Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Трехфазный счетчик с токовым трансформатором

Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы применяются для питания от 3х-фазной сети. Обмотки трехфазных трансформаторов соединяются звездой или треугольником. Они позволяют обеспечить питание достаточно мощной нагрузки. Обычно мощность превышает несколько киловатт. Трансформаторы позволяют понизить напряжение сети и одновременно увеличить ток нагрузки. Еще одной причиной применения трехфазных трансформаторов является необходимость обеспечить непрерывность протекания тока в нагрузке.

В качестве первичного источника питания широко используется электрическая сеть. Форма напряжения электрической сети представляет собой синусоиду частотой 50 Гц. Однако при достаточно протяженных линиях электропередачи энергия излучается в пространство, вызывая дополнительные потери. В мощных цепях электропитания используется трехфазное напряжение. Впервые это решение было предложено немецкой фирмой Симменс при участии русского инженера М.О. Доливо-Добровольского.

Для уменьшения излучения в любой момент времени сумма напряжений всех трех фаз равна 0 (ea+eb+ec=0). Для этого синусоидальное напряжение в каждом проводе сдвинуто относительно соседнего по фазе на 120° При этом существует два варианта передачи энергии — черырехпроводная и трехпроводная линия передачи. Схемы включения фаз для этих вариантов приведены на рисунке 1,


Рисунок 1 Трехпроводная и четырехпроводная линии передачи трехфазного напряжения

В четырехпроводной линии потребителю может быть выдано либо фазное напряжение 220 В, либо линейное напряжение 380 В. В трехпроводной схеме присутствуют только линейные напряжения. Для понимания формирования линейного напряжения удобно воспользоваться векторной диаграммой напряжений фаз, приведенной на рисунке 2. На этом же рисунке показаны временные диаграммы напряжения всех трех фаз.


Рисунок 2 Временная диаграмма (а) и векторная диаграмма (б) трёхфазного напряжения

На временной диаграмме Т — это период частоты 50 Гц, U — напряжение одной фазы 220 B. Мгновенные значения напряжений фаз A, B, и C можно записать следующим образом:


(1)

За положительное чередование фаз условились считать увеличение фазы по часовой стрелке. Обмотки в трёхфазных трансформаторах можно соединить тремя способами: звездой Y, треугольником Δ и зигзагом Z. Из них наиболее распространенными схемами являются соединение звездой и треугольником. На рисунке 3 приведена схема соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки. При этом и источник и нагрузка соединены звездой (схема звезда-звезда).


Рисунок 3 Схема соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки звездой

На приведенном рисунке UA, UB, UC, вырабатываемые вторичными обмотками трансформатора — это фазные напряжения. Проводники, идущие от фазных обмоток к нагрузке называют линейными проводами. Однако напряжение существует не только между нулевым проводом и линейным. Оно существует и между двумя линейными проводниками. Это напряжение получило название линейного, например, UAC или UCA. Линейное напряжение больше фазного. Конкретное значение линейного напряжения можно определить из рисунка 2б. Оно больше фазного в раз, т.к. является векторной разностью фазных напряжений. Поэтому от трехфазной линии электропередач можно получить как 220В, так и 380В, в зависимости от схемы включения нагрузки.

Читайте так же:
Как добиться замены электросчетчиков

В приведенной на рисунке 3 схеме линейный ток равен фазному. Обратите внимание, что наличие нулевого провода для нормального функционирования линии передачи необязательно. В случае симметричной нагрузки (токи IA, IB, IC равны) ток по нулевому проводу не протекает.

Теперь рассмотрим схему соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки треугольником. Она приведена на рисунке 4.


Рисунок 4 Схема соединения источника и нагрузки треугольником

При таком соединении вторичных обмоток трехфазного трансформатора линейные напряжения будут соответствовать фазным для соединения звездой (220В), а при одинаковой потребляемой мощности линейные токи будут больше в раз, так как для них сложится ситуация, подобная приведенной на рисунке 2.

(2)

Мощность, передаваемая в трёхфазной цепи, не зависит от схемы соединения и складывается из мощностей потребления каждой фазы. При этом разделяют понятиеЖ

Полной мощности: (3)

Теперь рассмотрим линейные токи и напряжения. Так, при соединении звездой получаем:

(4)

При соединении треугольником:

(5)

То есть, действительно не зависит от схемы соединения.

