Měřicí transformátory napětí v obvodech pro ochranu relé a automatizaci

Tento článek popisuje, jak jsou proudy velkého množství vysokonapěťových energetických zařízení modelovány s vysokou přesností pro bezpečné použití v obvodech ochrany relé – Měřicí transformátory proudu v obvodech pro ochranu relé a automatizaci.

Popisuje také, jak převést napětí na desítky a stovky kilovoltů pro řízení provozu reléových ochran a automatizačních zařízení na základě dvou principů:

1. přeměna elektřiny;

2. kapacitní separace.

První metoda umožňuje přesnější zobrazení vektorů primárních veličin a je proto rozšířená. Druhý způsob se používá ke sledování konkrétní fáze síťového napětí 110 kV v obchvatových sběrnicích a v některých dalších případech. V posledních letech ale nachází stále větší uplatnění.

Jak se vyrábějí a provozují přístrojové transformátory napětí

Hlavní zásadní rozdíl mezi měřicími transformátory napětí (VT) od proudové transformátory (CT) je, že jsou stejně jako všechny modely napájecích zdrojů navrženy pro běžný provoz bez zkratování sekundárního vinutí.

Zároveň, pokud jsou výkonové transformátory navrženy tak, aby přenášely dopravovaný výkon s minimálními ztrátami, pak jsou měřicí transformátory napětí navrženy s cílem vysoce přesného opakování v měřítku vektorů primárního napětí.

Principy činnosti a zařízení

Konstrukce napěťového transformátoru, podobného transformátoru proudu, může být reprezentována magnetickým obvodem se dvěma cívkami navinutými kolem něj:

• hlavní;

• druhý.

Speciální třídy oceli pro magnetický obvod, stejně jako kov jejich vinutí a izolační vrstva, jsou vybírány pro co nejpřesnější převod napětí s nejnižšími ztrátami. Počet závitů primárního a sekundárního vinutí je vypočítán tak, aby jmenovitá hodnota vysokonapěťového sdruženého napětí přivedeného na primární vinutí byla vždy reprodukována jako sekundární hodnota 100 voltů se stejným směrem vektoru pro neutrálně uzemněné systémy.

Pokud je primární obvod přenosu energie navržen s izolovaným neutrálem, pak na výstupu měřicí cívky bude přítomno 100 / √3 voltů.

Aby bylo možné vytvořit různé metody simulace primárních napětí na magnetickém obvodu, nelze lokalizovat jedno, ale několik sekundárních vinutí.

VT spínací obvody

Přístrojové transformátory se používají k měření lineárních a/nebo fázových primárních veličin. K tomu výkonové cívky zahrnují mezi:

• Linkové vodiče pro řízení síťového napětí;

• sběrnice nebo vodiče a uzemnění, abyste získali hodnotu fáze.

Důležitým ochranným prvkem měřicích transformátorů napětí je uzemnění jejich pouzdra a sekundárního vinutí. Je třeba dávat pozor, protože při porušení izolace primárního vinutí ke skříni nebo k sekundárním obvodům se v nich objeví potenciál vysokého napětí, které může zranit lidi a popálit zařízení.

Záměrné uzemnění pláště a jednoho sekundárního vinutí vede tento nebezpečný potenciál k zemi, což brání dalšímu rozvoji havárie.

1. Elektrická zařízení

Příklad připojení transformátoru pro měření napětí v síti 110 kilovoltů je na fotografii.

Zde je zdůrazněno, že přívodní vodič každé fáze je připojen odbočkou ke svorce primárního vinutí jejího transformátoru, umístěné na společné uzemněné železobetonové podpěře, vyvýšené ve výšce bezpečné pro elektrotechnický personál.

Tělo každého měřicího VT s druhou svorkou primárního vinutí je uzemněno přímo na této platformě.

Výstupy sekundárních vinutí jsou sestaveny ve svorkovnici umístěné ve spodní části každého VT. Jsou připojeny k vodičům kabelů shromážděných v elektrické rozvodné skříni umístěné poblíž ve výšce vhodné pro servis ze země.

