлаждением имеют металлические баки, в крышках которых установлены проходные изоляторы. На рис. 2 показан подобный однофазный трансформатор напряжения на первичное напряжение 10 кВ,предназначенный для внутренней установки.

Рис. 2. Однофазный трансформатор напряжения типа НОМ-10 на 10 кВ с масляным охлаждением для внутренней установки.

а – в собранном виде; б – выемная часть; 1– сердечник; 3 – обмотка 10 кВ; 3 – зажимы первичной цепи; 4 – выводы вторичного напряжения; 5 – изоляторы; 6 – кожух.

Трансформаторы напряжения для наружной установки отличаются несколько большими размерами и главным образом формой и размерами проходных изоляторов, рассчитанных на работу на открытом воздухе.

Трансформаторы напряжения с металлическими баками для наружных установок 110 кВ и выше оказываются очень громоздкими, тяжелыми и дорогими. Поэтому в этих установках получили применение однофазные трансформаторы напряжения, снабженные фарфоровым корпусом 1 (рис. 3), укрепленным на тележке 5 и снабженным металлическим колпаком-расширителем 2 с масломерной трубкой 4 (так называемые каскадные трансформаторы напряжения).

У этих трансформаторов напряжения провод от фазы высокого напряжения присоединяют к зажиму 3, который соединен с началом первичной обмотки. Конец последней присоединен к металлической тележке, надежно заземленной (6 – выводы вторичных обмоток). Зажим 3 встроен в металлический расширитель 2, поэтому последний находится под высоким напряжением и изолируется от заземленной тележки фарфоровым корпусом. Эти трансформаторы напряжения не имеют проходных изоляторов, что резко уменьшает их габариты, вес и стоимость.

Рис. 3. Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ-110 на 110 кВ.

В измерительный комплект входят три таких трансформатора напряжения, соединяемые по схеме, аналогичной приведенной на рис. 4, б. На рис. 4 приведены наиболее часто встречающиеся схемы соединений трансформаторов напряжения.

По схеме а два однофазных трансформатора напряжения включены в открытый треугольник. Эта схема пригодна для необходимости включения измерительных приборов и реле только на междуфазные напряжения (фазные напряжения установки по этой схеме измерить нельзя).

По схеме б три однофазных трансформатора напряжения соединены в звезду с глухим заземлением нейтрали первичных обмоток. Эта схема позволяет измерять напряжения между фазами и напряжения фаз по отношению к земле.

б)))

а)))

г)

в)

Рис. 4. Схемы соединения трансформаторов напряжения.

На схеме в показано присоединение трехфазного трехстержневого трансформатора напряжения (с магнитной системой, имеющей три стержня), позволяющего измерять междуфазные и фазные напряжения и не пригодного для изменирения напряжений фаз по отношению к земле (нейтраль первичных обмоток не заземляется).

На схеме г показано присоединение трехфазного пятистержневого трансформатора напряжения. Магнитная система этого трансформатора имеет пять стержней — на трех стержнях размещены обмотки трех фаз, а два стержня свободны. Каждая фаза имеет три обмотки — первичную и две вторичные — основную и дополнительную. Первичные обмотки соединены в звезду. Основные вторичные обмотки, соединенные в звезду с выведенной нейтралью, используются для включения приборов на междуфазное и фазное напряжения. Возможно измерение напряжения фаз установки по отношению к земле. Дополнительные вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник. В нормальном режиме геометрическая сумма фазных напряжений трехфазной системы равна нулю, поэтому напряжение на зажимах разомкнутого треугольника (а₁–x₁)равно нулю. При замыкании на землю одной из фаз в сети высшего напряжения на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение, равное геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Число витков дополнительных обмоток таково, что геометрическая сумма напряжений равна 100 В. Если включить на зажимы разомкнутого треугольника, например, реле напряжения, то в обмотке последнего ток нормально не проходит и контакты его разомкнуты. При полном однофазном замыкании на землю в сети высшего напряжения на зажимах реле появляется напряжение 100 Ви реле срабатывает, приводя в действие сигнал, извещающий персонал об однофазном замыкании на землю.

