Laitteen jännitemuuntajat

Jännitemuuntajan tarkoitus ja toimintaperiaate

Mittausjännitemuuntajaa käytetään AC-asennuksissa syötettävän korkean jännitteen alentamiseksi mittareille ja releille suojausta ja automaatiota varten.

Suora suurjänniteliitäntä vaatisi erittäin hankalia laitteita ja releitä, koska ne jouduttaisiin toteuttamaan suurjänniteeristyksellä. Tällaisten laitteiden valmistus ja käyttö on käytännössä mahdotonta, varsinkin 35 kV:n ja sitä suuremmilla jännitteillä.

Jännitemuuntajien käyttö mahdollistaa standardimittalaitteiden käytön korkean jännitteen mittaamiseen, laajentaen niiden mittausrajoja; Jännitemuuntajien kautta kytketyillä relekäämeillä voi olla myös vakioversioita.

Lisäksi jännitemuuntaja eristää (erottaa) mittalaitteet ja releet korkeajännitteestä ja varmistaa siten niiden palvelun turvallisuuden.

Jännitemuuntajia käytetään laajalti suurjännitesähköasennuksissa, tarkkuus riippuu niiden toiminnasta sähköiset mittaukset ja sähkönmittaus sekä releen suojauksen ja hätäautomaation luotettavuus.

Mittausjännitemuuntaja suunnitteluperiaatteen mukaan ei eroa teholähteen alennusmuuntaja… Se koostuu teräsytimestä, joka koostuu sähköteräslevyistä, ensiökäämistä ja yhdestä tai kahdesta toisiokäämistä.

Kuvassa Kuva 1a esittää kaavion jännitemuuntajasta, jossa on yksi toisiokäämi. Ensiökäämiin syötetään korkea jännite U1 ja toisiojännitteeseen U2 on kytketty mittalaite. Ensiö- ja toisiokäämien alku on merkitty kirjaimilla A ja a, päät X ja x. Tällaisia ​​nimityksiä käytetään yleensä jännitemuuntajan rungossa sen käämien napojen vieressä.

Ensiöyksikön nimellisjännitteen suhdetta toisioyksikön nimellisjännitteeseen kutsutaan nimellisjännitteeksi. muunnostekijä jännitemuuntaja Kn = U1nom / U2nom

Riisi. 1. Jännitemuuntajan kaavio ja vektorikaavio: a — kaavio, b — jännitevektorikaavio, c — jännitevektorikaavio

Kun jännitemuuntaja toimii ilman virheitä, sen ensiö- ja toisiojännitteet täsmäävät vaiheittain ja niiden arvojen suhde on yhtä suuri kuin Kn. Muunnoskertoimella Kn = 1 jännite U2= U1 (kuva 1, c).

Selite: H — yksi liitin on maadoitettu; O — yksivaiheinen; T - kolmivaiheinen; K - kaskadi tai kompensointikelalla; F — posliininen ulkoeristys; M - öljy; C - kuiva (ilmaeristeellä); E - kapasitiivinen; D on jakaja.

Ensiökäämien (HV) liittimet on merkitty A, X yksivaiheisille muuntajille ja A, B, C, N kolmivaiheisille muuntajille. Toisiokäämin (LV) pääliittimet on merkitty vastaavasti a, x ja a, b, c, N, toisiolisäkäämin navat – ad techend.

Ensin ensiö- ja toisiokäämit kytketään liittimiin A, B, C ja vastaavasti a, b, c. Tärkeimmät toisiokäämit kytketään yleensä tähdellä (kytkentäryhmä 0), lisä - avoimen kolmiokaavion mukaisesti. Kuten tiedät, verkon normaalin toiminnan aikana lisäkäämin napojen jännite on lähellä nollaa (epäsymmetrinen jännite Unb = 1 — 3 V), ja maasulkujen osalta se on kolme kertaa 3UО jännitteen arvo. nollasekvenssillä UО-vaihe.

Verkossa, jossa on maadoitettu nolla, maksimiarvo on 3U0 yhtä suuri kuin vaihejännite, eristetyllä kolmivaiheisella jännitteellä. Vastaavasti suoritetaan lisäkäämityksiä, joiden nimellisjännite on Unom = 100 V ja 100/3 V.

Nimellisjännite TV on sen nimellisjännite ensiökäämi; tämä arvo voi poiketa eristysluokasta. Toisiokäämin nimellisjännitteeksi oletetaan 100, 100/3 ja 100/3 V. Normaalisti jännitemuuntajat toimivat tyhjäkäynnillä.