Nejenže spíná obvod, ale také instaluje automatické spínače na sekundárních napěťových obvodech a spínače nebo bloky pro provádění provozního spínání a provádění bezpečné údržby zařízení.

Zde shromážděné napěťové přípojnice jsou přiváděny do reléových ochranných a automatizačních zařízení pomocí speciálního napájecího kabelu, který podléhá zvýšeným požadavkům na snížení ztrát napětí. Tento velmi důležitý parametr měřicích obvodů je popsán v samostatném článku zde — Ztráta a pokles napětí

Kabelové trasy pro měření VT jsou také chráněny kovovými krabicemi nebo železobetonovými deskami před náhodným mechanickým poškozením, stejně jako CT.

Další možnost připojení měřicího transformátoru napětí typu NAMI, umístěného v 10kV mřížkové buňce, je na fotografii níže.

Napěťový transformátor na straně vysokého napětí je chráněn skleněnými pojistkami v každé fázi a lze jej oddělit od ručního pohonu od napájecího obvodu pro kontrolu výkonu.

Každá fáze primární sítě je připojena k příslušnému vstupu napájecího vinutí. Vodiče sekundárních okruhů jsou vyvedeny samostatným kabelem do svorkovnice.

2. Sekundární vinutí a jejich obvody

Níže je jednoduché schéma připojení jednoho transformátoru k síťovému napětí napájecího obvodu.

Toto provedení lze nalézt v obvodech do 10 kV včetně. Na každé straně je chráněn pojistkami příslušného výkonu.

V síti 110 kV může být takový napěťový transformátor instalován v jedné fázi obtokového sběrnicového systému pro zajištění synchronního řízení připojených připojovacích obvodů a SNR.

Na sekundární straně jsou použita dvě vinutí: hlavní a přídavné, které zajišťují realizaci synchronního režimu při ovládání jističů blokovou deskou.

Pro připojení napěťového transformátoru ke dvěma fázím systému bypassové sběrnice při ovládání jističů ze základní desky se používá následující schéma.

Zde je vektor «uk» přidán k sekundárnímu vektoru «kf» vytvořenému předchozím schématem.

Následující schéma se nazývá „otevřený trojúhelník“ nebo neúplná hvězda.

Umožňuje simulovat systém dvou nebo tří fázových napětí.

Největší možnosti má zapojení tří napěťových transformátorů podle schématu plné hvězdy. V tomto případě můžete získat všechna fázová i síťová napětí v sekundárních obvodech.

Díky této možnosti se tato možnost používá u všech kritických rozvoden a sekundární okruhy pro takové VT jsou vytvořeny se dvěma typy vinutí zařazenými podle obvodu hvězda a trojúhelník.

Uvedená schémata zapnutí cívek jsou nejtypičtější a zdaleka ne jediná. Moderní měřicí transformátory mají různé možnosti a byly u nich provedeny určité úpravy v konstrukci a schématu zapojení.

Třídy přesnosti měřicích transformátorů napětí

Pro určení chyb v metrologických měřeních jsou VT vedeny ekvivalentním obvodem a vektorovým diagramem.

Tato poměrně složitá technická metoda umožňuje určit chyby každého měření VT z hlediska amplitudy a úhlu odchylky sekundárního napětí od primárního a určit třídu přesnosti pro každý testovaný transformátor.

Všechny parametry jsou měřeny při jmenovitém zatížení v sekundárních okruzích, pro které je VT vytvořen. Pokud jsou při provozu nebo kontrole překročeny, pak chyba překročí hodnotu jmenovité hodnoty.

Měřicí transformátory napětí mají 4 třídy přesnosti.

Třídy přesnosti měřicích transformátorů napětí

Třídy přesnosti měření VT Maximální limity pro dovolené chyby FU,% δU, min 3 3,0 nedefinováno 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Třída č. 3 se používá v modelech pracujících v reléových ochranách a automatizačních zařízeních, která nevyžadují vysokou přesnost, například pro spouštění poplachových prvků pro výskyt poruchových režimů v silových obvodech.