Трансформацию трёхфазного напряжения можно осуществлять двумя способами:

  • тремя отдельными однофазными трансформаторами, как показано на рисунке 5а. Подобную схему включения называют групповым трансформатором.
  • одним трёхфазным трансформатором с общей магнитной системой. Его условно-графическое обозначение приведено на рисунке 5б


Рисунок 5 Условно-графическое обозначение группового (а) и трёхфазного (б) трансформаторов

На рисунке 5 как для первичной, так и для вторичной цепи использована схема включения звезда (звезда-звезда). Первичные обмотки трансформатора называются обмотками высшего напряжения (ВН) и обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки называются обмотками низшего напряжения (НН) и обозначаются малыми буквами. Следует отметить, что как первичные, так и вторичные обмотки можно соединять и треугольником и звездой (треугольник-треугольник, звезда-треугольник, треугольник-звезда, звезда-звезда).

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить между фазами первичной сети и для получения требуемых фазовых сдвигов в многопульсных схемах выпрямления. На рисунке 6 показано соединение обмоток звезда–зигзаг и векторная диаграмма напряжений. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной обмоток в одноимённых фазах появился фазовый сдвиг φ, который можно изменять соотношением витков в частях вторичной обмотки. Если вторичная обмотка разделена на две равные части, то угол .


Рисунок 6 Трёхфазный трансформатор при включении звезда-зигзаг

Трёхфазная система напряжений является симметричной, значит и магнитная система трёхфазного трансформатора должна быть симметричной, как показано на рисунке 7а. Изготовить такую магнитную систему очень сложно. Пошли по другому пути. Учитывая, что в трехфазной системе , то и сумма магнитных потоков в центральном стержне . Необходимость в центральном стержне отпадает и, если сократить ярмо фазы В, то получится плоская, широко известная трёхфазная магнитная система:


Рисунок 7 Магнитная система трёхфазного трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Плоская конструкция магнитной системы высоко технологична и удобна при компоновке (размещению трансформаторов), но она в принципе является несимметричной. Вследствие различия магнитных сопротивлений для разных фаз, намагничивающие токи крайних фаз А и С больше тока средней фазы В. Это приводит к нарушению фазовых углов (они отличаются от 120 градусов). Для уменьшения магнитной асимметрии сечение верхнего и нижнего ярма делают на 10. 15% больше чем стержня. Но асимметрия всё равно остаётся. Внешний вид трехфазного трансформатора подобной конструкции приведен на рисунке 8.

Читайте так же:
Как расчитывается электроэнергия по счетчику


Рисунок 8 Внешний вид трехфазного трансформатора с плоской магнитной системой

В настоящее время [10] трёхфазные трансформаторы на мощности единицы киловатт и более изготавливают с симметричной магнитной системой, но такой, как показано на рисунке 9.


Рисунок 9 Магнитная система трёхфазного трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Изготовление ярма сложности не представляет – его наматывают из стальной ленты c помощью оправки. Затем стержни с обмотками и оба ярма стягивают крепежом. Конструкция получилась симметричной и весьма технологичной.

Обмотки низшего напряжения часто соединяют треугольником, так как токи в них в раз меньше чем линейные, а поэтому уменьшается влияние асимметрии фазных нагрузок на первичную сеть.

Понравился материал? Поделись с друзьями!

  1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  2. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С.
  3. Режимы работы трансформатора

Вместе со статьей «Трехфазные трансформаторы» читают:

Методика испытания и измерения силовых трансформаторов

I. Общая часть.

1. Цель работы.

Целью проведения пуско-наладочных работ на силовых трансформаторах является проверка возможности включения трансформаторов в работу без предварительной ревизии и сушки, а также соответствия их характеристик данным заводов-изготовителей.

2. Техника безопасности.

Испытания и измерения силовых трансформаторов может производить бригада в составе не менее 2 человек из лиц ЭТЛ. Производитель работ при высоковольтных испытаниях должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, а остальные не ниже III группы. Работы проводятся по наряду с применением защитных средств.

Все выводы трансформатора на время производства работ должны быть закорочены и заземлены. Снимать закоротки и заземление допускается только на время испытаний.

3. Техническая оснащенность.

3.1. Средства защиты:

— диэлектрические боты или коврик;

3.2. Приборы:

— мегаомметр электронный Ф 4102/2-М;

— амперметр Э 526;

— мост постоянного тока Р 333;

— испытательная установка АИД-70;

— вольтметр Э 545.

II. Испытания и измерения.

1. Замеры изоляционных характеристик.

Перед началом испытаний необходимо провести внешний осмотр трансформатора, проверить исправность бака и радиаторов, состояние изоляторов, уровень масла, целостность маслоуказательного стекла, заземление трансформатора.