В установках высокого напряжений трансформаторы напряжения присоединяют через четырехполюсные разъединители Р,используемые для включения и отключения трансформаторов напряжения.

Предохранители высокого напряжения, устанавливаемые с первичной стороны трансформатора, служат для защиты сети от последствий короткого замыкания при повреждении в самом трансформаторе или на участке между предохранителями и трансформатором. Высоковольтные предохранители не защищают трансформатор напряжения от перегрузок, так как номинальный ток их плавких вставок, сечение которых берется минимально возможным по условиям механической прочности, во много раз превышает незначительный номинальный ток первичной обмотки.

Наиболее целесообразно устанавливать перед трансформатором напряжения плавкие предохранители с кварцевым заполнением типа ПКТ, которые являются быстродействующими, токоограничивающими и способны отключать мощность короткого замыкания до 1 млн. кВА и более.

Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше, а также шинные присоединения к ним выполняют с большой надежностью, почему короткие замыкания в них мало вероятны. Исходя из этого, указанные трансформаторы напряжения присоединяют к сборным шинам установок через разъединители без предохранителей.

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока применяют в установках всех напряжений для питания последовательных катушек измерительных приборов и реле. Трансформатор тока (рис. 5) состоит из замкнутого сердечника 1, набранного из тонких листов электротехнической стали и двух обмоток 2 и 3. Первичную обмотку включают в цепь последовательно, а к вторичной обмотке также последовательно присоединяют токовые катушки приборов и реле.

Число витков w₂вторичной обмотки трансформатора тока в несколько раз больше числа витков w₁его первичной обмотки, благодаря этому ток I₂ в цепи вторичной обмотки меньше тока I₁ первичной цепи.

Номинальным коэффициентом трансформации трансформатора тока (обозначается на его щитке) называют отношение

(5)

где I_1ном и I_2ном - номинальные первичный и вторичный токи трансформатора тока, обозначенные на его щитке.

Рис. 5. Схема устройства трансформатора тока и векторная диаграмма его токов.

Числа витков обмоток трансформаторов тока подбирают так, что их номинальный вторичный ток обычно равен 5 или 1 А. На этот ток и должны быть рассчитаны последовательные катушки приборов и реле, присоединяемые к трансформаторам тока. Вместе с тем для удобства эксплуатации эти приборы должны показывать или учитывать действительные величины первичной цепи: амперметр — ток первичной цепи, ваттметр — мощность первичной цепи и т. д. Достигается это тем, что шкалы измерительных приборов градуируются применительно к определенному коэффициенту трансформации трансформатора тока, что указывается на шкале прибора.

Особенностью трансформатора тока является то, что величина тока I₁ в его первичной обмотке не зависит от нагрузки вторичной цепи (от величины вторичного тока I₂), а определяется исключительно током нагрузки первичной цепи, в которую он включен последовательно (у силовых трансформаторов с изменением вторичного тока меняется и первичный ток). Поэтому и магнитный поток первичной обмотки, создаваемый током нагрузки первичной цепи, не изменяется с изменением тока во вторичной цепи.

Под вторичной нагрузкой трансформатора тока в омах понимают полное сопротивление всей его внешней вторичной цепи, равное сумме сопротивлений всех последовательно включенных катушек измерительных приборов и реле, а также соединительных проводов и контактов.

Если не учитывать незначительное по величине индуктивное сопротивление последовательных катушек приборов, реле и проводов, то вторичную нагрузку трансформатора тока можно приближенно определить так:

z ≈ r₂≈ ∑ r_приб + r_пров+ r_конт (6)

где ∑ r_приб - суммарное сопротивление последовательных катушек всех приборов и реле, присоединенных к вторичной обмотке трансформатора тока;

r_п_ров и r_конт— сопротивление соединительных проводов и контактов вторичной цепи трансформатора тока.