Instrumenttijännitemuuntajat kahdella toisiokäämityksellä

Jännitemuuntajat, joissa on kaksi toisiokäämiä, tehomittareiden ja releiden lisäksi on suunniteltu käyttämään maasulkulaitteita verkossa, jossa on eristetty nolla tai maasulkusuojaus verkossa, jossa on maadoitettu nolla.

Kaavamainen kaavio jännitemuuntajasta, jossa on kaksi toisiokäämiä, on esitetty kuvassa. 2, a. Toisen (lisä)käämin liittimet, joita käytetään signalointiin tai suojaukseen maasulun varalta, on merkitty ad ja xd.

Kuvassa 2.6 esittää kaavion kolmen tällaisen jännitemuuntajan sisällyttämisestä kolmivaiheiseen verkkoon. Ensiö- ja päätoisiokäämit on kytketty tähtiin. Ensiökäämin nolla on maadoitettu. Kolme vaihetta ja nolla voidaan kytkeä päätoisiokäämien mittareihin ja releisiin. Ylimääräiset toisiokäämit on kytketty avoimeen kolmioon. Näistä kaikkien kolmen vaiheen vaihejännitteiden summa syötetään merkinanto- tai suojalaitteisiin.

Sen verkon normaalissa toiminnassa, johon jännitemuuntaja on kytketty, tämä vektorin summa on nolla. Tämä voidaan nähdä kuvan 1 vektorikaavioista. 2, c, jossa Ua, Vb ja Uc ovat ensiökäämiin kohdistettujen vaihejännitteiden vektorit ja Uad, Ubd ja Ucd ​​— ensiö- ja toisiolisäkäämien jännitevektorit. toisiolisäkäämien jännitteet, jotka vastaavat suuntaisesti vastaavien ensiökäämien vektoreita (sama kuin kuvassa 1, c).

Riisi. 2. Jännitemuuntaja kahdella toisiokäämillä. a - kaavio; b — sisällyttäminen kolmivaiheiseen piiriin; c — vektorikaavio

Vektorien Uad, Ubd ja Ucd ​​summa saadaan yhdistämällä ne lisäkäämien kytkentäkaavion mukaisesti, kun taas oletetaan, että sekä ensiö- että toisiojännitteiden vektorien nuolet vastaavat muuntajan käämien alkua.

Tuloksena oleva jännite 3U0 vaiheen C käämin lopun ja vaiheen A käämin alun välillä kaaviossa on nolla.

Todellisissa olosuhteissa avoimen kolmion lähdössä on yleensä mitätön epäsymmetriajännite, joka ei ylitä 2-3 % nimellisjännitteestä. Tämä epätasapaino johtuu aina läsnä olevasta toisiovaihejännitteiden pienestä epäsymmetriasta ja niiden käyrän muodon pienestä poikkeamasta siniaalisesta.

Avoimeen kolmiopiiriin syötettyjen releiden luotettavan toiminnan takaava jännite ilmenee vain maasulkutapauksissa jännitemuuntajan ensiökäämin puolella. Koska maasulkuihin liittyy virran kulku nollan läpi, tuloksena olevaa jännitettä avoimen kolmion lähdössä symmetristen komponenttien menetelmän mukaisesti kutsutaan nollasekvenssijännitteeksi ja sitä merkitään 3U0. Tässä merkinnässä numero 3 osoittaa, että tämän piirin jännite on kolmen vaiheen summa. Merkintä 3U0 viittaa myös hälytys- tai suojareleen (kuva 2.6) olevaan avoimeen kolmiokololähtöpiiriin.

Riisi. 3. Vektorikaaviot primääri- ja toisiolisäkäämien jännitteistä, joissa on yksivaiheinen maasulku: a — verkossa, jossa on maadoitettu nolla, b — verkossa, jossa on eristetty nolla.

Jänniteellä 3U0 on suurin yksivaiheisen maasulun arvo.On otettava huomioon, että jännitteen 3U0 maksimiarvo verkossa, jossa on eristetty nolla, on paljon suurempi kuin verkossa, jossa on maadoitettu nolla.

Jännitemuuntajien yleiset kytkentäkaaviot

Yksinkertaisin kaava käyttämällä yhtä yksivaiheinen jännitemuuntajaesitetty kuvassa. 1, a, käytetään moottorikaappeja käynnistettäessä ja 6-10 kV kytkentäpisteissä AVR-laitteen volttimittarin ja jännitereleen kytkemiseksi päälle.

