Выбор трансформатора напряжения: коэффициент, класс точности и феррорезонанс
выбор трансформатора напряжения: Трансформатор напряжения понижает напряжение сети среднего напряжения до уровня 100 В или 110 В, пригодного для измерительных и защитных устройств. Выбор определяют коэффициент трансформации, класс точности (0,5 для учёта, 3P для защиты), номинальная нагрузка, коэффициент напряжения и риск феррорезонанса, вытекающий из режима заземления нейтрали.
Содержание
- Что делает трансформатор напряжения и чем он отличается от трансформатора тока?
- Схемы подключения: между фазами, фаза-земля и остаточная обмотка
- Как определяются коэффициент, класс точности и нагрузка?
- Коэффициент напряжения и риск феррорезонанса
- Защита, пломбирование и применение со стороны щита
- Главное
- Частые вопросы
- Похожие статьи
Трансформатор тока установлен почти на каждом присоединении щита, тогда как трансформатор напряжения обычно ставят один или два на секцию шин, поэтому ошибки выбора замечают реже, а последствия у них шире. Неверный класс точности влияет на коммерческий учёт, неверная схема подключения — на защиту от замыканий на землю, а неверный коэффициент напряжения — на сам трансформатор. В статье рассматриваются коэффициент, точность, нагрузка, коэффициент напряжения и феррорезонанс с точки зрения проектирования ячеек среднего напряжения.
Что делает трансформатор напряжения и чем он отличается от трансформатора тока?
Трансформатор напряжения понижает напряжение первичной цепи в заданном отношении и выдаёт на вторичной стороне безопасный уровень для приборов, счётчиков и релейной защиты. Трансформатор тока работает с закороченной вторичной обмоткой, тогда как вторичную обмотку трансформатора напряжения можно оставить разомкнутой, но категорически нельзя замыкать — это самое принципиальное эксплуатационное различие. Конструктивно трансформатор напряжения похож на небольшой силовой трансформатор: первичная обмотка включается параллельно сети, а вторичная нагрузка ограничена номинальной мощностью. В среднем напряжении типовые коэффициенты выражают понижение от нескольких тысяч вольт в сети класса 34,5 или 36 кВ до 100 или 110 В.
Схемы подключения: между фазами, фаза-земля и остаточная обмотка
Однофазный трансформатор напряжения, включённый между фазами, достаточен только для измерения линейного напряжения и синхронизации. Подключение фаза-земля в составе трёхфазной группы даёт как фазные напряжения, так и напряжение нулевой последовательности, что является основой обнаружения замыканий на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Для измерения остаточного напряжения три вторичные обмотки соединяют в разомкнутый треугольник, и возникающее при повреждении напряжение подаётся на защитное реле. При выборе этой схемы совместно рассматривают режим заземления сети, величину тока повреждения и требуемый релейный входной сигнал.
Как определяются коэффициент, класс точности и нагрузка?
Класс точности следует из применения: 0,2 или 0,5 для коммерческого учёта, 1,0 для щитовой индикации, 3P или 6P для защитных обмоток. Номинальная нагрузка — это сумма всех подключённых к вторичной цепи нагрузок и сопротивления кабеля; загрузка значительно ниже номинальной также ухудшает точность, поэтому диапазон нужно проверять. В крупных установках длина вторичного кабеля создаёт заметное падение напряжения и фактически лишает заявленного класса точности, поэтому выбор сечения — часть проектирования измерительной цепи. Трансформатор напряжения может иметь несколько вторичных обмоток, при этом измерение и защита питаются от разных обмоток.
