Μετασχηματιστές μέτρησης τάσης σε κυκλώματα προστασίας ρελέ και αυτοματισμού

Αυτό το άρθρο περιγράφει πώς τα ρεύματα τεράστιων ποσοτήτων εξοπλισμού ισχύος υψηλής τάσης μοντελοποιούνται με υψηλή ακρίβεια για ασφαλή χρήση σε κυκλώματα προστασίας ρελέ— Μέτρηση μετασχηματιστών ρεύματος σε κυκλώματα προστασίας ρελέ και αυτοματισμού.

Περιγράφει επίσης τον τρόπο μετατροπής των τάσεων σε δεκάδες και εκατοντάδες kilovolt για τον έλεγχο της λειτουργίας των συσκευών προστασίας ρελέ και αυτοματισμού με βάση δύο αρχές:

1. Μετασχηματισμός ηλεκτρικής ενέργειας.

2. χωρητικός διαχωρισμός.

Η πρώτη μέθοδος επιτρέπει την ακριβέστερη απεικόνιση των διανυσμάτων των πρωταρχικών μεγεθών και επομένως είναι ευρέως διαδεδομένη. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση μιας συγκεκριμένης φάσης της τάσης δικτύου 110 kV στους διαύλους παράκαμψης και σε ορισμένες άλλες περιπτώσεις. Όμως τα τελευταία χρόνια βρίσκει όλο και μεγαλύτερη εφαρμογή.

Πώς κατασκευάζονται και λειτουργούν οι μετασχηματιστές τάσης οργάνων

Η κύρια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ των μετασχηματιστών μέτρησης τάσης (VT) από μετασχηματιστές ρεύματος (CT) είναι ότι, όπως όλα τα μοντέλα τροφοδοσίας, έχουν σχεδιαστεί για κανονική λειτουργία χωρίς βραχυκύκλωμα της δευτερεύουσας περιέλιξης.

Ταυτόχρονα, εάν οι μετασχηματιστές ισχύος είναι σχεδιασμένοι να μεταδίδουν τη μεταφερόμενη ισχύ με ελάχιστες απώλειες, τότε οι μετασχηματιστές μέτρησης τάσης σχεδιάζονται με στόχο την επανάληψη υψηλής ακρίβειας στην κλίμακα των πρωτογενών διανυσμάτων τάσης.

Αρχές λειτουργίας και συσκευές

Ο σχεδιασμός ενός μετασχηματιστή τάσης, παρόμοιος με έναν μετασχηματιστή ρεύματος, μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα μαγνητικό κύκλωμα με δύο πηνία τυλιγμένα γύρω του:

• πρωταρχικός;

• δεύτερος.

Ειδικές ποιότητες χάλυβα για το μαγνητικό κύκλωμα, καθώς και το μέταλλο των περιελίξεων και το μονωτικό στρώμα τους, επιλέγονται για την ακριβέστερη μετατροπή τάσης με τις μικρότερες απώλειες. Ο αριθμός των στροφών του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος υπολογίζεται έτσι ώστε η ονομαστική τιμή της τάσης γραμμής προς γραμμή υψηλής τάσης που εφαρμόζεται στο πρωτεύον τύλιγμα να αναπαράγεται πάντα ως δευτερεύουσα τιμή 100 βολτ με την ίδια διανυσματική διεύθυνση για το ουδέτερα γειωμένα συστήματα.

Εάν το πρωτεύον κύκλωμα μετάδοσης ισχύος έχει σχεδιαστεί με απομονωμένο ουδέτερο, τότε στην έξοδο του πηνίου μέτρησης θα υπάρχουν 100 / √3 volt.

Προκειμένου να δημιουργηθούν διαφορετικές μέθοδοι προσομοίωσης πρωτογενών τάσεων στο μαγνητικό κύκλωμα, μπορούν να εντοπιστούν όχι μία, αλλά πολλές δευτερεύουσες περιελίξεις.

