Merilni napetostni transformatorji v vezjih za relejno zaščito in avtomatiko

Ta članek opisuje, kako so tokovi velikega števila visokonapetostne električne opreme modelirani z visoko natančnostjo za varno uporabo v relejnih zaščitnih vezjih – Merilni tokovni transformatorji v vezjih za relejno zaščito in avtomatizacijo.

Opisuje tudi, kako pretvoriti napetosti v desetine in stotine kilovoltov za nadzor delovanja naprav za relejno zaščito in avtomatizacijo na podlagi dveh principov:

1. pretvorbo električne energije;

2. kapacitivno ločevanje.

Prva metoda omogoča natančnejši prikaz vektorjev primarnih veličin in je zato zelo razširjena. Drugi način se uporablja za spremljanje določene faze napetosti omrežja 110 kV v obvodnih vodilih in v nekaterih drugih primerih. Toda v zadnjih letih je našel vse večjo uporabo.

Kako so izdelani in upravljani instrumentalni napetostni transformatorji

Glavna temeljna razlika med merilnimi napetostnimi transformatorji (VT) od tokovni transformatorji (CT) je, da so, tako kot vsi modeli napajalnikov, zasnovani za normalno delovanje brez kratkega stika sekundarnega navitja.

Hkrati, če so močnostni transformatorji zasnovani za prenos transportirane moči z minimalnimi izgubami, so merilni napetostni transformatorji zasnovani z namenom visoko natančnega ponavljanja v lestvici vektorjev primarne napetosti.

Načela delovanja in naprave

Zasnova napetostnega transformatorja, podobnega tokovnemu transformatorju, je lahko predstavljena z magnetnim vezjem z dvema tuljavama, navitima okoli njega:

• primarni;

• drugo.

Za najbolj natančno pretvorbo napetosti z najmanjšimi izgubami so izbrani posebni razredi jekla za magnetno vezje, pa tudi kovina njihovih navitij in izolacijske plasti. Število ovojev primarnega in sekundarnega navitja je izračunano tako, da se nazivna vrednost visokonapetostne medomrežne napetosti, ki se uporablja za primarno navitje, vedno reproducira kot sekundarna vrednost 100 voltov z isto smerjo vektorja za nevtralno ozemljeni sistemi.

Če je primarno vezje za prenos električne energije zasnovano z izolirano nevtralnostjo, bo na izhodu merilne tuljave prisotno 100 / √3 voltov.

Da bi ustvarili različne metode simulacije primarnih napetosti na magnetnem vezju, je mogoče namestiti ne enega, ampak več sekundarnih navitij.

VT stikalna vezja

Instrumentalni transformatorji se uporabljajo za merjenje linearnih in/ali faznih primarnih veličin. Da bi to naredili, napajalne tuljave vključujejo med:

• linijski vodniki za krmiljenje linijske napetosti;

• vodilo ali žico in ozemljitev za določitev fazne vrednosti.

Pomemben zaščitni element merilnih napetostnih transformatorjev je ozemljitev njihovega ohišja in sekundarnega navitja. Pri tem je treba biti previden, ker ko se izolacija primarnega navitja zlomi na ohišje ali na sekundarna vezja, se v njih pojavi potencial za visoke napetosti, ki lahko poškodujejo ljudi in zažgejo opremo.

Namerna ozemljitev ohišja in enega sekundarnega navitja vodi ta nevarni potencial v zemljo, kar prepreči nadaljnji razvoj nesreče.

1. Električna oprema

Primer priključitve transformatorja za merjenje napetosti v 110 kilovoltno omrežje je prikazan na fotografiji.

Tukaj je poudarjeno, da je napajalna žica vsake faze povezana z vejo na priključek primarnega navitja njenega transformatorja, ki se nahaja na skupnem ozemljenem armiranobetonskem nosilcu, dvignjenem na višino, varno za električno osebje.

Telo vsakega merilnega VT z drugim terminalom primarnega navitja je ozemljeno neposredno na to ploščad.

Izhodi sekundarnih navitij so sestavljeni v priključni omarici, ki se nahaja na dnu vsakega VT. Povezani so z vodniki kablov, zbranih v električni razdelilni omarici, ki se nahaja v bližini na višini, primerni za servisiranje s tal.

