Библиотека

Трансформатор напряжения (ТН) - это измерительный трансформатор, в котором вторичное напряжение в нормальных условиях применения является примерно пропорциональным первичном напряжению и отличается по фазе от него на угол, который при правильном присоединении примерно равен нулю. ТН применяются в распределительных устройствах среднего и высокого напряжения и предназначены для передачи информационных сигналов измерительным устройствам, счетчикам, а также устройствам защиты и управления, поэтому они, как и трансформаторы тока, имеют несколько вторичных обмоток.

ТН обычно являются однофазными и применяются в распределительных устройствах комплектами из трех трансформаторов, каждый из которых имеет только одну первичную обмотку с большим количеством витков, гораздо больше, чем количество витков вторичных обмоток. В одних конструкциях первичная обмотка может быть полностью изолирована от системы заземления, соответственно концы первичной обмотки присоединяются к двум линейных проводников через два первичных терминалы, расположенных в верхних частях проходных изоляторов. В других конструкциях трансформатор имеет только один первичный терминал, к которому присоединяется один конец первичной обмотки, предназначенный для присоединения к линейному проводнику, а второй конец присоединяется к металлической основе, которая соединена с системой заземления.

ТН характеризуются следующими величинами, в соответствии со стандартами МЭК 60186, МЭК 60044-2 и NFC 42-501 (должны учитываться особенности схемы соединения, характеристики местоположения оборудования (например, температура) и т.д.).
- частота сети в целом - 50 или 60 Гц;
- максимальное первичное напряжение сети;
- установленное вторичное напряжение - 100, 100/3, 110, 110/3В – в соответствии со схемой подсоединения;
- установленный коэффициент напряжения для определения норм нагрева;
- полная мощность (ВА), выдаваемая ТН на вторичную обмотку без ввода погрешности выше класса точности трансформатора, когда трансформатор работает под своим установленным первичным напряжением и подсоединяется к своей номинальной нагрузке;
- следует отметить, что ТН никогда не должен быть "короткозамкнут" на вторичную обмотку, поскольку выдаваемая мощность возрастает и может возникнуть перегрев трансформатора;
- класс точности, определяющий гарантированные пределы погрешностей по коэффициенту напряжения и фазовому сдвигу при расчетных условиях подачи мощности и напряжения.

Имеются несколько вариантов измерительных схем:
- С использованием трех трансформаторов, соединенных по схеме "звезда" (рис. 1а) (требуется один изолированный вывод высокого напряжения для каждого трансформатора).

Коэффициент трансформации: , например.

- С использованием двух трансформаторов, соединенных по схеме "открытый треугольник" (рис. 1б) (требуются два изолированных вывода высокого напряжения для каждого трансформатора).
Коэффициент трансформации: Un/100, например.

В режиме с изолированной нейтралью, во избежание риска возникновения феррорезонанса, должна обеспечиваться надлежащая подача нагрузки на все ТН между фазой и нейтралью.

Измерение напряжения нулевой последовательности
Напряжение нулевой последовательности, характеризующее потенциал нейтрали по отношению к земле, равно векторной сумме трех напряжений между фазой и землей.
Напряжение нулевой последовательности равно троекратному значению напряжения V0 (рис. 2).

Появление этого напряжения свидетельствует о наличии замыкания на землю. Значение этого напряжения определяется:
- измерением с помощью трех ТН, первичные обмотки которых соединены по схеме "звезда", а вторичные обмотки соединяются по схеме "открытый треугольник", выдающей напряжение нулевой последовательности (рис. 3а);
- вычислением с помощью реле по напряжению от трех ТН, первичные и вторичные обмотки которых соединены по схеме "звезда" (рис. 3б).

Фото некоторых ТН для сетей средних напряжений изображены на рис. 4.

ТН для сетей высоких напряжений - это аппараты наружной установки, которые представляют собой герметичный, заполненный трансформаторным маслом или элегазом металлический бак на металлической основе, которая соединена с системой заземления. Внутри бака смонтирован сердечник трансформатора с первичной и вторичными обмотками. Эти трансформаторы обычно имеют один первичный терминал, который находится на верхней части проходного изолятора, прикрепленного к верхней части бака. Терминалы вторичных обмоток расположены в отдельном боксе, закрепленном на основе трансформатора (рис. 5).