Kuvassa 4 on kytkentäkaaviot yksivaiheisille yksikäämiisille jännitemuuntajille kolmivaiheisten toisiopiirien syöttämiseen. Kuvassa 2 esitetty kolmen tähden yksivaihemuuntajien ryhmä. 4, a käytetään eristysvalvontaan tarkoitettujen mittauslaitteiden, mittauslaitteiden ja volttimittareiden tehostamiseen 0,5-10 kV sähköasennuksissa, joissa on eristetty nolla- ja haaroittumaton verkko, joissa ei vaadita signalointia yksivaiheisen maadoituksen esiintymisestä.

"Maadoituksen" havaitsemiseksi näissä volttimittareissa on näytettävä vaiheiden ja maan välisten ensiöjännitteiden suuruus (ks. vektorikaavio kuvassa 3.6). Tätä tarkoitusta varten HV-käämien nolla on maadoitettu ja volttimittarit kytketään toisiovaihejännitteisiin.

Koska yksivaiheisissa maasulkutilanteissa jännitemuuntajat voivat olla jännitteisiä pitkäksi aikaa, niiden nimellisjännitteen on vastattava ensimmäistä verkkojännitettä. Tämän seurauksena normaalitilassa, vaihejännitteellä käytettäessä kunkin muuntajan ja siten koko ryhmän teho pienenee kerran √3. Koska piirissä ei ole maadoitettua toisiokäämiä, toisiosulakkeet asennetaan kaikkiin kolmeen vaiheeseen .

Riisi. 4.Yksivaiheisten jännitteenmittausmuuntajien, joissa on yksi toisiokäämi, kytkentäkaaviot: a — tähti-tähtipiiri sähköasennuksiin 0,5 — 10 kV eristetyllä nollalla, b — avoin kolmiopiiri sähköasennuksille 0,38 — 10 kV, c — sama sähköasennukset 6 — 35 kV, d — jännitemuuntajien mukaan 6 — 18 kV kolmiomaisen tähtikaavion mukaan synkronisten koneiden ARV-laitteiden virransyöttöä varten.

Kuvassa 4.6 ja jännitemuuntajat, jotka on suunniteltu antamaan virtaa mittauslaitteille, mittarit ja vaihejännitteeseen kytketyt releet on kytketty avoimeen kolmiopiiriin. Tämä kaavio tarjoaa symmetrisen jännitteen linjojen Uab, Ubc, U°Ca välillä käytettäessä jännitemuuntajia missä tahansa tarkkuusluokassa.

Toiminto avoin kolmiopiiri tämä on riittämätön muuntajien tehon käyttö, koska tällaisen kahden muuntajan ryhmän teho on pienempi kuin kolmen muuntajan ryhmän teho, jotka on kytketty täydelliseen kolmioon, ei 1,5 kertaa, vaan √3 kerran.

Kuvan kaavio. 4, b syötetään sähköasennusten haaroittamattomia jännitepiirejä 0,38 -10 kV, mikä mahdollistaa toisiopiirien maadoituksen asentamisen suoraan jännitemuuntajaan.

Kuvassa 2 esitetyn piirin toisiopiireissä. 4, c, sulakkeiden sijaan asennetaan kaksinapainen katkaisija, jonka laukaisussa lohkon kosketin sulkee signaalipiirin «jännitekatkos»... Toisiokäämien maadoitus suoritetaan suojassa vaihe B, joka on lisäksi maadoitettu suoraan jännitemuuntajaan vikasulakkeen kautta.Kytkin varmistaa jännitemuuntajan toisiopiirien katkaisun näkyvällä katkolla. Tätä kaaviota käytetään sähköasennuksissa 6-35 kV syötettäessä haarautuneita toisiopiirejä kahdesta tai useammasta jännitemuuntajasta.

Kuvassa 4, g jännitemuuntajat on kytketty kolmiopiirin mukaisesti - tähti, joka tarjoaa jännitteen toisiolinjalle U = 173 V, joka on tarpeen synkronisten generaattoreiden ja kompensaattoreiden automaattisten heräteohjauslaitteiden (ARV) syöttämiseen. ARV-toiminnan luotettavuuden lisäämiseksi toisiopiireihin ei asenneta sulakkeita, mikä on sallittua PUE haaroittamattomille jännitepiireille.

Katso myös: Mittausjännitemuuntajien kytkentäkaaviot