Вторичная нагрузка трансформатора тока в вольт-амперах:

S₂= I ² ₂ z ₂≈ I ² ₂ r ₂ (7)

Из формулы (7) видно, что при вторичном номинальном токе трансформатора тока, равном 1 А, потери мощности в соединительных проводах и контактах в 25 раз меньше по сравнению с потерями при вторичном номинальном токе 5 А. Это позволяет при заданной номинальной нагрузке S₂_hom или номинальной мощности S₂_hom трансформатора тока значительно уменьшить сечение соединительных проводов трансформатора тока до измерительных приборов, что имеет особенно существенное значение в установках очень высоких напряжений и больших мощностей, где вследствие больших габаритов распределительных устройств длина соединительных проводов может достигать несколько сотен метров. Кроме того, при вторичном токе 1 Алегче и дешевле как сами трансформаторы тока, так и присоединяемые к ним приборы и реле.

Величина z₂невелика, поэтому трансформатор тока работает в режиме, приближающемся к режиму короткого замыкания, в этом существенное отличие трансформаторов тока от трансформаторов напряжения. Из векторной диаграммы рис. 5 видно, что при нормальном режиме работы трансформатора тока результирующая намагничивающая сила (н. с.) q₀ невелика. Поэтому невелики и магнитный поток Ф в сердечнике и э. д. с., наводимая, во вторичной обмотке. Напряжение на зажимах последней обычно составляет 10–20 В.

В целях уменьшения габаритов, веса и стоимости трансформаторов тока сечение их сердечников определяют исходя из малой величины магнитного потока нормального режима работы (при некоторой расчетной магнитной индукции В в стали сечение сердечника определяется отношением Ф/В.)

Если у находящегося в работе трансформатора тока (при протекании тока в первичной цепи) разорвать вторичную обмотку (z₂ = ¥), то I₂ = 0 и q₂ = I₂w₂ = 0. Так как при этом первичный ток I₁ и н. с. первичной обмотки q₁ = I₁w₁остаются неизменными, то результирующая н.с. q₀ становится равной н.с. первичной обмотки q₁, т. е. возрастает во много раз. Соответственно увеличиваются магнитный поток (рост его ограничивается насыщением сердечника) и индукция в стали сердечника.

Значительное, увеличение индукции приводит к сильному нагреву сердечника вследствие возросших потерь в стали, результатом чего обычно является перегрев сердечника и изоляции обмоток и повреждение трансформатора тока.

Кроме того, увеличенный магнитный поток наводит во вторичной обмотке значительную э. д. с., и напряжение на разомкнутых концах вторичной обмотки может достигнуть нескольких тысяч или десятков тысяч вольт, что опасно для обслуживающего персонала и для изоляции приборов, реле, соединительных проводов и кабелей.

Из всего сказанного следует, что в эксплуатации нельзя разрывать вторичную цепь находящегося в работе трансформатора тока. При необходимости отсоединить измерительный прибор у работающего трансформатора тока следует предварительно замкнуть накоротко его вторичную обмотку или отключаемый прибор (пунктирные перемычки П-1 или П-2 на схеме рис. 5) и только после этого отсоединить прибор.

Трансформаторы тока вносят в результаты измерения две погрешности: погрешность в величине тока (в коэффициенте трансформации) DI и угловую погрешность d. Прибегая к рассуждениям, аналогичным изложенным выше при выводе формулы (3), и используя выражение (5), можем прийти к следующей формуле для определения погрешности в токе, выраженной в процентах от измеряемого тока I₁:

Δ I % = [(I₂k_ном – I₁)/ I₁]·100 (8)

Угловой погрешностью трансформатора тока называют угол d между вектором тока I₁ и повернутым на 180° вектором вторичного тока I₂ (Рис. 5).