Nejvyšší přesnosti 0,2 dosahují přístroje používané pro kritická vysoce přesná měření při nastavování složitých zařízení, provádění akceptačních testů, nastavování automatického řízení frekvence a podobných pracích. VT s třídami přesnosti 0,5 a 1,0 se nejčastěji instalují na vysokonapěťová zařízení pro přenos podružného napětí do rozvaděčů, kontrolních a regulačních měřičů, reléových sad blokování, ochran a synchronizace obvodů.

Metoda kapacitního odběru napětí

Princip této metody spočívá v nepřímo úměrném uvolnění napětí na obvodu kondenzátorových desek různých kapacit zapojených do série.

Po výpočtu a výběru jmenovitých hodnot kondenzátorů zapojených do série se sběrnicovým nebo síťovým fázovým napětím Uph1 je možné získat na koncovém kondenzátoru C3 sekundární hodnotu Uph2, která se odebírá přímo z nádoby nebo přes transformátorové zařízení připojené k usnadňuje nastavení pomocí nastavitelného počtu cívek.

Výkonové charakteristiky měřicích transformátorů napětí a jejich sekundárních obvodů

Požadavky na instalaci

Z bezpečnostních důvodů musí být všechny sekundární okruhy VT chráněny. automatické jističe typu AP-50 a uzemněné měděným drátem o průřezu nejméně 4 mm čtvereční.

Pokud je v rozvodně použit dvousběrnicový systém, pak musí být obvody každého měřicího transformátoru zapojeny přes reléový obvod opakovačů polohy odpojovače, což vylučuje současné napájení jednoho reléového jističe z různých VT.

Všechny sekundární obvody od koncového uzlu VT k reléovým ochranným a automatizačním zařízením musí být provedeny jedním napájecím kabelem tak, aby součet proudů všech žil byl roven nule. Za tímto účelem je zakázáno:

• oddělit přípojnice «B» a «K» a spojit je pro společné uzemnění;

• připojte sběrnici „B“ k synchronizačním zařízením prostřednictvím spínacích kontaktů, spínačů, relé;

• přepněte sběrnici «B» čítačů s kontakty RPR.

Provozní přepínání

Veškeré práce s provozními prostředky provádí speciálně vyškolený personál pod dohledem úředníků a podle spínacích formulářů. Za tímto účelem jsou v obvodech napěťového transformátoru instalovány jističe, pojistky a automatické spínače.

Když je určitý úsek napěťových obvodů vyřazen z provozu, musí být uveden způsob ověření provedeného opatření.

Pravidelná údržba

Sekundární a primární obvody transformátorů jsou za provozu podrobeny různým kontrolám, které jsou vázány na dobu od uvedení zařízení do provozu a zahrnují různý rozsah elektrických měření a čištění zařízení speciálně vyškolenými opraváři. .

Hlavní poruchou, která se může vyskytnout v napěťových obvodech během jejich provozu, je výskyt zkratových proudů mezi vinutími. Nejčastěji se to stane, když elektrikáři nepracují opatrně ve stávajících napěťových obvodech.

Při náhodném zkratu vinutí se vypnou ochranné spínače umístěné ve svorkovnici měřicího VT a zmizí napěťové obvody napájející výkonová relé, sady blokování, synchronizace, distanční ochrany a další zařízení.

V tomto případě je možná falešná aktivace stávajících ochran nebo nefunkčnost jejich činnosti při poruchách primární smyčky. Takové zkraty musí být nejen rychle odstraněny, ale také musí zahrnovat všechna automaticky deaktivovaná zařízení.

Měřicí transformátory proudu a napětí jsou povinné v každé elektrické rozvodně. Jsou nezbytné pro spolehlivý provoz reléových ochran a automatizačních zařízení.