Ne le preklopi tokokrog, ampak tudi namesti avtomatska stikala na sekundarne napetostne tokokroge in stikala ali bloke za izvajanje operativnih preklopov in izvajanje varnega vzdrževanja opreme.

Tukaj zbrane napetostne zbiralke se napajajo v naprave za relejno zaščito in avtomatizacijo s posebnim napajalnim kablom, za katerega veljajo povečane zahteve za zmanjšanje napetostnih izgub. Ta zelo pomemben parameter merilnih vezij je obravnavan v ločenem članku tukaj - Izguba in padec napetosti

Kabelske trase za merjenje VT so prav tako kot CT zaščitene s kovinskimi škatlami ali armiranobetonskimi ploščami pred naključnimi mehanskimi poškodbami.

Druga možnost za priključitev napetostnega merilnega transformatorja tipa NAMI, ki se nahaja v mrežni celici 10 kV, je prikazana na spodnji fotografiji.

Napetostni transformator na visokonapetostni strani je zaščiten s steklenimi varovalkami v vsaki fazi in ga je mogoče ločiti od ročnega aktuatorja od napajalnega kroga za preverjanje delovanja.

Vsaka faza primarnega omrežja je povezana z ustreznim vhodom napajalnega navitja. Vodniki sekundarnih tokokrogov se z ločenim kablom izpeljejo do priključnega bloka.

2. Sekundarna navitja in njihova vezja

Spodaj je preprost diagram za priključitev enega transformatorja na omrežno napetost napajalnega tokokroga.

To zasnovo lahko najdemo v tokokrogih do vključno 10 kV. Na vsaki strani je varovan z varovalkama ustrezne moči.

V omrežju 110 kV se lahko tak napetostni transformator vgradi v eno fazo sistema obvodnega vodila, da se zagotovi sinhrono krmiljenje povezanih povezovalnih vezij in SNR.

Na sekundarni strani se uporabljata dve navitji: glavni in dodatni, ki zagotavljata izvajanje sinhronskega načina, ko odklopnike krmili blok plošča.

Za priključitev napetostnega transformatorja na dve fazi sistema obvodnega vodila pri krmiljenju odklopnikov z glavne plošče se uporablja naslednja shema.

Tu se vektor «uk» doda sekundarnemu vektorju «kf», ki ga tvori prejšnja shema.

Naslednja shema se imenuje "odprt trikotnik" ali nepopolna zvezda.

Omogoča vam simulacijo sistema dvo- ali trifaznih napetosti.

Največje možnosti ima povezava treh napetostnih transformatorjev po shemi polne zvezde. V tem primeru lahko dobite vse fazne in linijske napetosti v sekundarnih tokokrogih.

Zaradi te možnosti se ta možnost uporablja na vseh kritičnih podpostajah, sekundarna vezja za takšne VT pa so ustvarjena z dvema vrstama navitij, vključenih glede na vezje zvezda in trikot.

Navedene sheme za vklop tuljav so najbolj tipične in daleč od edinih. Sodobni merilni transformatorji imajo drugačne zmogljivosti in zanje so bile narejene določene prilagoditve v konstrukcijski in priključni shemi.

Razredi točnosti napetostnih merilnih transformatorjev

Za določanje napak pri meroslovnih meritvah so VT vodeni z ekvivalentnim vezjem in vektorskim diagramom.

Ta precej zapletena tehnična metoda omogoča določitev napak vsake meritve VT glede na amplitudo in kot odstopanja sekundarne napetosti od primarne ter določitev razreda točnosti za vsak testirani transformator.

Vsi parametri so izmerjeni pri nominalnih obremenitvah v sekundarnih tokokrogih, za katere je ustvarjen VT. Če so med delovanjem ali pregledom preseženi, bo napaka presegla vrednost nominalne vrednosti.

Merilni napetostni transformatorji imajo 4 razrede točnosti.

Razredi točnosti napetostnih merilnih transformatorjev

Razredi točnosti merjenja VT Največje meje dopustnih napak FU,% δU, min 3 3,0 ni določeno 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Razred št. 3 se uporablja v modelih, ki delujejo v napravah za relejno zaščito in avtomatizacijo, ki ne zahtevajo visoke natančnosti, na primer za sprožitev alarmnih elementov za pojav napak v napajalnih tokokrogih.