Погрешность трансформатора тока в величине тока вносит ошибку в показания всех измерительных приборов, а угловая погрешность имеет значение только для приборов и реле ваттметрового типа, например ваттметров, счетчиков и т.п.

Величины погрешностей трансформаторов тока зависят от тех же причин, что и величины погрешностей трансформаторов напряжения и в первую очередь от качества выполнения магнитной системы и от величины вторичной нагрузки (z₂ или S₂) трансформатора тока. С увеличением z₂ или S₂ обе погрешности увеличиваются.

В зависимости от величины погрешности подразделяют на трансформаторы тока на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10, где цифра класса точности означает погрешность в токе, выраженную в процентах DI %.

Область применения трансформаторов тока различных классов точности такая же, как и трансформаторов напряжения аналогичных классов.

Трансформатор тока может работать в разных классах точности в зависимости от величины его вторичной нагрузки. Каждому классу точности соответствует определенная номинальная вторичная нагрузка z_2ном или мощность S_2ном. Так, трансформатор тока типа ТФН-110 (трансформатор тока в фарфоровом корпусе для наружной установки на напряжение 110 кВ) на номинальный ток 220/5 Аработает в классе точности 0,5 при вторичной нагрузке не более 30 В·А, в классе 1 - до 60 В·Авключительно, в классе 3 - до 150 В·Аи в классе 10 - до 300 В·А.

Характеризуется трансформатор тока тем наивысшим классом точности, в котором он может работать (указывается в его паспортной табличке).

В зависимости от числа витков первичной обмотки трансформаторы тока подразделяют на одновитковые (стержневые) и многовитковые (петлевые) (рис. 6). Первые применяют на номинальные первичные токи от 150–200 А и более. На токи более 600–1000 А заводы изготовляют только одновитковые трансформаторы тока. Многовитковые трансформаторы тока (рис. 6, б) применяют на номинальные первичные токи от 5 до 600 А.

Из соображений экономии многие типы трансформаторов тока изготовляют с двумя сердечниками, каждый из которых имеет свою самостоятельную обмотку. Первичная обмотка обоих сердечников общая (рис. 6, в), поэтому получается как бы удвоение трансформатора тока при практически неизменных габаритах и малом изменении стоимости. Обмотку одного из сердечников можно использовать для включения измерительных приборов, а обмотку второго – для реле защит; часто обмотки обоих сердечников используют только для релейных защит. Сердечники могут иметь разный или одинаковый класс точности. Некоторые трансформаторы тока на напряжение 110 кВи выше изготовляются с тремя и более сердечниками.

Рис. 6. Принципиальные схемы устройства трансформаторов тока.

а – одновитковый; 6 – многовитковый с одним сердечником; в –многовитковый с двумя сердечниками; 1– первичная обмотка; 2 – изоляция; 3– сердечник; 4 – вторичная обмотка.

Рис. 7. Проходной одновитковый трансформатор тока с литой эпоксидной смоляной изоляцией типа ТПОЛ-10 на 10 кВ, 1000 Ас двумя сердечниками.

/ – токоведущий стержень; 2 – литой изолятор; 3 – фланец.

Существует много разных конструкций трансформаторов тока. В закрытых установках напряжением до 20 кВ включительно наиболее распространены проходные одновитковые трансформаторы тока с литой изоляцией (рис. 7) и многовитковые (рис. 8) трансформаторы тока с фарфоровой изоляцией. Особенностью их является то, что их можно использовать в качестве проходных изоляторов.

Проходные одновитковые трансформаторы тока изготовляют на номинальные первичные токи до 1500 А. На большие токи применяют проходные шинные трансформаторы тока, которые отличаются от одновитковых (рис. 7) тем, что у них нет токоведущего стержня 1 (собственно первичной обмотки) и вместо него при монтаже через внутреннюю полость изолятора (который для этого имеет значительно больший диаметр) пропускают шину распределительного устройства, проходные трансформаторы тока имеют один или два сердечника.

В установках напряжением до 3 кВ включительно, а особенно до 1000 В, применяют катушечные трансформаторы тока, изготовляемые на первичные токи 5–600 А.

В открытых и закрытых установках напряжением 35 кВи выше применяют трансформаторы тока в фарфоровых корпусах типа ТФН. На рис. 9 приведен такой трансформатор тока на 110 кВ.

Обмотки помещены в фарфоровый кожух 1, залитый трансформаторным маслом 2. Корпус укреплен (с герметическим уплотнением) на металлической тележке 3. Чугунная головка 4 является одновременно расширителем для масла.

Сердечник с вторичной обмоткой 5 укреплен на тележке. Первичная обмотка 6 охватывает сердечник с вторичной обмоткой (как два кольца, продетые одно в другое, выполнение обмоток в виде восьмерки). Обмотки изолированы кабельной бумагой.

Рис. 8. Проходной многовитковый трансформатор тока с фарфоровой изоляцией типа ТПФ на 10 кВ, 100 Ас двумя сердечниками.

1 – фарфоровые изоляторы; 2 – кожух; 3 – вывод вторичных обмоток; 4 – фланец; 5 – концевые коробки; 6 – выводы первичной обмотки.

Рис. 9. Фарфоровый опорный трансформатор тока для наружной установки типа ТФН-110 на 110 кВ.

Первичную цепь подключают к зажимам Л₁ и Л₂. Вывод Л₁изолирован от головки небольшим фарфоровым изолятором 7, а вывод Л₂ закреплен непосредственно на головке. Таким образом, головка 4 находится под напряжением. В стенке головки имеется стеклянный маслоуказатель для контроля уровня масла. Рога 9 служат для защиты фарфорового корпуса от разрушения дугой при перекрытии с головки за тележку, вызванного перенапряжением.

Порядок выполнения работы

§ Изучить теоретическую часть.

§ Зарисовать схемы соединения трансформаторов тока (векторную диаграмму) и напряжения.

§ Представить в виде таблицы классы точности измерительных трансформаторов с указанием установленных номинальных мощностей.

Требования к содержательной части отчета.

Отчет должен содержать схемы соединения трансформаторов тока (векторную диаграмму) и напряжения и выводы по работе.

Контрольные вопросы.

5.1. Назначение трансформаторов тока и напряжения?

5.2. Назовите величину дополнительной погрешности измерительных трансформаторов.

5.3. С какой целью заземляют вторичные обмотки измерительных трансформаторов?

5.4. Объясните устройство и принцип работы трансформатора напряжения.

5.5. Чему равно напряжение на вторичной обмотке ТН?

5.6. Что такое угловая погрешность ТН и как она учитывается при измерении энергии, мощности и cosφ?

5.7. Приведите формулы для расчета вторичной нагрузки ТН.

5.8. Перечислите классы точности ТН и назовите установленные номинальные мощности для НОМ-10 при работе в разных классах точности.

5.9. Приведите схемы соединения ТН и объясните какие измерения можно выполнять.

5.10. По какой схеме необходимо включить ТН для обнаружения однофазного короткого замыкания на землю?

5.11. Для чего в первичных цепях ТН применяют предохранители?

5.12. Объясните устройство и принцип работы трансформатора тока (ТТ).

5.13. На какие вторичные токи изготавливают ТТ?

5.14. Как рассчитать вторичную нагрузку ТТ?

5.15. Во сколько раз величаться потери мощности в проводах и контактах если ТТ будет при вторичном токе 5 А, а не 1 А?

5.16. Почему вторичные выводы ТТ при отсутствии нагрузки должны быть замкнуты накоротко?

5.17. Какие погрешности учитывают при выполнении измерений с помощью ТТ?

5.18. Назовите классы точности ТТ и области их применения.

Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 56; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!