Коэффициент напряжения и риск феррорезонанса
| Параметр | Применение для измерения | Применение для защиты |
|---|---|---|
| Класс точности | 0,2 или 0,5 (учёт), 1,0 (индикация) | 3P или 6P |
| Вторичное напряжение | 100 В или 110 В | 100 В или 110 В, делёное значение для остаточной обмотки |
| Номинальная нагрузка | Счётчик и анализатор, обычно небольшая | Входное сопротивление реле, как правило ещё меньше |
| Коэффициент напряжения | 1,2 длительно | До 1,9 при замыкании на землю, ограниченное время |
| Схема обмоток | Отдельная измерительная обмотка | Отдельная защитная и, при необходимости, остаточная обмотка |
Коэффициент напряжения определяет, как долго трансформатор может работать выше номинального напряжения: 1,2 длительно, а при замыкании на землю до 1,9 в течение ограниченного времени, например тридцати секунд или восьми часов в зависимости от режима заземления. В сетях с изолированной нейтралью между насыщенным сердечником трансформатора напряжения, включённого фаза-земля, и ёмкостью кабелей может развиться феррорезонанс, приводящий к перенапряжению и перегреву трансформатора. Мерой противодействия служит демпфирующий резистор в обмотке остаточного напряжения либо сердечник с более высокой точкой насыщения. Риск выше в компактных установках среднего напряжения с протяжёнными кабельными линиями.
Защита, пломбирование и применение со стороны щита
Первичная сторона трансформатора напряжения защищается предохранителями среднего напряжения, которые отключают трансформатор при коротком замыкании и располагаются так, чтобы их легко заменить внутри ячейки. На вторичной стороне каждая обмотка получает собственный модульный автоматический выключатель или предохранитель, а цепь учёта отделяется клеммником, пригодным для пломбирования. В конструкции ячейки предусматривают отдельный отсек для трансформатора напряжения и, при необходимости, запираемый выдвижной механизм, обеспечивающий безопасный доступ при обслуживании, пока шины остаются под напряжением. Маркировка и нумерация цепей должны ясно отделять измерительную цепь от силовой.
Главное: выбор трансформатора напряжения
- Вторичную обмотку нельзя закорачивать — в отличие от трансформатора тока, вторичную обмотку ТН можно оставить разомкнутой.
- Класс точности следует из применения — 0,2–0,5 для коммерческого учёта, 3P или 6P для защиты.
- Коэффициент напряжения зависит от режима заземления — в сетях с изолированной нейтралью ожидается более высокое напряжение на время повреждения.
- Феррорезонанс устраняется демпфированием — резистор в остаточной обмотке или иной выбор сердечника.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Почему нельзя закорачивать вторичную обмотку ТН?
Трансформатор напряжения ведёт себя как источник, включённый параллельно; при закороченной вторичной обмотке он потребляет очень большой ток из первичной цепи и обмотка выгорает. У трансформатора тока ситуация обратная: разомкнутая вторичная обмотка вызывает опасное перенапряжение. Правила эксплуатации этих устройств путать нельзя.
Может ли один трансформатор напряжения питать и счётчик, и реле?
Да, если в одном корпусе предусмотрены отдельные вторичные обмотки. Питание коммерческого счётчика и защитного реле от одной обмотки нарушает и класс точности, и схему пломбирования. Правильное решение — отдельные обмотки и отдельные вторичные защитные аппараты для измерения и защиты.
Как распознать феррорезонанс?
Признаки — аномально высокое вторичное напряжение на холостом ходу, перегрев и гудение трансформатора напряжения, необъяснимые колебания в измерениях. Риск возрастает в сетях с изолированной или высокоомно заземлённой нейтралью и при длинных кабелях; проблему снимает демпфирующий резистор.
Похожие статьи
- Выбор трансформатора тока: коэффициент, класс точности и расчёт нагрузки
- Щит учёта: присоединение к сети, пломбирование и точность измерения
- Что такое распределительное устройство среднего напряжения (СН)? Ячейки metal-clad и модульные ячейки кольцевой сети (RMU).
- Все технические статьи
В ячейках среднего напряжения Devpan подключение трансформатора напряжения, класс точности, вторичная защита и схема пломбирования проектируются по техническому заданию проекта. Обратитесь к нашей инженерной группе, чтобы корректно разделить задачи измерения и защиты. Связанное решение Devpan: ячейки среднего напряжения.