Najvišjo natančnost 0,2 dosegajo instrumenti, ki se uporabljajo za kritične visokonatančne meritve pri postavljanju kompleksnih naprav, izvajanju sprejemnih testov, nastavljanju avtomatske regulacije frekvence in podobnih delih. VT z razredi točnosti 0,5 in 1,0 so najpogosteje nameščeni na visokonapetostni opremi za prenos sekundarne napetosti na stikalne plošče, krmilne in regulacijske števce, relejne sklope zapor, zaščit in sinhronizacijo tokokrogov.

Metoda kapacitivnega odvzema napetosti

Načelo te metode je obratno sorazmerno sproščanje napetosti na vezju zaporedno povezanih kondenzatorskih plošč različnih kapacitet.

Po izračunu in izbiri nazivnih vrednosti kondenzatorjev, ki so zaporedno povezani s fazno napetostjo vodila ali linije Uph1, je mogoče na končnem kondenzatorju C3 pridobiti sekundarno vrednost Uph2, ki se odstrani neposredno iz vsebnika ali prek transformatorske naprave, priključene na olajša nastavitve z nastavljivim številom tuljav.

Značilnosti delovanja merilnih napetostnih transformatorjev in njihovih sekundarnih vezij

Zahteve za namestitev

Iz varnostnih razlogov morajo biti vsi sekundarni tokokrogi VT zaščiteni. avtomatski odklopniki tipa AP-50 in ozemljena z bakreno žico s prečnim prerezom najmanj 4 mm sq.

Če se v postaji uporablja sistem z dvojnim vodilom, morajo biti vezja vsakega merilnega transformatorja povezana prek relejnega vezja repetitorjev položaja odklopnika, kar izključuje hkratno napajanje ene relejne zaščitne naprave iz različnih VT.

Vsi sekundarni tokokrogi od končnega vozlišča VT do naprav za relejno zaščito in avtomatizacijo morajo biti izvedeni z enim napajalnim kablom, tako da je vsota tokov vseh jeder enaka nič. V ta namen je prepovedano:

• ločite zbiralki «B» in «K» in ju združite za skupno ozemljitev;

• povežite vodilo "B" s sinhronizacijskimi napravami prek stikalnih kontaktov, stikal, relejev;

• preklopite vodilo «B» števcev s kontakti RPR.

Operativno preklapljanje

Vsa dela z obratovalno opremo izvaja posebej usposobljeno osebje pod nadzorom uradnih oseb in po preklopnih obrazcih. V ta namen so v tokokroge napetostnega transformatorja nameščeni odklopniki, varovalke in avtomatska stikala.

Ko je določen odsek napetostnih tokokrogov izključen iz uporabe, je treba navesti način preverjanja izvedenega ukrepa.

Periodično vzdrževanje

Med obratovanjem so sekundarni in primarni tokokrogi transformatorjev podvrženi različnim inšpekcijskim obdobjem, ki so vezana na čas, ki je pretekel od zagona naprave, in vključujejo različen obseg električnih meritev in čiščenja opreme s strani posebej usposobljenega serviserja. .

Glavna okvara, ki se lahko pojavi v napetostnih tokokrogih med njihovim delovanjem, je pojav tokov kratkega stika med navitji. Najpogosteje se to zgodi, ko električarji ne delajo previdno v obstoječih napetostnih tokokrogih.

V primeru nenamernega kratkega stika navitij se zaščitna stikala, ki se nahajajo v priključni omarici merilnega VT, izklopijo, napetostni tokokrogi, ki napajajo močnostne releje, sklope zapornic, sinhronizatorjev, distančnih zaščit in drugih naprav, izginejo.

V tem primeru so možne lažne vključitve obstoječih zaščit ali motnje v njihovem delovanju v primeru okvar v primarni zanki. Takšne kratke stike je treba ne le hitro odpraviti, temveč vključiti tudi vse avtomatsko onesposobljene naprave.

Tokovni in napetostni merilni transformatorji so obvezni v vsaki električni postaji. Potrebni so za zanesljivo delovanje naprav za relejno zaščito in avtomatizacijo.