Κυκλώματα μεταγωγής VT

Οι μετασχηματιστές οργάνων χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση γραμμικών ή/και φασικών πρωτευόντων μεγεθών. Για να γίνει αυτό, τα πηνία ισχύος περιλαμβάνουν μεταξύ:

• αγωγοί γραμμής για τον έλεγχο των τάσεων γραμμής.

• λεωφορείο ή σύρμα και γείωση για να λάβετε την τιμή φάσης.

Ένα σημαντικό προστατευτικό στοιχείο των μετασχηματιστών μέτρησης τάσης είναι η γείωση του περιβλήματος τους και η δευτερεύουσα περιέλιξη. Δίνεται προσοχή γιατί όταν η μόνωση του πρωτεύοντος τυλίγματος σπάσει στο περίβλημα ή στα δευτερεύοντα κυκλώματα, θα εμφανιστεί σε αυτά πιθανότητα υψηλών τάσεων, που μπορεί να τραυματίσουν άτομα και να κάψουν εξοπλισμό.

Η σκόπιμη γείωση του περιβλήματος και ένα δευτερεύον τύλιγμα οδηγούν αυτό το επικίνδυνο δυναμικό στη γείωση, γεγονός που εμποδίζει την περαιτέρω ανάπτυξη του ατυχήματος.

1. Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός

Ένα παράδειγμα σύνδεσης μετασχηματιστή για μέτρηση τάσης σε δίκτυο 110 kilovolt φαίνεται στη φωτογραφία.

Τονίζεται εδώ ότι το καλώδιο τροφοδοσίας κάθε φάσης συνδέεται με διακλάδωση με τον ακροδέκτη του πρωτεύοντος τυλίγματος του μετασχηματιστή του, που βρίσκεται σε κοινό γειωμένο στήριγμα οπλισμένου σκυροδέματος, ανυψωμένο σε ύψος ασφαλές για ηλεκτρολογικό προσωπικό.

Το σώμα κάθε VT μέτρησης με τον δεύτερο ακροδέκτη του πρωτεύοντος τυλίγματος είναι γειωμένο απευθείας σε αυτήν την πλατφόρμα.

Οι έξοδοι των δευτερευουσών περιελίξεων συναρμολογούνται σε ένα κουτί ακροδεκτών που βρίσκεται στο κάτω μέρος κάθε VT. Συνδέονται με τους αγωγούς των καλωδίων που συλλέγονται σε ένα ηλεκτρικό κουτί διανομής που βρίσκεται κοντά σε ύψος κατάλληλο για συντήρηση από το έδαφος.

Όχι μόνο αλλάζει το κύκλωμα, αλλά επίσης εγκαθιστά αυτόματους διακόπτες σε δευτερεύοντα κυκλώματα τάσης και διακόπτες ή μπλοκ για την εκτέλεση λειτουργικής μεταγωγής και την ασφαλή συντήρηση του εξοπλισμού.

Οι ζυγοί τάσης που συλλέγονται εδώ τροφοδοτούνται στις συσκευές προστασίας ρελέ και αυτοματισμού με ένα ειδικό καλώδιο τροφοδοσίας, το οποίο υπόκειται σε αυξημένες απαιτήσεις για τη μείωση των απωλειών τάσης. Αυτή η πολύ σημαντική παράμετρος των κυκλωμάτων μέτρησης καλύπτεται σε ξεχωριστό άρθρο εδώ — Απώλεια και πτώση τάσης

Οι διαδρομές των καλωδίων για τη μέτρηση της VT προστατεύονται επίσης από μεταλλικά κουτιά ή πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα από τυχαία μηχανική βλάβη, όπως το CT.

Μια άλλη επιλογή για τη σύνδεση ενός μετασχηματιστή μέτρησης τάσης τύπου NAMI, που βρίσκεται σε κυψέλη δικτύου 10 kV, φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία.

