Трансформатор напряжения емкостной: Область применения и принцип действия трансформаторов напряжения

alexxlab | 24.12.1979 | 0 | Разное

Содержание

Область применения и принцип действия трансформаторов напряжения

  1. Главная
  2. Электрические аппараты
  3. Трансформаторы напряжения

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

  • уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
  • защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
  • повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
  • на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки – а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В – это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) – это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

  • напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
  • напряжение основной вторичной обмотки (100 В – для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 – однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В – однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 – однофазные в сети с изолированной нейтралью
  • число фаз (однофазные, трехфазные)
  • количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
  • класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
  • способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
  • изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Емкостный трансформатор – напряжение – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Емкостный трансформатор – напряжение

Cтраница 1


Емкостные трансформаторы напряжения поставляются заказчику в виде полностью собранных элементов.  [2]

Емкостный трансформатор напряжения 12, выполненный из емкостей, предназначен осуществлять намерение напряжения и выравнивание напряжения между двумя разрывами дугогаситель-но-го устройства.  [4]

Емкостные трансформаторы напряжения безусловно должны привести к росту переходных явлений во время коротких замыканий.  [5]

Емкостные трансформаторы напряжения в основном удовлетворяют этому требованию настолько, насколько точно рассчитана индуктивность.  [7]

Емкостный трансформатор напряжения ( ЕТН) состоит из емкостного делителя напряжения и присоединенного к нему электромагнитного согласующего устройства. Делитель напряжения состоит из двух конденсаторов, включенных последовательно.  [8]

Погрешности емкостных трансформаторов напряжения составляют примерно 3 – 5 % по напряжению и 5 по углу.  [10]

Наряду с емкостными трансформаторами напряжения в отечественной практике намечается расширить использование для некоторых случаев в качестве делителей напряжения конденсаторных вводов высокого напряжения трансформаторов и автотрансформаторов.  [11]

Основной принцип действия емкостных трансформаторов напряжения был известен давно, но они в течение долгого времени использовались лишь от случая к случаю. Современные успехи в проектировании и конструировании емкостных трансформаторов напряжения, повышении их точности действия приводят к тому, что они могут быть использованы также для высокочастотной связи и защиты. Наконец, экономические преимущества таких трансформаторов приводят к расширению области их применения, особенно в системах сверхвысокого напряжения. Мы обсудим основные принципы работы трансформаторов, которые могут быть выполнены, с точки зрения их влияния на работу современных релейных защит. Перспективы применения таких трансформаторов напряжения будут возрастать, и мы уверены, что они могут быть использованы для целей релейной защиты, не приводя к ее неправильным действиям.  [12]

В объем проверки емкостных трансформаторов напряжения типа НДЕ ( рис. 7 – 27) входят внешний осмотр элементов, проверка и испытание емкостного делителя напряжения, испытание трансформаторного устройства, измерение тока холостого хода и испытание вентильного разрядника.  [13]

На стадии предмонтажной проверки емкостных трансформаторов напряжения типа НДЕ в соответствии с требованиями Норм проводятся электрические испытания емкостного делителя напряжения, вентильного разрядника, трансформаторного устройства по методике, изложенной в гл.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Трансформаторы напряжения емкостные типа VCU на номинальное напряжение 110-750 кВ

Трансформаторы напряжения емкостные типа VCU предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и/или устройствам защиты и управления, применяются в установках переменного тока промышленной частоты номинальным напряжением от 110 до 750 кВ. 

Трансформаторы напряжения емкостные типа VCU состоят из емкостного делителя напряжения и электромагнитного устройства (ЭМУ). Делитель состоит из набора конденсаторов с бумажно-пропиленовой изоляцией обкладок, помещенных в залитый синтетическим маслом изолятор из фарфора или композитного материала, и может быть смонтирован в виде колонны из одной, двух, трех или четырех секций. ЭМУ подключается к выходу делителя и состоит из последовательно включенных компенсирующего реактора с малыми потерями и электромагнитного трансформатора. ЭМУ имеет до четырех вторичных обмоток и заключено в бак, заполненный маслом. Корпус электромагнитного устройства служит основанием для монтажа колонны делителя. Выпускаются модификации трансформаторов на разные номинальные напряжения VCU-123, VCU-245, VCU-362, VCU-525, VCU-765, которые так же отличаются значением входных емкостей делителя, величинами допустимых нагрузок во вторичной цепи, размерами и весом. На боковой части бака находится коробка вторичных выводов, крышка которой пломбируется для предотвращения несанкционированного доступа. Каждый трансформатор напряжения оснащен внешним высокочастотным (ВЧ) зажимом, расположенным на проходном изоляторе на баке электромагнитного устройства. 

Таблица основных метрологических и технических характеристик
емкостных трансформаторов напряжения VCU:
п.п.Наименование параметраЗначение параметра:
1Номинальное первичное напряжение, кВ 110/√3; 150/√3; 220/√3; 330/√3; 500/√3; 750/√3 
2Наибольшее рабочее напряжение, кВ 126; 170; 252; 363; 525; 787
3Номинальное напряжение основных вторичных обмоток, В100/√3 
4Номинальное напряжение дополнительной обмотки, В 100; 100/3 
5Класс точности основных обмоток: 0,2 – 0,5 – 1,0 – 3,0 
6Номинальная вторичная нагрузка основных обмоток, ВА от 10 до 600 
7Допустимая суммарная нагрузка для основных обмоток с сохранением требуемого класса точности 0,2:200
8Класс точности дополнительной обмотки:3Р; 6Р
9Номинальная вторичная нагрузка дополнительной обмотки,ВА от 10 до 1 200
10Предельная термическая мощность, ВАдо 2 000
11Емкость делителя, пФот 2 000 до 18 000
12Номинальная частота, Гц50
13Масса трансформатора, кгот 400 до 1 270
14Климатичское исполнение и категория размещения: У1 (-45…+45), УХЛ1 (-60…+45)
15Габаритно-установочные чертежипредоставляются после заполнениния опросного листа на трансформатор

 * возможность изготовления трансформаторов напряжения типа VСU согласно требованиям Заказчика сообщается после заполнения опросного листа.

Более подробную информацию можете найти в Заводском каталоге на трансформатор напряжения типа VСU.

Емкостные трансформаторы напряжения в коммерческом учете: надежность и стабильность параметров – Энергетика и промышленность России – № 6 (70) июнь 2006 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 6 (70) июнь 2006 года

Практическая независимость параметров емкостных трансформаторов напряжения от температуры во всем диапазоне их применения, неизменность класса точности в течение всего срока службы (более 30‑40 лет) и высокое качество позволяют применять их как для защиты, так и для коммерческого учета. А учитывая их стоимость по сравнению с индуктивными трансформаторами напряжения, их применение становится наиболее выгодным.

Примерная оценка ситуации в Северной Америке свидетельствует о том, что для классов напряжений до 245 кВ примерно 70-80% от производимых трансформаторов напряжения являются емкостными трансформаторами напряжения. Для более высоких классов напряжений используются практически только емкостные трансформаторы напряжения (95% и более).

Функционируя как трансформатор напряжения, емкостные трансформаторы напряжения обеспечивают напряжение во вторичной цепи, которое практически точно повторяет приложенное напряжение с коэффициентом деления, называемым коэффициентом трансформации. Вторичное напряжение используется для целей защиты, измерения и управления. Трансформатор должен обеспечивать надежную изоляцию от высоковольтной стороны и может использоваться при передаче информации по высоковольтным линиям (ВЧ‑связь).

Благодаря внедрению разработок последних десятилетий, использованию комбинированного диэлектрика (полипропиленовая пленка и крафт-бумага, пропитанная синтетическим маслом) и проведению соответствующих испытаний сегодняшние CVT’s могут использоваться во всех применимых диапазонах температур с требуемым уровнем надежности и точности. Как и для любой другой продукции, здесь важно выбрать изготовителя, обладающего достаточным опытом в области технологии и проектирования. В обеспечении долговременной стабильности параметров ключевую роль играет конструкция высоковольтных конденсаторов. Для сохранения коэффициента заполнения необходимо поддерживать постоянное положительное давление на конденсаторные пакеты. На это давление не должны оказывать заметного влияния ни скачки температуры, ни изменение количества масла в пакетах. Кроме того, важную роль играет соблюдение технологии сборки. Герметичное уплотнение и заполнение исключительно обработанным маслом также является обязательным для обеспечения высокой долговечности и постоянства изоляционных характеристик. Герметичное уплотнение может выдерживать все механические, электрические и температурные напряжения в течение всего срока службы оборудования который составляет более 30 лет.
Важными составляющими также являются используемые материалы и выполняемая механическая обработка. Это отражается на статистике погрешностей. В 1990 г. CIGRE опубликовало статистику отказов за период с 1975 г. по 1985 г. (CIGRE WG 23.07, Results of failure survey on high voltage instrument transformers, 1990). Проведенные подсчеты по всему миру показали, что в диапазоне напряжений от 60 кВ до 500 кВ емкостные трансформаторы напряжения надежнее, чем трансформаторы напряжения других типов. Другое исследование охватывало период с 1985 г. по 1995 г. и 131207 измерительных трансформаторов по всему миру. Интенсивность серьезных отказов емкостных трансформаторов напряжения почти вдвое ниже по сравнению с другими трансформаторами напряжения.

Еще в начале 80‑х годов существовало мнение, что CVT’s непригодны для коммерческого учета электроэнергии. Начиная с первых приборов 20‑х годов и до современного широко применяемого оборудования, емкостные трансформаторы напряжения прошли существенные этапы изменений конструкции в результате появления новых знаний, материалов и технологий. Это развитие можно разделить на две категории: прогресс в конструкции CVT’s и усовершенствование технологии изготовления высоковольтных конденсаторов. В последнее время прогресс в основном касается технологии силовых конденсаторов.

CVT’s можно классифицировать следующим образом:

1. В отношении конструкции конденсатора:

a) Конденсатор втулочного типа (намотка обкладок – цилиндрическая).

Емкостной делитель образован емкостью втулки трансформатора (или исторически конденсатор связи) и внешним или встроенным конденсатором (по выбору). Эта конструкция имеет ограничения по вторичной нагрузке и точности.

b) Разделительный конденсатор несущей частоты
Разделительный конденсатор несущей частоты используется как емкостной делитель.

2. В отношении магнитной цепи:

a) Не резонансного типа
Этот тип как таковой непригоден для применения со стандартизованными вторичными нагрузками, однако он вновь начинает использоваться в сочетании с электронным оборудованием и для измерений гармонических составляющих.

b) Резонансного типа с реактором в первичной цепи понижающего трансформатора
Этот тип пригоден для повышения точности работы CVT’s и широко используется в настоящее время.

c) Резонансного типа с реактором во вторичной цепи понижающего трансформатора.

Этот тип не используется для применения со стандартизованными вторичными нагрузками и высокой точностью. Он может использоваться для емкостных трансформаторов с конденсатором втулочного типа.

CVT’s берут свое начало от разделительного конденсатора 20‑х годов, который использовался для подачи несущего сигнала в высоковольтные линии. К нему добавлялся низковольтный конденсатор, и получавшийся в результате емкостной делитель использовался для индикации напряжения и релейной защиты. Для обеспечения работы с разумными вторичными нагрузками напряжение ответвления должно составлять несколько киловольт. Поэтому добавлялся понижающий трансформатор. Во вторичную цепь понижающего трансформатора вводился реактор с целью компенсации емкостного падения напряжения. Такой тип трансформаторов напряжения на основе разделительного конденсатора используется начиная с середины 30‑х годов. С тех пор на эту тему было несколько публикаций. Эта конструкция CVT демонстрировала стабильность и точность, достаточные для индикации напряжения и релейной защиты. Для синхронизации можно было использовать конденсатор втулочного типа. Интересно, что уже в 30‑х годах были подтверждены экономические преимущества применения емкостных трансформаторов для системных напряжений выше 123 кВ. С точки зрения надежности емкостные и индуктивные трансформаторы считались идентичными. Начиная с 40‑х и до 70‑х годов проводились интенсивные исследования, и было опубликовано много статей. Причиной этого был переход на более высоковольтные классы (от 362 кВ до 800 кВ) линий электропередачи в развитых странах. Сопряжение сетей создает необходимость измерений на этом высоком уровне напряжений. Экономические преимущества CVT’s по сравнению с индуктивными трансформаторами напряжения на этих уровнях напряжений стимулировали разработку CVT’s для измерительных применений.

Основные улучшения конструкции были связаны с перемещением компенсирующего реактора в первичную цепь понижающего трансформатора, повышением емкости батареи конденсаторов и напряжения ответвления. Низковольтный конденсатор стал составной частью батареи конденсаторов. На протяжении многих лет были успешно разработаны различные стратегии подавления феррорезонанса. Все это приводило к повышению точности измерений с помощью CVT’s.

Современный CVT состоит из емкостного делителя, который понижает напряжение линии электропередачи до уровня 10‑20 кВ; компенсирующего реактора для компенсации емкостного падения напряжения и понижающего трансформатора со стандартным вторичным напряжением, обеспечивающим разумные вторичные нагрузки.

Демпфирующая цепь предоттвращает феррорезонанс во вторичной цепи.

В 70‑х годах коммунальные службы Северной Америки провели обширное исследование с целью сбора данных, подтверждающих способность CVT’s сохранять точность измерений без периодической проверки (калибровки). На тот момент времени конструкция не была достаточно совершенной, что вызывало вполне обоснованные сомнения. Основное беспокойство было связано с:

1) влиянием температуры, окружающих элементов и срока службы

2) отсутствием явных признаков неисправности при коротком замыкании отдельных конденсаторов

3) отсутствием подтвержденной точности и стабильности.

Это сравнительное исследование показало, что лучшая фирма-изготовитель в Северной Америке способна выпускать трансформаторы класса точности 0.3 (ANSI) с вторичной нагрузкой 400 ВА и продемонстрировала оборудование на напряжение 170 кВ и 500 кВ, обеспечивающее требуемую точность при изменениях температуры, частоты и уровня загрязнения.

Даже при использовании бумажно-масляной изоляции с минеральным маслом конструкция позволяла выполнять требования класса точности. Батарея конденсаторов и емкость ответвления имели аналогичную конструкцию и размещались в одном кожухе. Коэффициент делителя будет оставаться постоянным при идентичных температурных коэффициентах и общем температурном дрейфе. Равномерное распределение внутреннего нагрева масла обеспечивает дополнительные преимущества конструкции. Эффект расстройки из‑за изменения емкости и уходов фазового угла в результате изменения тангенса угла диэлектрических потерь был намного меньше диапазона, допустимого для класса точности 0.3 (ANSI).

Сильный дождь, туман или загрязнение поверхности фарфорового изолятора могут вызывать токи утечки и приводить к погрешностям выходного сигнала емкостного делителя. Это влияние может быть ограничено выбором формы фарфорового изолятора, повышением емкости и напряжения ответвления. Испытания показывают, что даже под дождем с интенсивностью 300 мм/ч и очень низким удельным сопротивлением характеристика погрешности смещается на очень малую величину. Даже обматывание более 30% поверхности изолятора сверху или снизу алюминиевой фольгой не приводит к выходу трансформатора за пределы его класса точности.

Изменение точности в результате старения должно устраняться выбором параметров конструкции и методов изготовления трансформатора. Старение может возникать в результате:

1) Механической неустойчивости

Изменение размеров конденсаторных пакетов вызывает изменение емкости.

Для устранения этого эффекта конденсаторные пакеты должны закрепляться под давлением. Крепеж не должен выполняться из материала с низким коэффициентом температурного расширения.

2) Химической реакции

Внутренние примеси вызывают изменение диэлектрической проницаемости или повреждение конденсаторного рулона.

Изготовители признали, что при использовании бумажно-масляной изоляции с минеральным маслом напряженность электрического поля необходимо существенно снижать по сравнению с силовыми конденсаторами во избежание возникновения опасных разрядов и их побочных продуктов. Оборудование должно быть надежно герметизировано.

Все конструктивные проблемы трансформатора и реактора можно было считать решенными. Конструкция реактора предусматривала отсутствие влияния температуры и вибрации на величину зазора. Особое внимание должно было уделяться областям полюсных наконечников и их расположению. Более того, конструкция сердечника должна была тщательно разрабатываться и изготавливаться с использованием надлежащей технологии.

Дальнейшие улучшения были возможны только за счет усовершенствования технологии изготовления конденсаторов.

Во второй половине 70‑х годов ведущая европейская фирма-изготовитель внедрила CVT’s класса точности 0.2 с вторичной нагрузкой 100 ВА для системных напряжений до 800 кВ. Характеристики были подтверждены на испытаниях 420 кВ трансформатора, проведенных независимой лабораторией (PTB), обладающей государственным сертификатом, а также опытом эксплуатации. Основные проблемы были связаны с паразитной емкостью, током утечки, рабочим диапазоном температур и долговременной стабильностью. При использовании CVT’s с напряжением 800 кВ для измерений с высокой точностью особое внимание должно уделяться паразитной емкости и токам утечки.

Паразитная емкость. Испытания были проведены в цилиндрической камере диаметром 6,6 м, предназначенной для климатических испытаний. Влияние стенок камеры на коэффициент трансформации составило всего 0,06%.

Диапазон температур. Испытания показали, что при изменении температуры от – 30°C до +45°C максимальный уход коэффициента трансформации составил 0,05%, а сдвига фаз 1,5 минуты.

Долговременная стабильность. Показания CVT сравнивались с показаниями трансформатора напряжения на протяжении примерно трех лет. Изменения погрешностей коэффициента трансформации и фазового угла для емкостного и индуктивного трансформатора напряжения лежали в одном диапазоне. Даже в зимние и летние дни отклонения составляли малую долю от требований класса точности 0.2. Для достижения таких характеристик требуется тщательная разработка конструкции CVT. Хорошие конструкции лучших поставщиков доказали долговременную стабильность в процессе эксплуатации.

Первым из широко распространенных диэлектриков для высоковольтных конденсаторов явилась бумага, пропитанная минеральным маслом. Было доказано, что твердый парафин и вазелин непригодны для высоковольтных применений. Этот вывод основывался на работоспособности, эффективности и опыте эксплуатации. Конденсаторы имеют твердые слои алюминиевой фольги, проложенные бумагой. Вскоре укладку материалов в пачку заменили намоткой. Соединения выполнялись введением отводов по длине электрода. Масло служило диэлектрической и охлаждающей средой. В тридцатые годы стали доступны синтетические хлорированные масла. Более высокая диэлектрическая проницаемость позволила радикально уменьшить размеры и объем масла. Однако конструкцию пришлось изменить, уменьшив расстояние между активными элементами и корпусом и обеспечив адекватный отвод тепла. Дальнейшее улучшение хлорированных масел и замена тряпичной бумаги на бумагу из древесной пульпы (крафт-бумагу) позволили еще значительнее уменьшить размеры и повысить надежность. Однако в семидесятые годы полихлорированные бифенилы (PCB) были запрещены во многих странах по соображениям охраны окружающей среды. С целью снижения диэлектрических потерь была проведена большая работа по уменьшению толщины бумаги, количества наколов, ионных примесей в виде натрия, калия и смесей. Температурная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь имеет форму седла, при этом меньшие потери при повышенной температуре дают возможность вводить более высокие нагрузки. Рабочая часть всегда остается в виде «масло/бумага». Рабочая часть не только определяет допустимые рабочие нагрузки, но также определяет срок службы. Тангенс угла диэлектрических потерь влияет на внутреннюю рабочую температуру конденсатора.

Несмотря на отработку конструкции и использование бумаги с низкой плотностью случаи температурных отказов или неисправностей CVT повторялись, особенно в жарком климате. Причинами могли быть неподходящая конструкция, повышенное содержание примесей в материалах или низкое качество изготовления. Повышенное содержание примесей в материалах может приводить к значительному сокращению срока службы, потери имеют ионную природу и поэтому зависят от температуры. Пример этому был представлен в 1990 г. Устройства класса напряжения 138 кВ и 330 кВ претерпевали температурные уходы параметров в Австралии после 7‑10 лет службы. Причиной отказа был температурный уход параметров из‑за повышенного тангенса диэлектрических потерь. Другой случай произошел в Таиланде в 1989 г. После года эксплуатации при проверке тепловизором трансформаторов класса напряжения 115 кВ и 230 кВ был обнаружен подъем температуры. Перегрев был вызван олеамидом, содержавшимся в бумаге. Олеамид является компонентом, используемым только для деловой бумаги. Эти случаи связаны с технологией, предшествующей восьмидесятым годам, и их не следует использовать в дальнейшем, чтобы характеризовать CVT. Недостатком бумажно-масляной изоляции, используемой для CVT, была температурная зависимость емкости и тангенса угла диэлектрических потерь. Обе зависимости оказывают влияние на коэффициент деления емкостного делителя и, следовательно, на точность. Коэффициент мощности может меняться в 4 раза в диапазоне от – 50°C до +50°C, а емкость – на 2‑6% в том же диапазоне температур.

В силовых конденсаторах в семидесятые годы стали использоваться смешанные диэлектрики. Цельнобумажные диэлектрики были заменены чередующимися слоями бумаги и полипропиленовой (PP) пленки. Пленка может выдерживать более высокие напряженности электрического поля, чем бумага, и имеет более низкие диэлектрические потери. Это компенсируется более низкой диэлектрической проницаемостью. Бумага действует как фитиль для жидкого пропитывающего вещества и, по замыслу, преодолевает ионизацию, возникающую в случае использования только пластиковых пленок. Что касается термических, химических, относящихся к пропитывающему веществу, и экономических соображений, наибольшую важность приобретает двухосно ориентированная полипропиленовая пленка. Изначально использовалась комбинация двух слоев бумаги и одного слоя пленки. Но с пониманием того, что пропитывающая жидкость проникает также и в пленку и что имеется пленка с текстурированной (т. е. замутненной) стороной, стала использоваться комбинация «алюминиевая фольга – пленка – бумага – пленка – фольга». Диэлектрические потери в такой системе составляют четверть от потерь в бумажно-масляной конструкции. Бумажно-масляные конденсаторы имеют ограничения как по температуре, так и по градиенту напряжения. Следовательно, конструктивные ограничения в отношении диэлектрических потерь устранены. Более низкая, чем у бумаги, проницаемость полипропилена является преимуществом в смешанных диэлектриках, где напряженность электрического поля обратно пропорциональна диэлектрической постоянной. Таким образом, более электрически прочная пленка подвергается более высокой электрической нагрузке, чем бумага. Характеристики частичного разряда более благоприятны для бумажно-масляной изоляции. Характеристики образования пузырьков схожи, однако после образования их интенсивность значительно снижается. Ключевой характеристикой для применения в CVT является изменение емкости от температуры. Поскольку тепловое расширение бумаги и пленки противоположно, может быть сконструирован смешанный диэлектрик со значительно меньшей температурной зависимостью по сравнению с бумажно-масляной изоляцией. В отношении двух ключевых характеристик – температурных зависимостей емкости и тангенса угла диэлектрических потерь – смешанный диэлектрик показывает изменение емкости 0,65% от – 50°C до +50°C и изменение коэффициента мощности в 1,5 раза. Дальнейшими улучшениями являются ожидаемый срок службы и стабильность тангенса угла диэлектрических потерь.

Большая работа была также проведена по пропитывающей жидкости, в особенности после запрета PCB. Главными характеристиками являлись газовыделение и взаимодействие с пленкой. Коэффициент газовыделения соотносится со стойкостью к перенапряжениям. Важными факторами являются насыщение, разбухание и растворимость пленки. В результате были разработаны синтетические жидкости, превосходящие PCB. Современные синтетические жидкости типа SAS 40 сочетают высокую ароматичность с очень низкой вязкостью при низких температурах. Это обеспечивает хорошие характеристики частичного разряда как при низких, так и при высоких температурах.

В восьмидесятые годы был накоплен достаточный опыт в области конструирования, материалов и технологии для успешного применения смешанных диэлектриков в CVT. Чтобы понять задержку по времени, следует поразмышлять о первичных требованиях к измерительным трансформаторам как о надежности, отнесенной к цене и электрическим потерям.

Растущая стоимость энергии мотивировала в конце семидесятых разработку цельнопленочной конструкции. Она была более затратной из‑за применения тех же расчетных нагрузок при более низкой диэлектрической постоянной. При использовании тисненого алюминия и замутненной пленки бумажный фитиль мог быть исключен. Большая работа была проведена с целью повышения допустимого градиента напряжения, особенно на краях алюминиевого электрода. Другая работа была посвящена металлизированным пленкам, герметизированным конденсаторам и улучшению технологии. Было установлено, что однородный коэффициент заполнения (слои масла в рулоне конденсатора) является необходимым условием оптимальных характеристик конденсатора. Эта технология включена только для полноты. В настоящее время применение технологии для CVT ограничено или не дает преимуществ при данных обстоятельствах. Как указано выше, очень важно минимизировать зависимость емкости от температуры, это лучше всего достигается при использовании смешанного диэлектрика. Для CVT нет экономической необходимости минимизировать потери в цепи. Требования к емкости могут быть удовлетворены внутри пространства, требуемого механической прочностью изоляционного столба и разрядным промежутком. Поэтому электрическая нагрузка может поддерживаться на низком уровне и теоретический срок службы изоляции намного превышает ожидаемые 30‑50 лет. В добавление, это оставляет широкие рамки для устойчивости материалов и производства. Бумажный клин ускоряет цикл пропитки и помогает в определении коэффициента заполнения.

Правильно выбранная конструкция и типовые испытания лишь отчасти гарантируют высокое качество оборудования. Только строгие контрольные испытания могут обеспечить качество такой сложной конструкции, как CVT. Между тем, периодические измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь, экстраполированные испытания на срок службы (испытания на выдерживаемое напряжение на промышленной частоте), измерение частичных разрядов и импульсные испытания должны являться частью контрольных высоковольтных испытаний. Это требует тщательного отбора материалов и квалификации персонала. Главным шагом в этом отношении стало появление в конце 70‑х «мостовой балансной системы детекторов» (Balanced Bridge Detector System) Вместо измерений коронного разряда измерителем интенсивности шума (который мог быть вызван крепежом внутреннего диэлектрика) изготовитель приобретал возможность испытать диэлектрик с высокой чувствительностью. Другими важными испытаниями являются контрольные импульсные испытания. Отказы при испытаниях, которые были вызваны пробоями рулонов, обычно происходят на импульсных испытаниях. Ускоренные испытания на срок службы не дают информации о качестве продукции.

CVT являются жизнеспособной альтернативой индуктивным трансформаторам напряжения и явно доминируют на рынке Северной Америки. Преимущества в конструкции, материалах и промышленной технологии делают оборудование пригодным для серийного применения. Кроме особенностей, которые должны быть учтены при применении, например, точность воспроизведения переходных процессов и возможность феррорезонанса во вторичной цепи, устройство имеет следующие преимущества: более низкая цена, особенно при высоких уровнях напряжения, отсутствие феррорезонанса системы, простота транспортировки и установки, способность выдерживать короткие замыкания во вторичной цепи в течение длительного времени, способность выдерживать высокие перенапряжения, улучшение изоляционных характеристик подстанций и применение как ВЧ носителя. Проблемы и сомнения, возникшие в отношении их применения, часто носят исторический характер. Современная конструкция доказала свою пригодность начиная с 80‑х годов.

Антирезонансные индуктивные и емкостные трансформаторы напряжения

В современных электросетях с глухозаземленной нейтралью от 110 кВ используются и антирезонансные индуктивные и емкостные трансформаторы напряжения. В нашей статье мы сравним их технические характеристики на примере трансформаторов серии НАМИ 110-220-330 кВ производства Раменского электротехнического завода.

Один из важнейших показателей качества работы является стабильность класса точности, необходимая для коммерческого учета энергии (при этом класс точности требуется не ниже 0,2 вне зависимости от изменений условий эксплуатации). У индуктивных трансформаторов НАМИ на изменение погрешности влияет значение вторичной нагрузки, так как погрешности определяются соотношением чисел витков обмоток и отклонения от номинального коэффициента трансформации у трансформатора под нагрузкой, вызванные изменениями внешней температуры, колебаниями напряжения и частоты, проявляются незначительно.

В то же время стабилизировать погрешность в емкостных трансформаторах представляется задачей более трудоемкой. Дело в том, что помимо понижающего индуктивного трансформатора в электромагнитное устройство встроен еще и емкостной делитель в качестве предварительной ступени снижения напряжения. Его коэффициент деления определяется отношением емкостей верхнего и нижнего плечей и очень сильно зависит от температуры конденсаторов. При этом сами конденсаторы плечей имеют различные удельные показатели, различно нагреваются во время работы и по-разному изменяют свои емкостные характеристики. Для того, чтобы исключить зависимость величины емкостей от температуры окружающей среды (в диапазоне от -60 до +45°С), необходима дорогостоящая доработка конструкции.

В емкостных трансформаторах напряжения сопротивление емкостного делителя компенсируется в электромагнитном устройстве индуктивным сопротивлением реактора, настраиваемом на заводе-изготовителе в резонанс при номинальной частоте 50 Гц. С изменением частоты напряжения заводская резонансная настройка нарушается и возникает дополнительная погрешность, пропорциональная отклонению частоты. Нагрузочная способность емкостных трансформаторов напряжения существенно хуже индуктивных, поэтому и предельные мощности и мощности в низших классах точности у емкостных трансформаторов, как правило, в 1,5-2 раза ниже индуктивных.

Еще один важный показатель качества – это корректная передача информации для устройств релейной защиты в переходных процессах. Сейчас различают три вида переходных процессов, регламентируемых ГОСТ 1983-89 (Трансформаторы напряжения. Общие технические условия.), а именно: предел остаточного вторичного напряжения при внезапных коротких замыканиях в первичной сети не должен быть выше 10% в течение одного периода промышленной частоты. 10% – это значительная погрешность, которая не может не сказаться на работе дистанционных устройств релейной защиты. Феррорезонанс, возникающий при коротком замыкании во вторичной цепи, вызывает превышение значений вторичного напряжения, которое должно снизиться до 10% за время порядка 10 периодов промышленной частоты. При этом превышение напряжение во время подавления самого процесса феррорезонанса никак не регламентируется и, как показывает практика, может в два раза превышать значение рабочего напряжения. Этот факт необходимо принимать во внимание при настройке защит от повышения напряжения. Кроме того, необходимо учитывать ложные повышения напряжения, величина которых может превышать 50% при включении емкостных трансформаторов толчком под рабочее напряжение. Время затухания этих процессов также не регламентируется и исчисляется десятками полупериодов промышленной частоты.

Частота переходных процессов в индуктивных трансформаторах напряжения составляет сотни и тысячи Герц, поэтому они затухают в течение десятых долей полупериода промышленной частоты и практически не влияют на работу устройств релейной защиты. В свою очередь, емкостных трансформаторах переходные процессы носят длительный характер, что вызвано нелинейными низкочастотными колебаниями разряда емкости делителя через индуктивность намагничивания понижающего трансформатора или реактора. Именно поэтому емкостные трансформаторы значительно уступают индуктивным в рамках процесса корректной передачи информации на устройства релейной защиты в переходных процессах.

Немаловажный показатель качества – это пожаро- и взрывобезопасность трансформатора. Необходимо отметить, что в этом отношении оба типа трансформаторов напряжения равноценны: их наполнителем может служить масло, смесь песка и масла, газ, при этом внешняя изоляция бывает как фарфоровой, так и полимерной с различной длиной пути утечки. Здесь важным аспектом становится следующий фактор: для низких классов напряжения выгоднее использовать индуктивные трансформаторы напряжения.

Дело в том, что в емкостных трансформаторах всех классов напряжения электромагнитное устройство и нижнее плечо емкостного делителя практически одинаковы. Различаются верхние плечи делителя, но емкостной ток делителя остается неизменным. Однако с ростом номинальных напряжений увеличивается и высота колонны конденсаторов, при этом ее механическая прочность уменьшается. Переход на конденсаторы с увеличенным диаметром изоляционной покрышки влечет за собой некоторое удорожание конструкции, но доля электромагнитного устройства в общей стоимости трансформатора в этом случае снижается.

В индуктивным трансформаторах противоположная ситуация: с ростом номинальных напряжений конструкция непропорционально усложняется, увеличивается число ступеней в каскаде, возникают трудности с обеспечением достаточной мощности в требуемых классах точности и выравниванием импульсных напряжений по ступеням каскада. Именно потому серия антирезонансных трансформаторов напряжения НАМИ ограничивается классом напряжения 500 кВ включительно.

Подытожим наше сравнение. Индуктивные анирезонансные трансформаторы напряжения серии НАМИ отличаются от емкостных:

стабильностью в наивысших классах точности
меньшими погрешностями в переходных процессах
большей нагрузочной способностью
выгодным соотношением цена/качество

Конструкторское бюро АО «Раменский электротехнический завод Энергия» разработало антирезонансные трансформаторы напряжения серии НАМИ напряжением 6-330 кВ в 90-х годах прошлого века. По своим техническим характеристикам, надежности, долговечности и безопасности эксплуатации они соответствуют самым высоким требованиям современной энергетики. На сегодняшний день в номенклатуре РЭТЗ Энергия присутствуют следующие виды антирезонансных трансформаторов серии НАМИ:

НАМИ-10(6)-95 УХЛ2 – антиферрорезонансный трехфазный трансформатор напряжения для контроля изоляции и учета электрической энергии в сетях 10(6) кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Устойчив как к феррорезонансу, так и к длительным однофазным замыканиям сети на землю через перемежающуюся дугу.

НАМИ-10-95 выгодно отличается от всех производимых в России трансформаторов напряжения (НТМИ-10, НАМИТ-10-2, НАМИ-10, ЗНОЛ-10) тем, что имеет симметричную схему соединения обмоток, не требует включения дополнительных резисторов в схему или специальных реле для определения наличия феррорезонанса и переключения схемы соединения обмоток.

НАМИ-35 УХЛ1 – антиферрорезонансный трехфазный трансформатор напряжения. Является полным аналогом НАМИ-10-95 по свои преимуществам и техническим характеристикам для сетей 35 кВ.

НАМИ-110 УХЛ1 – однофазный антиферрорезонансный некаскадный трансформатор напряжения индуктивного типа. Выгодно отличается от распространенного трансформатора НКФ-110 за счет меньшей массы, наличия земляной релейной защиты и защиты внутренней изоляции посредством многообъемного масляного затвора (вместо силикагелевого патрона у НКФ-110), увеличением на 40% (до 560 ВА) мощности в классе точности 0,5, а также наличием класса точности 0,2 при номинальной мощности 200 ВА и обеспечением класса точности 3,0 при одномоментной нагрузке основной и дополнительной обмоток по 1200 ВА на каждой из них. НАМИ-110 имеет несколько типов исполнений с различным количеством обмоток, классов точности и номинальной мощности (по запросу).

НАМИ-220 УХЛ1 – антиферрорезонансный однофазный двухступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. Выгодно отличается от распространенного НКФ-220 благодаря наличию антиферрорезонансности и защиты внутренней изоляции посредством многообъемного масляного затвора (вместо силикагелевого патрона у НКФ-220). НАМИ-220 также имеет несколько типов исполнений с различным количеством обмоток, классов точности и номинальной мощности (по запросу).

НАМИ-330 УХЛ1 – антиферрорезонансный трехступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. По конструкции ступеней и отличительным особенностям аналогичен НАМИ-220 УХЛ1.

НАМИ-500 УХЛ1 – антиферрорезонансный трехступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. По конструкции ступеней и отличительным особенностям аналогичен НАМИ-220 УХЛ1.

Компания ЭнергоНова является официальным представителем ОАО «Раменский электротехнический завод Энергия» и имеет все полномочия для поставки оборудования, производимого ОАО «РЭТЗ Энергия». На все поставленное нами оборудование распространяются гарантии производителя.

1.4 Ёмкостные трансформаторы напряжения

Электромагнитные измерительные ТН для высоких первичных напряжений получаются громоздкими и дорогими. Особые трудности возникают при выполнении их внутренней изоляции. Поэтому для первичных напряжений 110кВ, 150кВ, 220кВ и 330кВ измерительные ТН выполняются многоступенчатыми каскадного типа. В таких трансформаторах всё напряжение сети равномерно распределяется между двумя, – тремя отдельными каскадами.

В сетях с номинальным напряжением 500кВ и выше для питания устройств РЗ применяются ёмкостные делители напряжения совместно с электромагнитными ТН.

Если между фазным проводом линии электропередачи и землёй включить последовательно два конденсатора (две группы конденсаторов) С1 и С2 (рисунок 1.7), то фазное напряжение линии U1ф распределится между конденсаторами обратнопропорционально их ёмкостям

(1.14)

Здесь С1 <<C2.

Рисунок 1.7 Ёмкостный измерительный ТН

Обычно ёмкости конденсаторов С1 и С2 выбираются таким образом, чтобы при номинальном фазном напряжении линии U1ф,ном напряжение на конденсаторе С2 составляло (0,05 ÷ 0,1) U1ф,ном. Если к конденсатору С2 подключить первичную обмотку трансформатора, то напряжение на его вторичной обмотке U2 будет пропорционально фазному напряжению линии с учётом соотношения ёмкостей С1 и С2.

Ёмкостное сопротивление участка фаза-земля (рисунок 1.7) равно

(1.15)

Ток, проходящий через ёмкостный делитель

(1.16)

Напряжение на конденсаторе С2 равно

(1.17)

С учётом коэффициента трансформации КU

(1.18)

При отсутствии нагрузки (вторичная цепь ТН разомкнута) напряжение U2 совпадает по фазе с напряжениями U1 и U. При подключении к ТН обмоток реле искажается как величина вторичного напряжения, так и его фаза относительно первичного напряжения, что обусловливает возрастание погрешностей fU и δ.

Для уменьшения погрешностей в работе ёмкостного ТН принимаются дополнительные меры – применяется компенсирующее устройство (рисунок 1.8), состоящее из дросселя L и дополнительного конденсатора С3. Соответствующим подбором их параметров и ограничением нагрузки (уменьшением потребляемой мощности подключённых реле) можно с достаточной точностью обеспечить пропорциональность и совпадение по фазе напряжений U2 и U1.

Рисунок 1.8 Упрощённая схема ёмкостного ТН с коррекцией

Другими словами компенсирующее устройство позволяет уменьшить угловую погрешность δ и погрешность по напряжению ΔU (fU). Существенным недостатком ёмкостных делителей напряжения является их относительно небольшая мощность (порядка 100 ÷ 150 В∙А), что может ограничивать количество подключённых реле.

1.5 Работа измерительных трансформаторов напряжения в переходных режимах

Для трансформаторов напряжения , используемых в устройствах РЗ, необходимо рассматривать ряд переходных режимов их работы. К таким режимам относятся:

  1. первые периоды колебаний токов и напряжений после возникновения короткого замыкания (КЗ) в защищаемом элементе, когда переходные первичные токи КЗ могут содержать периодические и затухающие апериодические слагающие;

  2. включение измерительного ТН под напряжение или его работа в цикле автоматического повторного включения (АПВ) шин и линий.

Переходные процессы и соответствующие им вторичные напряжения у электромагнитных и ёмкостных ТН существенно различаются. Опыт эксплуатации и исследования режимов работы электромагнитных ТН дают возможность сделать следующие выводы:

  1. переходный процесс в ТН, имеющий место при КЗ без апериодической слагающей в остаточном первичном напряжении U1,ост, характеризуется возникновением во вторичном напряжении весьма малой свободной апериодической слагающей, при этом ТН работает без существенных погрешностей; наличие в первичном токе КЗ и в остаточном первичном напряжении апериодических слагающих приводит к дополнительному намагничиванию сердечника ТН. Однако, возрастание индукции в сердечнике трансформатора не приводит к существенному возрастанию погрешностей в работе ТН и искажению формы кривой и2 (t) в отличие от измерительных трансформаторов тока, работающих в переходных режимах с большим содержанием апериодических слагающих. Другими словами, переходный процесс в измерительном ТН протекает «мягче», чем в измерительном ТТ;

  2. бросок намагничивающего тока (БНТ), проходящий через первичную обмотку измерительного ТН в момент включения его под напряжение, из-за большого активного сопротивления первичной обмотки быстро затухает (практически в течение нескольких полупериодов основной гармоникии1 ) и на работу даже быстродействующих релейных защит влияет мало.

Примечание. В отличие от измерительных ТН в силовых трансформаторах БНТ, возникающий при включении их под напряжение, затухает весьма продолжительное время (до 15 ÷ 20 периодов промышленной частоты).

Из первого и второго выводов следует, что при КЗ в защищаемом элементе (а также в некоторых других режимах работы ТН) электромагнитные трансформаторы напряжения работают с приемлемой точностью, т.е. они без особого искажения трансформируют основную гармонику первичного напряжения, обычно используемую для обеспечения действия устройства РЗ.

Анализ работы ёмкостных ТН в переходных режимах свидетельствует о том, что наличие ёмкостей, а также дополнительных компенсирующих индуктивностей (дросселя L, реактора LR) приводит к затягиванию по времени переходного процесса в трансформаторе, что, в свою очередь, обусловливает появление недопустимых устойчивых ферромагнитных перенапряжений. Последние, как показывает опыт эксплуатации ёмкостных ТН, могут быть причиной выхода из строя ТН. Поэтому для подавления ферромагнитных колебаний и сокращения времени их существования принимаются различные меры (например, подключение к зажимам вторичной обмотки балластного сопротивления).

При близких КЗ в защищаемой сети, когда фазное напряжение U на ёмкостном делителе быстро снижается в пределе до нуля, вторичное напряжение U2 снижается медленнее, так как требуется время для рассеивания энергии, запасённой во время нормальной работы (до возникновения КЗ) во всех реактивных элементах ёмкостного ТН. Некоторые измерительные органы релейных защит (особенно быстродействующих защит) могут при этом работать неправильно. Поэтому согласно требованию МЭК остаточное вторичное напряжение через 0,02с после снижения фазного первичного напряжения до нуля не должно превышать 10% от U2 ном.

ЕМКОСТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ОТ 110 ДО 750 кВ ТИПА VCU

Место применения 

Трансформаторы напряжения емкостного типа используют как масштабные преобразователи напряжения, а также для подачи стандартных, годных к использованию напряжений в различных установках для мониторинга, измерения и защиты и, в тоже время, для изоляции защитного и измерительного оборудования от высокого напряжения системы. Их также используют для обеспечения высокочастотной связи в электрических системах. 

Исполнение

  • Uном: от 110 до 750 кВ
  • До 6 вторичных обмоток
  • Все измерительные и защитные классы точности с отличной устойчивостью к переходным режимам сети
  • Герметическая система компенсации расширения масла сильфоном из нержавейки
  • Оснастка для поддерживания высокочастотной связи

Конструкция

Бумажная изоляция электромагнитного устройства проходит осушку в высоком вакууме и пропитывается высоко ингибированным, дегазированным и осушенным минеральным маслом.
Бак сделан из алюминиевого сплава или высококачественной стали, которая защищается горячим оцинкованием и дополнительно перекрашивается для долговременной стойкости к коррозии.
На корпусе электромагнитного устройства установлена коробка вторичных зажимов, вместе с другими принадлежностями, такими как маслоуказатель, обозначающие щитки, клапан для взятия пробы масла, ушки для подъема, зажимы для заземления.

Оборудование для высокочастотной связи

Каждый трансформатор напряжения емкостного типа оснащен внешним высокочастотным (ВЧ) зажимом, расположенным на проходном изоляторе на баке электромагнитного устройства. Этот зажим позволяет использовать каждый емкостной трансформатор напряжения как конденсатор связи на любом этапе эксплуатации.
На заказ, ВЧ зажим может быть размещен и в коробке вторичных зажимов. Кроме того, оборудование для ВЧ связи (катушка утечки, разрядник, заземляющий нож) также можно поместить в коробку вторичных зажимов.

Основные технические и метрологические характеристики

ХарактеристикиVCU-123VCU-170VCU-245VCU-362VCU-525VCU-765
Наибольшее рабочее напряжение, кВ126170252363525787
Класс напряжения, кВ110170220330500750
Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ110/√3170/√4220/√3330/√3500/√3750/√3
Номинальное напряжение основных вторичных обмоток, В100 /√3 или 110 /√3;
Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В100 или 110 или 100 / 3 или 110 / 3
Количество вторичных обмоток: основных1 или 2
                                                          дополнительных1
Класс точности основной вторичной обмотки для измерений / в классе точности 0,2 в классе точности 0,5 в классе точности 1,0
Номинальная нагрузка a1 – x1 50 или 100 или 200 ВА 50 или 100 или 200 ВА 100 или 200 или 300 ВА
Класс точности обмотки для защиты / Ном. Нагрузка aд – хдв классе точности 3Р
100 или 200 или 400 или 600 ВА
Класс точности обмотки для учета электроэнергии / Ном. нагрузка a2 – x2в классе точности 0,2
30 или 50 или 100 ВА или 200 ВА
Допустимая суммарная нагрузкa для основных обмоток с сохранением требуемых классов точности 0,2: 200 ВА
Номинальная частота, Гц50
Диапазон рабочих значений температуры, ˚Сот -60; -45; -35 до +40
Диапазон значений температуры при транспортировании, ˚Сот -45 до +50

 Стандартные габаритно-установочные размеры

Тип                 Класс напряженияНом. емкостьВысота трансформатораМасса трансформатораМасса масла (ЕД+ЭМУ)Размеры для фиксацииУд. длина пути утечки мин.
кВпФммкгкгмммм
VCU-1231108800180031510+40470×4703075
14700185033515+40470×4703075
VCU-1701706300227035014+40470×4704250
VCU-2452204400304544020+40470×4706125
7400316548030+40470×4706125
VCU-3623305300392055042+40470×4709050
7000392561055+40470×4709050
VCU-5255003500537073560+40470×47011820
4650537075575+40470×47011820
6000537086098+40470×47011820
VCU-765750300064851110105+60530×53017710

Указанные величины относятся к нашим стандартным исполнениям емкостных трансформаторов с фарфоровыми изоляторами.
Трансформаторы с другими величинами доступны на заказ. Конечные размеры и массы трансформаторов зависят от конкретных электрических, механических характеристик и параметров окружающей среды, указываемых в запросе клиента.

 

Что такое емкостный трансформатор напряжения (CVT)? – Определение, необходимость и работа

Определение: Емкостной трансформатор напряжения понижает входные сигналы высокого напряжения и выдает сигналы низкого напряжения, которые можно легко измерить с помощью измерительного прибора. Емкостной трансформатор напряжения (CVT) также называется емкостным трансформатором напряжения

.

Емкостной делитель потенциала, индуктивный элемент и вспомогательный трансформатор являются тремя основными частями емкостного трансформатора потенциала.

Зачем нужен вариатор?

Для измерения высокого напряжения (выше 100 кВ) требуется трансформатор с высокой изоляцией. Трансформатор с высокой изоляцией стоит довольно дорого по сравнению с обычным трансформатором. Для снижения стоимости в системе используется емкостной трансформатор напряжения. Вариатор дешев, и по своим характеристикам не намного уступает высокоизолированному трансформатору.

Рабочий емкостный трансформатор напряжения

Емкостной делитель потенциала используется в сочетании со вспомогательным трансформатором и индуктивным элементом.Емкостной делитель потенциала понижает сигналы сверхвысокого напряжения до сигнала низкого напряжения. Выходное напряжение емкостного трансформатора потенциала дополнительно понижается с помощью вспомогательного трансформатора.

Рассмотрим принципиальную схему емкостного трансформатора потенциала.

Конденсатор или делитель потенциала помещается поперек линии, напряжение которой используется для измерения или регулирования. Пусть C 1 и C 2 будут конденсаторами, размещенными поперек линий передачи.Выход делителя потенциала действует как вход вспомогательного трансформатора.

Конденсатор, расположенный рядом с землей, имеет большую емкость по сравнению с конденсатором, размещенным рядом с линией передачи. Высокое значение емкости означает, что полное сопротивление этой части делителя потенциала становится низким. Таким образом, на вспомогательный трансформатор поступают низкие напряжения. Вспомогательный трансформатор дополнительно снижает напряжение.

N 1 и N 2 – это количество витков на первичной и вторичной обмотках трансформатора.Измеритель, используемый для измерения низкого значения напряжения, является резистивным, а делитель потенциала – емкостным. Таким образом, происходит фазовый сдвиг, и это влияет на выходной сигнал. Чтобы решить эту проблему, индуктивность включается последовательно со вспомогательным трансформатором.

Эта индуктивность L состоит из потока рассеяния вспомогательной обмотки вспомогательного трансформатора. Значение индуктивности указано как значение индуктивности регулируемое. Индуктивность компенсирует падения напряжения, возникающие в трансформаторе из-за уменьшения тока от делителя потенциала.Но на практике компенсация невозможна из-за потерь индуктивности.

Коэффициент трансформации напряжения трансформатора выражается как As значение C 1 больше, чем C 2 . Таким образом, значение C 1 / (C 1 + C 2 ) мало. Получено низкое значение напряжения.

Коэффициент трансформации напряжения емкостного трансформатора напряжения свободен от нагрузки. Нагрузка – это нагрузка на вторичную обмотку трансформатора

. Конденсаторный трансформатор напряжения

(CVT или CCVT)

Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) или конденсаторный трансформатор напряжения (CCVT) – это коммутационное устройство, используемое для преобразования напряжения высокого класса передачи в легко измеряемые значения, которые используются для измерения, защиты , и управление высоковольтными системами.

Дополнительно, CVT / CCVT, используемый в качестве разделительных конденсаторов для передачи высокочастотных сигналов несущей линии электропередачи в линию передачи.

Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) используется для линейных вольтметров, синхроскопов, защитных реле, счетчиков тарифов и т. Д. Трансформатор напряжения VT – это трансформатор, используемый в энергосистемах для понижения сигналов сверхвысокого напряжения и обеспечения низкого напряжения. сигнал, для измерения или срабатывания реле защиты.

Характеристики конденсаторного трансформатора напряжения (CVT) или трансформатора напряжения с конденсаторной связью (CCVT) хуже, чем у электромагнитного трансформатора напряжения.Его производительность зависит от частоты питания, коммутационных переходных процессов, величины подключенной нагрузки и т. Д.

Конденсаторный трансформатор напряжения более экономичен, чем электромагнитный трансформатор напряжения, когда номинальное напряжение в системе превышает 66 кВ.

Оборудование несущего тока может быть подключено через конденсатор конденсаторных трансформаторов напряжения. Таким образом, нет необходимости в отдельных конденсаторах связи.

Конденсаторные трансформаторы напряжения также служат в качестве разделительных конденсаторов для передачи высокочастотных несущих сигналов линии электропередачи с линией передачи.

CVT в сочетании с волновыми ловушками используются для фильтрации высокочастотных сигналов связи от промышленной частоты. Это формирует сеть связи оператора связи по всей сети передачи.

Конденсатор типа VT применяется на напряжение 66 кВ и выше. При таких напряжениях стоимость электромагнитного типа ТН обычно оказывается завышенной.

Работа конденсаторного трансформатора напряжения (CVT / CCVT)

Конденсаторы, соединенные последовательно, действуют как делители напряжения, при условии, что ток, принимаемый нагрузкой, незначителен по сравнению с током, проходящим через последовательно соединенные конденсаторы.

Представление схемы трансформатора напряжения CVT или CCVTC в разрезе и однолинейная схема

Однако ток нагрузки становится относительно большим, и возникает ошибка соотношения, а также фазовая ошибка. Компенсация осуществляется «тюнингом».

Реактор, подключенный последовательно к нагрузке, настраивается на такое значение, чтобы на частоте питания он резонировал с суммой двух конденсаторов. Это устраняет ошибку.

Конструкция конденсаторного типа ТН зависит от формы конденсаторного делителя напряжения.Обычно высоковольтные конденсаторы заключены в фарфоровый корпус. В большой металлической коробке в основании находится промежуточный трансформатор настроечной катушки.

На электрической подстанции конденсаторный трансформатор напряжения в сочетании с волновой ловушкой размещается на передающем и приемном концах подстанции. На приемном конце они находятся сразу после грозозащитного разрядника и перед линейным изолятором.

Принципиальная схема конденсаторного трансформатора напряжения

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения (CCVT)

Конденсаторный трансформатор напряжения состоит из двух первичных сборок,

  1. секций конденсатора высокого напряжения и
  2. базовой коробки, в которой находятся электромагнитные компоненты.

Общая схема CCVT приведена ниже:

Общая конструкция CVT CCVT Внутренняя конструкция CVT

Конденсаторный трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы, счетчик, реле, защиты и т. Д. От силовой цепи высокого напряжения и обеспечивает копия напряжения в линии ВН. Конденсаторы связи используются только для связи высокочастотных сигналов связи, и они эквивалентны емкостной части CVT.

Серия

соединенных конденсаторных элементов, помещенных в фарфоровые кожухи, каждый из которых герметично (герметично) запечатан, называются секциями конденсатора.Диэлектрик конденсаторных элементов состоит из высококачественной полипропиленовой пленки / бумаги и пропитан синтетической жидкостью с высокой степенью переработки.

Каждая секция конденсатора имеет нижнюю часть из нержавеющей стали, которая позволяет синтетической жидкости расширяться и сжиматься при изменении рабочей температуры окружающей среды, сохраняя при этом герметичность. Именно на эти секции конденсатора падает большая часть высокого напряжения.

Типовая принципиальная схема CVT

Основные области применения CVT в высоковольтных сетях (выше 36 кВ) приведены ниже.Напряжение ответвления (примерно 5-12 кВ в зависимости от типа) снимается с нижней секции конденсатора и подается на электромагнитную цепь в литом алюминиевом корпусе основания.

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения

Базовая коробка содержит промежуточный трансформатор, который будет обеспечивать конечное выходное напряжение через многократные вторичные обмотки, последовательно компенсирующий реактор и схему управления феррорезонансом. Базовая коробка заполнена высушенным минеральным маслом, защищающим компоненты от воздействия окружающей среды.

Феррорезонанс просто и эффективно контролируется за счет использования спроектированной магнитной схемы с низкой плотностью потока и регулируемой демпфирующей цепи с насыщающимся реактором, подключенной поперек вторичной обмотки. Схема подавления феррорезонанса не влияет отрицательно на переходную характеристику.

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения

Конденсаторный трансформатор напряжения состоит из серии конденсаторов, последовательно соединенных на верхней части резервуара. Электромагнитный блок находится внутри резервуара.

Электромагнитный блок состоит из

Эти конденсаторы образуют делитель напряжения (2, 3) между клеммой высокого напряжения (1) и клеммой высокой частоты (4).

Конденсаторы, пропитанные высококачественным диэлектрическим маслом, размещены в одном или нескольких изоляторах. Каждый из них образует герметично закрытый независимый блок с очень стабильной во времени емкостью.

Высокочастотная клемма (4) для сигнала ПЛК выходит с одной стороны через кусок смолы, который отделяет емкостной блок от индуктивного трансформатора напряжения.

Индуктивный трансформатор напряжения среднего напряжения погружен в минеральное масло и помещен в герметичный металлический резервуар.

Вторичные клеммы расположены внутри коробки (7), позволяющей выполнять соединения, и имеют пространство с элементами защиты, такими как предохранители или автоматические выключатели.

Применения CVT

Некоторые из важных приложений CVT:

  • Измерение напряжения : они точно преобразуют напряжение передачи до полезных уровней для коммерческого учета, защиты и контроля.
  • Изоляция : Они гарантируют изоляцию между высоковольтной сетью и цепями низкого напряжения, обеспечивая условия безопасности для операторов диспетчерской.
  • ВЧ-трансмиссии : Их можно использовать для соединения несущей линии электропередачи (ПЛК).
  • Переходное восстанавливающееся напряжение : При установке в непосредственной близости от выключателей высокого / сверхвысокого напряжения собственная высокая емкость CVT улучшает характеристики короткого замыкания C / B / TRV.

Примеры применения

Некоторые из примеров применения CVT (конденсаторно-связанный трансформатор напряжения):

  1. Измерение доходов.
  2. Защита высоковольтных линий и подстанций.
  3. Передача высокочастотных сигналов.

CVT в электрическом емкостном трансформаторе напряжения CVT

Вариатор в электрическом емкостном трансформаторе напряжения:

Емкостный трансформатор напряжения

CVT – это понижающий трансформатор, аналогичный трансформатору напряжения, который преобразует высокое напряжение в низкое. Конденсаторные трансформаторы напряжения преобразуют напряжения класса передачи в стандартизованные низкие и легко измеряемые значения, которые используются для измерения, защиты и управления высоковольтной системой.Обычно в высоковольтной системе невозможно измерить напряжение или ток в сети. Поэтому обычно используются измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. В то же время в линиях сверхвысокого напряжения (линии сверхвысокого напряжения) стоимость трансформатора напряжения высока из-за его изоляции. Для снижения стоимости изоляции вместо стандартного трансформатора напряжения используются емкостные трансформаторы напряжения.

Емкостной трансформатор напряжения (CVT) также называют емкостным трансформатором напряжения.Емкостные трансформаторы напряжения (CVT) используются на более высоких уровнях напряжения, начиная с 72,5 кВ и выше.

Емкостной трансформатор напряжения (CVT) Принцип работы:

Вариатор

работает по принципу делителя потенциала. Он состоит из двух конденсаторов, образующих делитель потенциала, сетевой дроссель и понижающий трансформатор. Здесь сетевой дроссель используется для компенсации фазового сдвига конденсатора. Значение индуктивности регулируется. Индуктивность компенсирует падения напряжения, возникающие в трансформаторе из-за уменьшения тока от делителя потенциала.Но на практике компенсация невозможна из-за потерь индуктивности.
[wp_ad_camp_2]

Емкостный трансформатор напряжения, Ссылка: Siemens

Конденсатор или делитель потенциала помещается поперек линии, на которой измеряется напряжение. Пусть C1 и C2 – это конденсатор, установленный поперек линий передачи. Конденсатор C1 ближе к линии передачи, а C2 ближе к земле. Выход делителя потенциала действует как вход понижающего трансформатора.Конденсаторы, расположенные рядом с землей C2, имеют большую емкость по сравнению с конденсаторами, расположенными рядом с линией передачи. С2>> С1. Высокое значение емкости означает, что сопротивление этой части делителя потенциала становится низким. Таким образом, на трансформатор потенциала поступают низкие напряжения.

Емкостной трансформатор напряжения Принцип работы

Значение индуктивности можно рассчитать по ..
[wp_ad_camp_2]

Напряжение на отдельном конденсаторе составляет В 1 , В 2 , а линейное напряжение составляет В линия /1.732 = V p , поскольку трансформатор напряжения подключен через линию к земле.

Следовательно, напряжение на конденсаторе C1 равно, примените правило делителя потенциала.

Напряжение на конденсаторе 2..В 2..

Поскольку напряжение на C1 больше, чем на C2, точно сказать, что V2

Заводская табличка вариатора: C2 >> C1

CVT изображения в 720 кВ:

Емкостный трансформатор напряжения image

Емкостные трансформаторы напряжения (CVT) для измерений высокого напряжения

66 кВ и выше

Емкостные трансформаторы напряжения (CVT) используются на более высоких уровнях напряжения, начиная с 66 кВ и выше. Тип вариатора всегда однополюсный, поэтому соединение между фазой и землей. Чем выше уровень напряжения, тем более конкурентоспособным становится емкостной тип.

Высоковольтные емкостные трансформаторы напряжения (фото предоставлено gegridsolutions.com)

Одним из преимуществ емкостного типа по сравнению с индуктивным типом является возможность использования емкостных трансформаторов напряжения в качестве высокочастотных соединительных устройств. по отношению к первичной обмотке. система (над заголовками).

Типичным применением было бы использование вариаторов для блоков интерфейса высокочастотных сигналов несущей линии электропередачи (PLC). Для целей измерения напряжения поведение и характеристики CVT соответствуют тем же рекомендациям, что и индуктивные.

Кроме того, возможность связи высокочастотного сигнала требует указанного значения для номинальной емкости (Cn) .

Это значение выбрано с учетом следующих факторов. трансформаторы напряжения

На рисунке выше показан принцип действия емкостного делителя напряжения , на котором основан емкостной трансформатор напряжения.Подстроечные обмотки используются для точной настройки выходного сигнала в соответствии с требованиями требуемого класса точности. Компенсирующий реактор компенсирует сдвиг фазового угла, вызванный емкостным делителем напряжения.

Рисунок 1 – Принципиальная конструкция емкостного трансформатора напряжения

Для всех емкостных трансформаторов напряжения требуется какая-либо схема демпфирования феррорезонанса .

Емкость в делителе напряжения, включенная последовательно с индуктивностью компенсирующего реактора и трансформатора с обмоткой (внутри электромагнитного блока EMU), составляет настроенный резонансный контур .В отличие от трансформаторов напряжения индуктивного типа, вариаторы обычно имеют схему демпфирования феррорезонанса, встроенную в сам вариатор, как показано на предыдущем рисунке.

Паспортная табличка конденсаторного трансформатора напряжения (CVT) (фото предоставлено: technosources.blogspot.rs)

При более высоких напряжениях в системе явление резонанса обычно возникает на основной частоте или на частотах ниже гармонических, что приводит к нагреву трансформатора напряжения (и, в конечном итоге, к повреждению), а не к повреждению. -селективные срабатывания релейной защиты возможные срабатывания релейной защиты неселективные.

В современных вариаторах используются так называемые «адаптивные» схемы демпфирования .

Схема состоит из насыщаемого последовательного реактора и нагрузочного резистора . Эта схема подключена параллельно к одной из вторичных жил. В условиях феррорезонанса возникают высокие напряжения, насыщающие реактор и включающие демпфирующий резистор для эффективного снижения паразитного напряжения. В нормальных условиях системы реактор имеет высокое реактивное сопротивление, эффективно «отключающее» демпфирующий резистор.

Возможными факторами срабатывания феррорезонанса могут быть //

  • Планируемые первичные переключения в системе
  • Отключения автоматического выключателя, вызванные первичной неисправностью
  • Высокоскоростное автоматическое повторное включение
Емкостные трансформаторы напряжения (фото предоставлено haikudeck. com)

Ссылка // ABB’s Distribution Automation Handbook

Working and its Phasor Diagram

Устройство, называемое трансформатором, должно иметь наибольшее признание в своей решающей и важной разработке в промышленной и электротехнической промышленности.Электрический трансформатор имеет множество преимуществ и может использоваться в различных областях. И единственный тип трансформатора, который произошел от трансформатора, – это «емкостной трансформатор напряжения». Этот вид трансформатора имеет более чем 3-х десятилетнюю историю разработки. Даже устройство предлагает множество преимуществ, существует несколько правил выполнения расчетов гармоник. Итак, расскажите нам подробно, почему это происходит, и узнайте о принципе работы CVT, подходе к тестированию, приложениях и преимуществах.


Что такое емкостной трансформатор напряжения?

Подобно трансформатору напряжения, это также понижающий емкостной трансформатор напряжения, в котором он обладает способностью преобразовывать напряжения высокого уровня в низкий уровень. Эти трансформаторы также преобразуют уровень передаваемого напряжения до нормированных минимальных уровней и просто измеримых значений, если они используются для обеспечения безопасности, измерения и регулирования систем высокого напряжения.

Как правило, в случае систем высокого напряжения невозможно рассчитать значения сетевого тока или напряжения.Таким образом, для реализации требуются трансформаторы измерительного типа, такие как трансформаторы напряжения или тока. В то время как в случае увеличения количества высоковольтных линий стоимость используемого трансформатора потенциала будет больше из-за установки.

Для снижения стоимости установки трансформаторы типа CVT используются вместо трансформаторов нормального напряжения. Начиная с диапазона 73 кВ и более, эти емкостные трансформаторы напряжения могут использоваться в требуемых приложениях.

Зачем нужен вариатор?

Выше диапазона 100 кВ и повышенных уровней напряжения потребуется высококачественный изолированный трансформатор. Но цена на изолированные трансформаторы чрезвычайно высока и не может быть выбрана для каждого случая применения. Для снижения цены вместо изолированных трансформаторов используются трансформаторы напряжения. Стоимость вариаторов меньше, но производительность ниже по сравнению с изолированными трансформаторами.

Работа емкостного трансформатора напряжения

Устройство в основном состоит из трех секций, а именно:

Приведенная ниже принципиальная схема четко объясняет принцип работы емкостного трансформатора напряжения .

Схема емкостного трансформатора напряжения

Делитель потенциала работает вместе с двумя другими секциями, которые являются индуктивным элементом и вспомогательным трансформатором. Функция делителя потенциала сводит к минимуму сигналы повышенного напряжения по сравнению с сигналами низкого напряжения. Уровень напряжения, который принимается на выходе вариатора, в большей степени уменьшается за счет поддержки вспомогательного трансформатора.

Делитель потенциала расположен между линией, где уровень напряжения должен регулироваться или рассчитываться.Считайте, что C1 и C2 – это конденсаторы, которые размещены между линиями передачи. Выход делителя потенциала подается на вход вспомогательного трансформатора.

Значения емкости конденсатора, расположенного рядом с уровнем земли, больше по сравнению со значениями емкости конденсаторов, расположенных рядом с линиями передачи. Высокое значение емкости указывает на меньшее электрическое сопротивление делителя потенциала. Таким образом, сигналы минимального значения напряжения поступают на вспомогательный трансформатор.Затем AT снова понижает значение напряжения.

А N1 и N2 – витки первичной и вторичной обмоток трансформатора. Измеритель, который используется для расчета значений низкого напряжения, является резистивным, поэтому делитель потенциала сохраняет емкостные характеристики. Итак, из-за этого происходит фазовый сдвиг, и это показывает влияние на выход. Чтобы устранить эту проблему, вспомогательный трансформатор и индуктивность должны быть включены последовательно. Индуктивность включена в поток рассеяния, который присутствует во вспомогательном элементе AT, а индуктивность «L» представлена ​​как

.

L = [1 / (ω 2 (C1 + C2))]

Это значение индуктивности можно отрегулировать, и оно компенсирует падение напряжения, которое имеет место в трансформаторе из-за падения значения тока из секции делителя.В то время как в реальных ситуациях такая компенсация маловероятна из-за индукционных потерь. Коэффициент напряжения витка трансформатора показан как

V0 / V1 = [C2 / C2 + C1] × N2 / N1

Если C1> C2, то значение C1 / (C1 + C2) будет уменьшено. Это показывает, что значение напряжения уменьшится.

Это емкостной трансформатор напряжения , работающий .

CVT-фазовая схема

Чтобы узнать о векторной диаграмме емкостного трансформатора напряжения , необходимо показать эквивалентную схему устройства.С помощью приведенной выше принципиальной схемы его эквивалентная схема может быть изображена, как показано ниже:

Между счетчиком и C2 помещается согласующий трансформатор. Трансформатор пропорции

CVT Phasor Diagram

n выбирается в зависимости от экономических основ. Номинальное значение высокого напряжения может составлять 10-30 кВ, тогда как номинальное значение обмотки низкого напряжения составляет 100-500 В. Уровень настроечного дросселя L выбирается таким образом, чтобы эквивалентная схема емкостного трансформатора напряжения была полностью резистивной или выбран для работы в полном резонансном состоянии.Схема переходит в состояние резонанса только тогда, когда

ω (L + Lt) = [1 / (C1 + C2)]

Здесь «L» представляет значение индуктивности дросселя, а «Lt» соответствует эквивалентной индуктивности трансформатора, указанной в секции высокого напряжения.

Векторная диаграмма емкостного трансформатора напряжения при работе в условиях резонанса показана ниже.

Здесь значение реактивного сопротивления «Xm» измерителя можно игнорировать и рассматривать как резистивную нагрузку «Rm», когда нагрузка соединена с делителем напряжения.Значение напряжения на трансформаторе напряжения равно

.

В 2 = Im.Rm

В то время как напряжение на конденсаторе равно

В c2 = V 2 + Im (Re + j. Xe)

Если рассматривать V1 как опорную векторную диаграмму, строится векторная диаграмма. Из векторной диаграммы можно заметить, что и реактивное сопротивление, и сопротивление не представлены отдельно, а представлены вместе с реактивным сопротивлением «Xi» и сопротивлением «Ri» индикатора настройки «L».

Тогда отношение напряжений равно

A = V1 / V2 = (V c1 + V Ri + V 2 ) / V 2

Если игнорировать падение реактивного сопротивления ImXe, то падение напряжения на индикаторе настройки и сопротивлении трансформатора будет равно V Ri . Напряжение измерителя и входное напряжение будут синфазными.

вариатор V / S PT

В этом разделе описывается разница между емкостным трансформатором напряжения и трансформатором напряжения .

Емкостный трансформатор напряжения Трансформатор потенциала
Это устройство состоит из набора конденсаторов, соединенных последовательно. Напряжение на конденсаторе используется для расчета напряжения устройства. Это даже помогает при передаче данных по линиям электропередач. Классифицируется как индуктивный понижающий трансформатор. Это устройство используется для расчета напряжения и защиты.
В основном используется для измерения повышенных уровней напряжения, превышающих 230 кВ Они не предназначены для измерения высоких значений напряжения. Могут рассчитать до диапазона 12кВ
Он обеспечивает преимущество того конденсатора деления напряжения, где его простая и легкая конструкция делает сердечник трансформатора меньше и к тому же не дорогим. Здесь потери в сердечнике больше и экономичнее по сравнению с вариатором

Эти устройства могут быть легко настроены в соответствии с линией основной частоты, а их емкость не позволяет индуктивному воспламенению. Преимущество настройки не обеспечивается трансформатором напряжения.

Преимущества емкостного трансформатора напряжения

Некоторые преимущества вариатора:

  • Эти устройства могут использоваться в качестве устройств связи с улучшенной частотной связью
  • Устройства
  • CVT дешевле, чем трансформаторы напряжения.
  • Занимают минимум места
  • Простота сборки
  • Уровень напряжения зависит от типа используемого емкостного элемента

CVT Применения

Некоторые из применений емкостного трансформатора напряжения :

  • Устройства CVT широко применяются в системах электропередачи, где значение напряжения колеблется от высокого до сверхвысокого
  • Используется для расчета напряжения
  • Устройства автоматического управления
  • Устройства релейной защиты

Итак, это все о концепции емкостного трансформатора напряжения.В этой статье представлена ​​подробная концепция работы вариатора, приложения, векторные диаграммы и преимущества. В дополнение к этому, ознакомьтесь с емкостным трансформатором напряжения testing и выберите тот, который подходит для конкретного применения.

CVT в электрическом – Принципиальная схема, конструкция и работа емкостного трансформатора напряжения

Привет, ребята, я с нетерпением жду возможности написать на эту тему, потому что верю, что этот пост развеет ваши сомнения относительно трансформатора напряжения конденсатора электрического оборудования.вкратце называется вариатор.

CVT представляет собой полную электрическую форму – это емкостные трансформаторы напряжения, которые используются на высоковольтных подстанциях.

Что такое емкостной трансформатор напряжения (CVT)?

Емкостной трансформатор напряжения или конденсаторный трансформатор напряжения , также известный как трансформатор напряжения разделительного конденсатора, его функция заключается в понижении высокого напряжения (HV) до низкого (LV) для целей измерения. Поскольку уже емкостный трансформатор напряжения укорачивают до CVT.

Напряжение, номинальное выше 33 кВ, называется высоким напряжением (ВН), а напряжение ниже 1000 В называется низким напряжением (НН)

Практически CVT также называется CCVT (трансформатор напряжения конденсатора связи). В основном используется на подстанции напряжением выше 132 кВ.

Другое название конденсаторного трансформатора напряжения – емкостной трансформатор напряжения.

Знаете ли вы?

Характеристики емкостного трансформатора напряжения во многом аналогичны характеристикам обычного трансформатора напряжения.

Небольшое пояснение к трансформатору потенциала
  • Трансформатор потенциала – это устройство, используемое в распределительном устройстве и распределительном устройстве для создания переменного напряжения на его вторичной обмотке, которое пропорционально переменному напряжению на его вторичной стороне.
  • Выходное напряжение вторичной обмотки используется для измерения, защиты и управления.

Трансформатор потенциала также называют трансформатором напряжения.

Почему конденсатор используется в трансформаторе напряжения?

  • Конденсатор действует как делитель потенциала или делитель напряжения, благодаря чему мы можем уменьшить размер и стоимость трансформатора напряжения с КПД 99%.
  • Установка конденсатора в трансформатор напряжения требует очень меньшего количества изоляции, это уменьшит вес и размер трансформатора напряжения.
Емкостные трансформаторы напряжения лучше всего подходят для линий электропередачи с номинальным напряжением выше 132 кВ.

Например, трансформатор напряжения или трансформатор напряжения потребляет большое количество изоляции для понижения высокого напряжения, например, выше 132 кВ. Такое большое количество изоляции увеличивает стоимость, вес и размер трансформатора напряжения.Экономически это нецелесообразно.

Но для емкостного трансформатора напряжения требуется лишь небольшое количество изоляции для понижения высокого напряжения, например, выше 132 кВ. Такое небольшое количество изоляции снижает стоимость, вес и размер трансформатора напряжения.

3-сегментный трансформатор емкостного напряжения

Емкостной трансформатор напряжения в основном состоит из 3-х сегментов или состоит из них.

Резонансный контур: Если реактивные сопротивления в контуре нейтрализуют друг друга, тогда контур называется резонансным контуром.

Измерительный блок: Цепь, которая соединяет контрольно-измерительные приборы, называется измерительной цепью.

Принципиальная схема емкостного трансформатора напряжения

Рассмотрим принципиальную схему конденсаторного трансформатора напряжения


Конструкция емкостного трансформатора напряжения

Конденсаторный трансформатор напряжения состоит из 6 основных компонентов.

  1. Клеммы высокого напряжения
  2. Конденсатор высокого и промежуточного напряжения
  3. Электромагнитный блок
  4. Промежуточный трансформатор

Клемма высокого напряжения

Клемма, на которую поступает высокое напряжение в вариаторе постоянного тока, называется высоковольтной клеммой.Клеммы высокого напряжения – это первичные клеммы, подключенные непосредственно к линии передачи.

Высоковольтный зажим емкостного трансформатора напряжения изготовлен из материала с высокой проводимостью. Этот терминал подключен непосредственно к линии передачи на подстанции. Клеммы вариатора могут принимать фазное напряжение (в √3 раза меньшее, чем напряжение сети).

Конденсаторы в CVT

Конденсаторы в емкостном трансформаторе напряжения подразделяются на две категории.

  • Конденсатор высокого напряжения (C1)
  • Промежуточный конденсатор (C2)

Конденсаторы высокого и промежуточного напряжения расположены внутри вариатора последовательно. Конденсаторы – это первое, что встречает высокое напряжение. Оба конденсатора действуют как делители потенциала.

Изоляция емкостного трансформатора напряжения состоит из системы изоляции из полипропиленовой бумаги, пропитанной изолирующим конденсаторным маслом.

Конденсатор высокого напряжения (C1)

Несколько конденсаторов высокого напряжения до 1000 пФ, соединенные последовательно, действуют как конденсатор высокого напряжения.Поэтому конденсаторный трансформатор напряжения также называют конденсатором связи. Блоки конденсаторов, соединенные последовательно, могут выдерживать высокое напряжение выше 300 кВ.

Промежуточный конденсатор (C2)

Промежуточный конденсатор действует как стандартный конденсатор низкого напряжения, который соединен последовательно на нескольких расстояниях.

Электромагнитный блок

Электромагнитный блок находится внутри металлической герметичной камеры, состоящей из индуктора (L). Этот индуктор помогает настроить устройство на частоту сети.Значение настроечного дросселя выбирается с учетом «чистого C» на промышленной частоте. Мы можем добиться высокого уровня точности. настроив устройство.

Промежуточный трансформатор

Промежуточный трансформатор – это понижающий трансформатор напряжения, подключенный через конденсаторную цепь для понижения сигнала высокого напряжения в сигнал низкого напряжения.

Применение CVT

Конденсаторный трансформатор напряжения в основном используется для измерения напряжения

  • с устройствами защиты, такими как реле.
  • Для управления устройствами, например цепями питания.

Преимущества конденсаторного трансформатора напряжения

Конденсаторный трансформатор напряжения обеспечивает большую точность измерения, защиты и управления.

Лучше всего подходит для понижающего высокого напряжения 700 кВ. Это экономически более целесообразно.

проблем с перегрузкой и решения для дистанционной ретрансляции

Используя схему последовательности, показанную на рисунке} 9, в качестве эталона, логика вычисляет пороговое значение фазного тока

по фазному току следующим образом:

Отношение близкого к удаленному токи короткого замыкания равны (SIR + 1) / SIR.Для системы с высоким SIR величины тока повреждения

не сильно различаются для разных мест повреждения вдоль участка защищенной линии

. Следовательно, сильноточные элементы, основанные на рассчитанных выше порогах, не отменяют декларацию пониженного напряжения для коротких замыканий в системах с более высоким SIR. Таким образом, дистанционный элемент

может быть наказан задержкой за ошибки замыкания. Однако логика, которую мы обсудим далее

, решает эту проблему.

Высокая временная задержка SIR и плавность вычисления расстояния

Как показано на Рисунке 17, в условиях низкого напряжения, низкого тока и срабатывания Зоны I логика

CVT задерживает выход элемента Зоны I. Эта задержка определена как достаточно продолжительная, чтобы

исключить наихудший случай превышения зоны I, вызванного переходным процессом CVT.

Для коротких замыканий в системах с высоким SIR мы используем определение плавности вычисления расстояния –

tion, чтобы преодолеть задержку срабатывания, вызванную низким напряжением и низким током.

Обнаружение высокого SIR (HSIR) логики CVT может подтверждать короткие замыкания в системах с более высоким

SIR: низковольтные и слаботочные. Это утверждение неизбежно в системах с высоким SIR.

Однако существует большая разница во времени стабилизации расчета расстояния для случаев

с близкими сбоями и случаев с удаленными сбоями. В более поздних случаях расчет расстояния

стабилизируется к моменту прекращения переходного процесса CVT.В первых случаях расчет расстояния

стабилизируется довольно быстро, но рабочая скорость элемента расстояния снижается из-за временной задержки логики вариатора

. Из этих наблюдений мы делаем вывод, что, обнаружив эту «плавность вычисления расстояния

», мы можем обойти временную задержку, вносимую логикой обнаружения CVT, и, таким образом,

уменьшить время отключения. Затем эта логика минимизирует временную задержку устранения неисправности для неисправностей замыкания

в системах с более высоким SIR, где логика обнаружения CVT срабатывает из-за низкого напряжения и тока.

Порог определения плавности расстояния является функцией результатов расчета расстояния, который

экспериментально определяется как -a. м + б. Этот переменный порог позволяет нам допускать более

колебаний при расчете расстояния, когда повреждение является близким, и меньше, если повреждение является удаленным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.