Замеры изоляционных характеристик допускается измерять не ранее чем через 12 ч. после окончания заливки трансформатора маслом. Характеристики изоляции измеряются при температуре изоляции не ниже 10 °С у трансформаторов напряжением до 150 кВ, мощностью до 80 МВА.

1.1. Сопротивление изоляции.

Читайте так же:
Электросчетчик с встроенной розеткой

Характеристики изоляции измеряются по схемам и в последовательности, указанным ниже:

  1. НН –ВН + Бак
  2. ВН –НН + Бак
  3. ВН + НН –Бак

При измерении все выводы обмоток одного напряжения соединяют вместе, остальные обмотки и бак трансформатора должны быть заземлены.

В начале измеряют R60 и R15, а затем остальные характеристики трансформатора. Сопротивление изоляции трансформатора измеряют по приведенным ниже схемам мегаомметром на 2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм.

Перед началом измерения все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 минут, а между отдельными измерениями не менее чем на 2 минуты.

Для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, мощностью до 10 МВА сопротивление изоляции обмоток должно быть не ниже следующих значений:

Температура обмотки, °С 10 20 30 40 50 60 70

R60 // , МОм 450 300 200 130 90 60 40

Сопротивление изоляции сухих трансформаторов при температуре обмоток 20-30 °С должно быть для трансформаторов с номинальным напряжением:

До 1 кВ включительно – не менее 100 МОм;

Более 1 кВ до 6 кВ включительно – не менее 300 МОм;

Более 6 кВ – не менее 500 МОм.

Измерения производятся по схеме, представленной на рис. 1, при соблюдении всех требований техники безопасности, причем рабочая зона должна быть ограждена и вывешены плакаты «СТОЙ, НАПРЯЖЕНИЕ».

Измерение сопротивления изоляции доступных стяжных шпилек, бандажей и прессующих колей относительно активной стали и ярмовых балок, а также ярмовых балок относительно обмоток и магнитопровода.

Производится в случае осмотра активной части трансформатора. Используются мегаомметры на напряжение 1000-2500 В.

Измеренные значения должны быть не менее 0,5 МОм.

1.2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (см. методику).

Тангенс угла диэлектрических потерь (tg d) в изоляции и емкости обмоток производят при помощи мостов переменного тока (Р-5026) по перевернутой схеме при напряжении 10 кВ. Испытательное напряжение не должно превышать 60 % номинального напряжения испытуемой обмотки (см. методику замера tg d). Схемы и условия измерения диэлектрических потерь в изоляции силового трансформатора те же, что и при измерении сопротивления изоляции. При сравнении измеренных значений с заводскими учитываются температуры, при которых производились измерения. Зависимость поправочного коэффициента от разности температур приведена ниже. Приведенное к заводской температуре значение tg d, измеренное при монтаже, не должно превышать заводских данных более чем на 30 %. Значения tg d изоляции, равные или меньше 1 % (после приведения к заводской температуре), с паспортными данными не сравниваются и считаются удовлетворительными.

2. Испытание обмоток трансформатора.

Повышенным напряжением переменного тока от постороннего источника производится вместе с вводами (рис. 2). Испытательное напряжение зависит от класса изоляции обмотки:

обмотки, кВ до 3 3 6 10 15 20 24 27 35

кВ, обмоток трансформатора

с изоляцией: нормальной 4,5 16 23 32 41 50 59 63 77

Читайте так же:
Как пользоваться новыми счетчиками электроэнергии

облегченной, в том числе

сухие трансформаторы 2,7 9 15 22 28 — — — —

Время испытания составляет 1 мин. При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов, автотрансформаторов, масляных и дугогасящих реакторов с нормальной изоляцией не проводится. В эксплуатации для обмоток 35 кВ и ниже испытание напряжением переменного тока может быть заменено испытанием выпрямленным напряжением с измерением тока утечки. Выпрямленное испытательное напряжение принимается равным амплитудному значению испытательного напряжения промышленной частоты.

3. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.

Измерение производится на всех ответвлениях обмоток, если в паспорте трансформатора нет других указаний.

Измеряются, как правило, линейные сопротивления, при наличии нулевого вывода измеряют также одно из фазных сопротивлений.

Сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковой температуре, не должны отличаться более чем на 2%. Кроме того, должна соблюдаться одинаковая для всех фаз и соответствующая положениям переключателя закономерность изменения сопротивления постоянному току в различных положениях переключателя. Если из-за конструктивных особенностей трансформатора это расхождение может быть большим, и об этом указано в заводской технической документации, следует руководствоваться нормой на допустимое расхождение, приведенное в паспорте трансформатора.