Ο μετασχηματιστής τάσης στην πλευρά της υψηλής τάσης προστατεύεται από γυάλινες ασφάλειες σε κάθε φάση και μπορεί να διαχωριστεί από τον χειροκίνητο ενεργοποιητή από το κύκλωμα τροφοδοσίας για ελέγχους απόδοσης.

Κάθε φάση του πρωτεύοντος δικτύου συνδέεται με την αντίστοιχη είσοδο της περιέλιξης τροφοδοσίας. Οι αγωγοί των δευτερευόντων κυκλωμάτων εξάγονται με ξεχωριστό καλώδιο στο μπλοκ ακροδεκτών.

2. Δευτερεύουσες περιελίξεις και τα κυκλώματά τους

Παρακάτω είναι ένα απλό διάγραμμα για τη σύνδεση ενός μετασχηματιστή στην τάση δικτύου του κυκλώματος τροφοδοσίας.

Αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να βρεθεί σε κυκλώματα έως και 10 kV. Προστατεύεται από κάθε πλευρά με ασφάλειες της κατάλληλης ισχύος.

Σε ένα δίκτυο 110 kV, ένας τέτοιος μετασχηματιστής τάσης μπορεί να εγκατασταθεί σε μία φάση του συστήματος διαύλου παράκαμψης για να παρέχει σύγχρονο έλεγχο των συνδεδεμένων κυκλωμάτων σύνδεσης και του SNR.

Στη δευτερεύουσα πλευρά, χρησιμοποιούνται δύο περιελίξεις: η κύρια και η πρόσθετη, που διασφαλίζουν την εφαρμογή της σύγχρονης λειτουργίας όταν οι διακόπτες κυκλώματος ελέγχονται από την πλακέτα μπλοκ.

Για τη σύνδεση του μετασχηματιστή τάσης σε δύο φάσεις του συστήματος διαύλου παράκαμψης κατά τον έλεγχο των διακοπτών κυκλώματος από την κύρια πλακέτα, χρησιμοποιείται το ακόλουθο σχήμα.

Εδώ, το διάνυσμα «uk» προστίθεται στο δευτερεύον διάνυσμα «kf» που σχηματίστηκε από το προηγούμενο σχήμα.

Το παρακάτω σχήμα ονομάζεται «ανοιχτό τρίγωνο» ή ατελές αστέρι.

Σας επιτρέπει να προσομοιώσετε ένα σύστημα δύο ή τριών φάσεων τάσεων.

Η σύνδεση τριών μετασχηματιστών τάσης σύμφωνα με το σχέδιο full star έχει τις μεγαλύτερες δυνατότητες. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να λάβετε όλες τις τάσεις φάσης και γραμμής στα δευτερεύοντα κυκλώματα.

Λόγω αυτής της δυνατότητας, αυτή η επιλογή χρησιμοποιείται σε όλους τους κρίσιμους υποσταθμούς και τα δευτερεύοντα κυκλώματα για τέτοια VT δημιουργούνται με δύο τύπους περιελίξεων που περιλαμβάνονται σύμφωνα με το κύκλωμα αστέρα και τριγώνου.

Τα δοσμένα σχήματα για την ενεργοποίηση των πηνίων είναι τα πιο τυπικά και μακριά από τα μόνα. Οι σύγχρονοι μετασχηματιστές μέτρησης έχουν διαφορετικές δυνατότητες και έχουν γίνει ορισμένες προσαρμογές στο σχέδιο και το σχέδιο σύνδεσης για αυτούς.

Κατηγορίες ακρίβειας μετασχηματιστών μέτρησης τάσης

Για τον προσδιορισμό σφαλμάτων στις μετρολογικές μετρήσεις, τα VT καθοδηγούνται από ένα ισοδύναμο κύκλωμα και ένα διανυσματικό διάγραμμα.

Αυτή η μάλλον περίπλοκη τεχνική μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό των σφαλμάτων κάθε μέτρησης VT ως προς το πλάτος και τη γωνία απόκλισης της δευτερεύουσας τάσης από την κύρια και τον προσδιορισμό της τάξης ακρίβειας για κάθε δοκιμασμένο μετασχηματιστή.

Όλες οι παράμετροι μετρώνται σε ονομαστικά φορτία στα δευτερεύοντα κυκλώματα για τα οποία έχει δημιουργηθεί το VT. Εάν σημειωθεί υπέρβαση κατά τη λειτουργία ή την επιθεώρηση, τότε το σφάλμα θα υπερβεί την τιμή της ονομαστικής τιμής.

Οι μετασχηματιστές τάσης μέτρησης έχουν 4 κατηγορίες ακρίβειας.

Κατηγορίες ακρίβειας μετασχηματιστών μέτρησης τάσης

Κατηγορίες ακρίβειας της μέτρησης VT Μέγιστα όρια για επιτρεπόμενα σφάλματα FU,% δU, min 3 3,0 μη καθορισμένο 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Η κλάση Νο. 3 χρησιμοποιείται σε μοντέλα που λειτουργούν σε συσκευές προστασίας ρελέ και αυτοματισμού που δεν απαιτούν υψηλή ακρίβεια, για παράδειγμα, για την ενεργοποίηση στοιχείων συναγερμού για την εμφάνιση καταστάσεων σφάλματος σε κυκλώματα ισχύος.

Η υψηλότερη ακρίβεια 0,2 επιτυγχάνεται από όργανα που χρησιμοποιούνται για κρίσιμες μετρήσεις υψηλής ακρίβειας κατά τη ρύθμιση πολύπλοκων συσκευών, τη διεξαγωγή δοκιμών αποδοχής, τη ρύθμιση του αυτόματου ελέγχου συχνότητας και παρόμοιες εργασίες. Τα VT με κατηγορίες ακρίβειας 0,5 και 1,0 εγκαθίστανται συχνότερα σε εξοπλισμό υψηλής τάσης για τη μεταφορά δευτερεύουσας τάσης σε πίνακες διανομής, μετρητές ελέγχου και ρύθμισης, σετ ρελέ ασφάλισης, προστασίες και συγχρονισμό κυκλωμάτων.

Μέθοδος λήψης χωρητικής τάσης

Η αρχή αυτής της μεθόδου συνίσταται στην αντιστρόφως ανάλογη απελευθέρωση τάσης σε ένα κύκλωμα πλακών πυκνωτών διαφορετικών χωρητικοτήτων συνδεδεμένων σε σειρά.

Μετά τον υπολογισμό και την επιλογή των τιμών των πυκνωτών που συνδέονται σε σειρά με την τάση φάσης διαύλου ή γραμμής Uph1, είναι δυνατό να ληφθεί στον τελικό πυκνωτή C3 η δευτερεύουσα τιμή Uph2, η οποία αφαιρείται απευθείας από το δοχείο ή μέσω μιας συσκευής μετασχηματιστή που συνδέεται με διευκολύνει τις ρυθμίσεις με ρυθμιζόμενο αριθμό πηνίων.

Χαρακτηριστικά απόδοσης μετασχηματιστών μέτρησης τάσης και των δευτερευόντων κυκλωμάτων τους

Απαιτήσεις εγκατάστασης

Για λόγους ασφαλείας, όλα τα δευτερεύοντα κυκλώματα VT πρέπει να προστατεύονται. αυτόματοι διακόπτες κυκλώματος τύπου AP-50 και γειωμένο με χάλκινο σύρμα με διατομή τουλάχιστον 4 mm τετρ.

Εάν χρησιμοποιείται σύστημα διπλού διαύλου στον υποσταθμό, τότε τα κυκλώματα κάθε μετασχηματιστή μέτρησης πρέπει να συνδέονται μέσω του κυκλώματος ρελέ των επαναλήπτων της θέσης αποζεύκτη, γεγονός που αποκλείει την ταυτόχρονη παροχή τάσης σε μία προστατευτική διάταξη ρελέ από διαφορετικά VT.

Όλα τα δευτερεύοντα κυκλώματα από τον τερματικό κόμβο VT έως τις συσκευές προστασίας ρελέ και αυτοματισμού πρέπει να εκτελούνται με ένα καλώδιο τροφοδοσίας έτσι ώστε το άθροισμα των ρευμάτων όλων των πυρήνων να είναι ίσο με μηδέν. Για το σκοπό αυτό απαγορεύεται:

• Διαχωρίστε τις ράβδους «B» και «K» και συνδυάστε τις για κοινή γείωση.

• συνδέστε το δίαυλο "Β" σε συσκευές συγχρονισμού μέσω επαφών διακόπτη, διακοπτών, ρελέ.

• αλλάξτε το δίαυλο «Β» των μετρητών με τις επαφές RPR.

Λειτουργική μεταγωγή

Όλες οι εργασίες με τον λειτουργικό εξοπλισμό εκτελούνται από ειδικά εκπαιδευμένο προσωπικό υπό την επίβλεψη υπαλλήλων και σύμφωνα με τα έντυπα μεταγωγής. Για το σκοπό αυτό τοποθετούνται διακόπτες κυκλώματος, ασφάλειες και αυτόματοι διακόπτες στα κυκλώματα του μετασχηματιστή τάσης.

Όταν ένα συγκεκριμένο τμήμα κυκλωμάτων τάσης τίθεται εκτός λειτουργίας, πρέπει να αναφέρεται η μέθοδος επαλήθευσης του μέτρου που ελήφθη.

ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ

Κατά τη λειτουργία, τα δευτερεύοντα και πρωτεύοντα κυκλώματα των μετασχηματιστών υπόκεινται σε διάφορες περιόδους επιθεώρησης, οι οποίες συνδέονται με το χρόνο που έχει περάσει από τη στιγμή που τέθηκε σε λειτουργία η συσκευή και περιλαμβάνουν διαφορετικό πεδίο ηλεκτρικών μετρήσεων και καθαρισμού του εξοπλισμού από ειδικά εκπαιδευμένο επισκευαστικό προσωπικό. .

Η κύρια δυσλειτουργία που μπορεί να συμβεί σε κυκλώματα τάσης κατά τη λειτουργία τους είναι η εμφάνιση ρευμάτων βραχυκυκλώματος μεταξύ των περιελίξεων. Τις περισσότερες φορές αυτό συμβαίνει όταν οι ηλεκτρολόγοι δεν εργάζονται προσεκτικά σε υπάρχοντα κυκλώματα τάσης.

Σε περίπτωση τυχαίου βραχυκυκλώματος των περιελίξεων, απενεργοποιούνται οι προστατευτικοί διακόπτες που βρίσκονται στο κουτί ακροδεκτών του μετρητικού VT και εξαφανίζονται τα κυκλώματα τάσης που τροφοδοτούν τα ρελέ ισχύος, τα σετ ασφάλισης, τον συγχρονισμό, τις αποστάσεις προστασίας και άλλες συσκευές.

Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή η ψευδής ενεργοποίηση των υφιστάμενων προστασιών ή η δυσλειτουργία της λειτουργίας τους σε περίπτωση σφαλμάτων στον πρωτεύοντα βρόχο. Τέτοια βραχυκυκλώματα πρέπει όχι μόνο να εξαλειφθούν γρήγορα, αλλά και να περιλαμβάνουν όλες τις συσκευές που απενεργοποιούνται αυτόματα.

Οι μετασχηματιστές μέτρησης ρεύματος και τάσης είναι υποχρεωτικοί σε κάθε ηλεκτρικό υποσταθμό. Είναι απαραίτητα για την αξιόπιστη λειτουργία των συσκευών προστασίας ρελέ και αυτοματισμού.