Перед измерением сопротивления обмоток трансформаторов, снабженных устройствами регулирования напряжения, следует произвести не менее трех полных циклов переключения.

4. Коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации силовых трансформаторов определяют для проверки соответствия паспортным данным и правильности подсоединения ответвлений обмоток к переключателям.

Определение коэффициента производится методом «двух вольтметров». По этому методу к одной из обмоток трансформатора подводится напряжение, и двумя вольтметрами одновременно измеряется подводимое напряжение и напряжение на другой обмотке трансформатора. Подводимое напряжение не должно превышать номинальное и в тоже время должно составлять не менее 1% номинального напряжения.

Испытания трехфазных трансформаторов допустимо производить при трехфазном и однофазном возбуждении. При этом измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах обеих обмоток.

Коэффициент трансформации находят для всех ответвлений обмоток и всех фаз, и не должен отличаться более чем на 2 % от значений, указанных в паспорте трансформатора для каждого положения переключателя.

При испытаниях трехобмоточных трансформаторов достаточно определить коэффициент трансформации для двух пар обмоток.

Работа производится при строгом соблюдении всех требований правил техники безопасности, при этом подача напряжения производится на обмотку высокого напряжения, после подключения измерительных приборов.

5. Измерение потерь холостого хода.

Опыт холостого хода проводят для измерения тока и потерь холостого хода.

Измерение производится у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более, при напряжении, подводимом к обмотке низшего напряжения, равном указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте). У трехфазных трансформаторов потери холостого хода измеряются при однофазном возбуждении по схемам, применяемым на заводе-изготовителе.

В трехфазных трансформаторах токи холостого хода различных фаз за счет различной длины пути потока каждой фазы несколько различаются. Ток средней фазы обычно на 20-35 % меньше тока крайних фаз.

Читайте так же:
Завод изготовитель электросчетчик меркурий

У трехфазных трансформаторов соотношение потерь в разных фазах не должно отличаться от соотношений, приведенных в протоколе заводских испытаний (паспорте), более чем на 5 %.

У однофазных трансформаторов отличие измеренных значений не должно превышать 10 %.

Ток холостого хода трехфазного трансформатора Iх определяется как среднеарифметическое токов трех фаз и выражается в процентах номинального тока Iном.

6. Проверка группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов.

Проверка проводится при отсутствии паспортных данных методом двух вольтметров, либо методом импульсов постоянного тока, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности имеющихся данных.

Группа соединений должна соответствовать указанным в паспорте трансформатора, а полярность выводов –обозначениям на крышке трансформатора.

7. Проверка работы переключающего устройства.

Снятие круговой диаграммы производится на всех положениях переключателя. Диаграмма не должна отличаться от диаграммы завода-изготовителя. Проверку срабатывания устройства следует производить согласно заводским инструкциям.

8. Проверка системы охлаждения.

Режим работы охлаждающих устройств должен соответствовать заводской инструкции.

9. Фазировка трансформатора.

Должно иметь место совпадение по фазам.

10. Испытания трансформаторного масла.

Испытания трансформаторного масла перед вводом в эксплуатацию трансформаторов производится в соответствии с табл. 25.2 п. 1-7 «Объемов и норм». По решению руководителя предприятия испытания масла по пп. 1, 6,7 табл. 25.2 могут не производится.

У трансформаторов всех напряжений масло из бака РПН испытывается в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. У трансформаторов напряжения 35 кВ включительно масло испытывается на пробой в течение первого месяца эксплуатации 3 раза. Масло из трансформаторов мощностью до 630 кВА включительно, установленных в эл. сетях, допускается не испытывать.

Испытания трансформаторного масла проводятся Заказчиком в специализированной лаборатории, имеющей право на испытание масла.

11. Испытания вводов.

Испытания вводов проводятся в соответствии с методикой испытания вводов.

12. Испытание встроенных трансформаторов тока.

Испытание встроенных трансформаторов тока проводятся в соответствии с методикой испытания измерительных трансформаторов.

13. Испытание включением толчком на номинальное напряжение.

В процессе 3-5 кратного включения трансформатора на номинальное напряжение не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора.

Результаты заносятся в протокол.

НТД и техническая литература:

  • Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.
  • ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.
  • Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание
  • Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и дополнениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.
  • Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.
  • Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. — М.: ОРГРЭС, 1997.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector