Трансформатор напряжения схема вторичных цепей. Вторичные цепи трансформаторов напряжения - справочник по наладке вторичных цепей

Страница 6 из 58

1.6. Вторичные цепи трансформаторов напряжения и их проверка
При выполнении вторичных цепей трансформаторов напряжения (TV) должны выполняться следующие основные требования (рис. 1.27).
Трансформаторы напряжения всех напряжений должны иметь одинаковые группы соединения вторичных обмоток, соединенных в звезду и разомкнутый треугольник. У обмоток, соединенных в звезду, заземляется начало фазы В. В схеме разомкнутого треугольника заземляется конец фазы В, а вершина разомкнутого треугольника берется от начала фазы А.
Трансформаторы напряжения должны быть защищены от всех видов КЗ во вторичных цепях автоматическими выключателями SF1 и SF2. Во всех случаях должны устанавливаться автоматические выключатели типа АП-50 с кратностью срабатывания электромагнитных расцепителей 3, 5. Для повышения чувствительности к удаленным КЗ необходимо оставлять в работе тепловые расцепители. Автоматические выключатели в цепи основных обмоток TV 35-500 кВ выбираются по току срабатывания с учетом следующих соображений:
при включении TV на шины, при полуторной схеме, при подключении к трансформатору блока генератор-трансформатор в схеме многоугольника расчетный ток определяется по формуле
*
где Sboktv - номинальная мощность TV в классе точности 1; Uhomtv - номинальное напряжение основной вторичной обмотки;
при включении TV типа НКФ на линию ток срабатывания электромагнитного расцепителя необходимо отстраивать от бросков емкостного тока при снятии напряжения с линии. Емкостный ток может 4-131

Рис. 1.27. Схема включения трансформаторов напряжения ЗхНКФ на шинах 110 кВ и выше, организация вторичных цепей TV:
а - принципиальная схема вторичных цепей напряжения О -ключом SA1 подано напряжение от резервных TV; б -векторная диаграмма напряжений
Продолжение табл. 1.16



Закорочен ТА фазы С



Обрыв токового провода фазы А

достигать 50-60 А. Расчетный ток в этом случае определяется по формуле
где /2с - максимальный емкостный ток во вторичных цепях; К„ - коэффициент надежности, принимаемый 1,3;
при включении TV типа НДЕ номинальный ток расцепителя выбирается по току минимальной нагрузки в классе точности 1. Выбор автоматических выключателей сведен в табл. 1.18?
Таблица 1.18. Защитные автоматические выключатели в цепях основных обмоток TV 35-500 кВ

Тип TV	Место установки TV	Расчетный номинальный ток расцепителя Iрасч’ А	Принятый Iном’ А
3HOM-35 НКФ-110- НКФ-220	На сборных шинах при двойной системе шин, при полуторной схеме
НКФ-330- НКФ-500
НДЕ-500 НКФ-330- НКФ-500 НДЕ-500	При подключении к трансформатору в схеме многоугольника На линии		10 25 6,4

автоматические выключатели в цепи разомкнутого треугольника TV 110-500 кВ (выводы F и U) устанавливаются на номинальный ток 2,5 А.
Заземление обмоток TV, соединенных в звезду и разомкнутый треугольник, необходимо выполнять на зажимах TV либо на ближайшей сборке зажимов отдельными заземлителями. Между обмотками TV и местом заземления не допускается устанавливать какую-либо коммутирующую аппаратуру. Рубильники S1 и S2, обеспечивающие видимый разрыв при работе во вторичных цепях TV, устанавливают после заземления.

Разводку цепей напряжения необходимо выполнять так, чтобы сумма токов в кабеле равнялась нулю. Для этого в одном кабеле прокладывают три фазных и нулевой провода от основных обмоток, соединенных в звезду, а в другом кабеле - все четыре провода от вершин разомкнутого треугольника.
Для прокладки необходимо использовать четырехжильные кабели с экранирующей металлической оболочкой, заземляемой с обеих сторон. При таком выполнении заземления цепей TV не допускается гальваническое объединение заземленных цепей в других точках как для основных и дополнительных обмоток одного TV, так и для заземленных цепей других TV.
Сечение жил кабелей должно отвечать следующим требованиям:
а) потеря напряжения в проводах не должна превышать директивных норм;
б) должно обеспечиваться надежное действие защитных автоматических выключателей при КЗ в любой точке вторичных цепей TV;
в) блокировки, устанавливаемые в устройствах релейной защиты, не должны ложно работать из-за увеличения падения напряжения во вторичных цепях TV при КЗ.
Расчеты показывают, что при выполнении требований пп. а), б) выполняется и требование п. в).
Расчет сопротивления фазного провода /?Пр в цепи основных обмоток проводится по формуле, Ом,
»
где SНагр - нагрузка наиболее загруженной фазы TV, В-А; Uном - номинальное линейное напряжение вторичной цепи TV; ДV- допустимая потеря напряжения, для измерительных приборов ДU=1,5 В.
Если в цепях TV включено несколько устройств с различными нормами по допустимым потерям напряжения, то расчет по формуле ведется исходя из минимальных потерь напряжения. Максимально допустимые сопротивления проводов в одной фазе приведены в табл. 1.19,
Таблица 1.19. Допустимые сопротивления соединительных проводов в цепях

Тип TV	Максимальное сопротивление провода в фазе, Ом	Место установки, TV
			Сборные шины, полуторная схема, линия при подключении к трансформатору блока в схеме многоугольника
			Малонагруженные TV в Полуторной схеме

с учетом перспективы развития энергообъекта расчет сечения кабеля иногда проводят не по результатам, полученным по приведенной формуле, а по максимально допустимым сопротивлениям в фазе.
Сечение жил кабеля q, мм2, определяется по формуле

где I - длина кабеля, м; y - удельное сопротивление металла жил кабеля, м/(мм2-Ом) (равно 57 для меди и 34,5 для алюминия); гпр- сопротивление жилы кабеля, подсчитанное по формуле или взятое из таблицы, Ом.
При определении длин кабеля от трансформатора напряжения до щита необходимо учитывать, что в нее входит и двойная длина кабелей от ГУ до ближайшей сборки с коммутирующей аппаратурой. По результатам расчета принимается ближайшее большее стандартное сечение жил для данного типа кабеля, тогда потеря напряжения ДU будет меньше допустимой:
Все перечисленные требования необходимо проверить при наладке вторичных цепей TV тщательным осмотром и специальными измерениями. При осмотре проверяют тип и сечение жил кабелей, место установки и выполнение монтажа шкафа с коммутирующей аппаратурой, надежность выполнения заземления вторичных обмоток и металлических экранов кабелей. При измерениях позванивают жилы кабелей, прогрузкой переменным током проверяют действие электромагнитных и тепловых элементов защитных автоматических выключателей, убеждаются измерением сопротивления изоляции цепей, что заземление установлено раздельно для обмоток, соединенных в звезду и разомкнутый треугольник, и выполнено в одной точке.
Как правило, вторичные цепи TV сложные, разветвленные, подходят к большому количеству панелей и пультов в различных помещениях, поэтому проверка их рабочим напряжением, особенно при пусковых испытаниях блока генератор-трансформатор, занимает много времени.
Это время можно значительно сократить, если полностью собранные цепи проверить, подав на первичные обмотки TV трехфазное напряжение 380 В от постороннего источника (рис. 1.28). Таким методом можно проверить TV до 220 кВ включительно, при проверках TV на генераторном напряжении измеряемые величины составляют единицы вольт, у TV 110-220 кВ - доли вольт, что вполне достаточно при использовании ВАФ-85. На ВАФ-85 для снятия диаграмм подают питание через блок-приставку К515 устройства У5053. Напряжение питания (380 В) блока-приставки то же, что и напряжение питания на TV Д я анализа полученную диаграмму напряжений во вторичных цепях TV сравнивают со снятой ВАФ-85 диаграммой фазных напряжении сети 380 В.
После подачи на TV рабочего напряжения в шкафу TV с помощью токоизмерительных клещей ВАФ-85 измеряют токи во всех проводах звезды и разомкнутого треугольника, чем контролируют отсутствие замыканий в цепях напряжения. Затем все цепи проверяют под нагрузкой, данную проверку производят на панели, куда приходят кабели от шкафа TV.
Вольтметром измеряют все фазные и линейные напряжения, при измерении напряжений относительно контура заземления определяют заземленную фазу. Фазоуказателем или ВАФ-85 определяют чередование фаз.
При прямом чередовании фаз а, Ь, с вращение на приборах должно быть по часовой стрелке. Проверяют выполнение цепей разомкнутого треугольника, напряжение каждой дополнительной обмотки должно быть 100 В или 100/3 в зависимости от исполнения (100/3 В для сетей с изолированной нейтралью).



Рис. 1.28. Проверка выполнения цепей ТУ на пониженном напряжении
0,4 кВ
Положение вершин разомкнутого треугольника и заземленной фазы определяется засечками (см. рис. 1.27,6) с последующим графическим построением векторной диаграммы по измеренным напряжениям.
Выполнение цепей разомкнутого треугольника может быть проведено и снятием векторной диаграммы по напряжению с соблюдением условий, при которых начало измеряемого вектора напряжения, соответствующее полярному выводу обмотки ГУ, подключается на вывод ВАФ-85, отмеченный *. Необходимо проконтролировать напряжение небаланса в цепи 3U0, обычно С/Нв не превышает 2,5 В. В цепях 330- 500 кВ наблюдается повышенный небаланс из-за наличия в сети составляющей частотой 150 Гц, что достаточно просто можно обнаружить и количественно оценить с помощью электронно-лучевого осциллографа.
Наибольшую сложность при проверке цепей напряжения представляет определение жил, отходящих от заземленной и незаземленной
вершин разомкнутого треугольника TV. Во многих случаях напряжения между «землей» (контур заземления помещения или панели) и заземленным ВН(К) и незаземленным Н выводами разомкнутого треугольника, замеренные на щите управления, имеют близкие малые значения. Это обусловлено наведенным напряжением между 3 и заземленным выводом TV, поэтому измерением указанных напряжений не всегда удается четко определить на щите или панели начало и конец разомкнутого треугольника, что может повлиять на правильность действия релейных защит. В Мосэнерго широко применяется рекомендуемый ниже простой и четкий способ проверки цепей 3U0 при новом включении.

Рис. 1.29. Схема проверки выводов Н и В И (К) цепей разомкнутого треугольника
Для этого на ряде зажимов панели, куда приходят кабели от TV, отсоединяют жилу кабеля с маркой Н в сторону TV и вместо него к освободившему зажиму временной перемычкой подсоединяют провод U (рис.
1.29). Все термически нестойкие реле, подключенные к цепям разомкнутого треугольника, должны быть при данной проверке отключены для исключения возможности их повреждения.
Между зажимами Н и Вн (К) подключают резистор /?=50-т-100 Ом мощностью не менее 100 Вт, чем в цепи проводов Вн (К) и U разомкнутого треугольника создается ток 1-2А.
С помощью токоизмерительных клещей прибором ВАФ-85 измеряют токи в цепях ВН(К) и U на ряде зажимов панели и в цепях Вн (К) и U в шкафу TV, где можно визуально определить заземленную жилу. При правильно выполненных обозначениях на жилах кабелей на панели защиты и в шкафу TV в цепях ВН(К) и U должен протекать ток 1-2 А, а в цепи Н ток должен отсутствовать.
Если имеются два TV (две группы TV), то их цепи фазируют между собой, и в последующем цепи напряжения каждой панели защиты и автоматики фазируют с этими проверенными цепями.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами любой высоковольтной сети. Основное назначение трансформаторов напряжения – это понижение высокого напряжения, необходимого для питания измерительных цепей, цепей релейной защиты, автоматики и учета (далее вторичных цепей). С помощью трансформаторов напряжения осуществляется измерение напряжения в высоковольтных сетях, питание катушек реле минимального напряжения, обмоток напряжения защит, ваттметров, фазометров, счетчиков, а также контроль состояния изоляции сети.

Трансформатор напряжения понижает высокое напряжение до стандартного значения 100 или 100/v3 В. и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.1. первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Рис.1. Схема включения трансформатора напряжения:
1 - первичная обмотка; 2 - магнитопровод; 3 - вторичная обмотка

Для питания вторичных цепей трансформаторы напряжения могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом присоединении. Прежде чем приступить к электромонтажу, следует провести осмотр ТН и проверить целостность изоляции, исправность швов армировки и уровень масла у масляных трансформаторов. При установке первичная и вторичная обмотки ТН в целях безопасности заворачиваются, поскольку случайное соприкосновении вторичной обмоток с проводами сварки, освещения и т.п. может привести к появлению на выводах первичной обмотки высокого напряжения, опасного для человеческой жизни. Чтобы обслуживание вторичных цепей при эксплуатации было безопасным, обязательно производится заземление вторичной обмотки трансформатора и его корпуса. Таким образом, устраняется возможность перехода высокого напряжения во вторичные цепи при пробое изоляции.

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

где U1ном и U2ном - номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно. Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180°. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosφ2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

Подключая измерительные приборы и устройства защиты к ТН, следует учитывать тот факт, что включение большого количества электроприборов приводит к повышению значения тока во вторичной обмотке и увеличению погрешности измерения. Поэтому следите за тем, чтобы полная мощность подключенных приборов к трансформатору напряжения не превышала максимально допустимой мощности нагрузки ТН, указанной в паспорте. В случае если мощность нагрузки превышает номинальную мощность трансформатора для требуемого класса точности, необходимо установить еще один трансформатор напряжения и часть приборов присоединить к нему.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2., а), а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду (рис. 2., б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0 /Y0, или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ (рис.2. б). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Рис.2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные - на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 - трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 - 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Для обеспечения нормальной работы, измерительный трансформатор напряжения должен быть защищен от токов короткого замыкания со стороны нагрузки, поскольку они вызывают перегрев и повреждение изоляции обмоток ТН, а также приводят к возникновению короткого замыкания в самом трансформаторе. С этой целью во всех не заземленных проводах устанавливаются автоматические выключатели. Кроме этого во вторичных цепях трансформатора напряжения предусматривается установка рубильника, для создания видимого разрыва электрической цепи. Защита первичной обмотки от повреждений выполняется при помощи предохранителей.

Общие сведения. Трансформаторы напряжения служат для преобра­зования высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/З, 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы тока, изолируют (отделяют) измерительные при­боры и реле от высокого напряжения, обеспечивая безопасность их обслуживания.

По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные трансформаторы напряжения мало чем отли­чаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с послед­ними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы трансформаторов напряжения прибли­жается к режиму холостого хода. Размыкание вторичной обмотки трансформатора напряжения не приводит к опасным последствиям.

На напряжении 35кВ и ниже трансформаторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повре­ждении трансформатора напряжения он не стал причиной развития аварии. На напряжении 110 кВ и выше предохранители не устанавливают­ся, так как согласно имеющимся данным повреждения таких трансфор­маторов напряжения происходят редко.

Включение и отключение трансформаторов напряжения произво­дится разъединителями.

Для защиты трансформатора напряжения от тока короткого замы­кания во вторичных цепях устанавливаются съемные трубчатые предо­хранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливаются в том случае, если трансформатор напряжения не питает быстродействующих защит, так как эти защиты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматов обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия от­дельные виды защит при обрыве цепей напряжения.

Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадании высокого напряжения на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяется к заземлению. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду наибо­лее часто заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фазы b. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключающих кон­тактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъедини­телей.

При использовании трансформаторов напряжения для питания опе­ративных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что вызывается необходимостью повышения уровня изоляции оперативных цепей.

На время производства работ непосредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается со­здание видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со сто­роны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на пер­вичной обмотке за счет обратной трансформации напряжения от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформатора напряжения. Для этого во вторичных цепях трансформатора напряже­ния устанавливаются рубильники или используются съемные предохра­нители. Отключение автоматов, а также разрыв вторичных цепей вспо­могательными контактами разъединителей не обеспечивает видимого разрыва цепи и поэтому считается недостаточным.

Особенности конструкции. На подстанциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформа­торы напряжения. Это главным образом масляные трансформаторы на­пряжения, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет также роль охлаждающей среды.

В закрытых распределительных устройствах до 35 кВ успешно ис­пользуются трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоля­цией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в комплектных распределительных устройствах.

На подстанциях 110 - 500 кВ применяются каскадные трансформа­торы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или нескольких магнитопроводов, что облегчает ее изоля­цию. Так, у трансформатора на­пряжения типа НКФ-110 обмотка ВН разделена на две части (сту­пени), каждая из которых разме­щается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 4.1, а). Магнитопровод соединен с серединой об­мотки ВН и находится по отно­шению к земле под потенциалом U ф /2, благодаря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на U ф /2, что существенно уменьшает размеры и массу трансформатора.

Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнительных обмотках. Показанная на рис. 4.1 выравнивающая обмотка П предназначена для равномерного распределения мощности, потребляемой вторичными обмотками, по обеим ступеням.

Каскадные трансформаторы напряжения на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода (рис. 4.1,б). Число магнитопроводов обыч­но вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с об­моток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки Р . Вторичные обмотки у трансформаторов напряжения серии НКФ располагаются вблизи заземляемого конца Х обмотки ВН , имею­щего наименьший потенциал относительно земли.

Наряду с обычными электромагнитными трансформаторами напря­жения для питания измерительных приборов и релейной защиты приме­няются емкостные делители напряжения. Они получили распростра­нение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500 приведена на рис. 4.2. Напряжение между конденсаторами распреде­ляется обратно пропорционально емкостям U 1 /U 2 = C 2 /C 1 , где C 1 и С 2 - емкости конденсаторов; U 1 и U 2 - напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С 2 некоторой требуемой доли общего напряжения U ф. Если теперь к конденсатору С 2 подключить понижающий трансформатор Т, то последний будет вы­полнять те же функции, что и обычный трансформатор напряжения.

Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/3-0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,107. Первичная обмотка трансформа­тора Т рассчитана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель 3 препятствует ответвле­нию токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высо­кочастотной связи, аппаратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП . Реактор Р улучшает электрические свойства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или рези­стор R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки.

Схемы включения. Однофазные и трехфазные трансформаторы на­пряжения включаются по схемам, приведенным на рис. 4.3. Два двухоб­моточных трансформатора напряжения могут быть включены на ме­ждуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 4-3,а). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений U ab U bc , U ca и применяется в установках 6 - 35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюсным автоматическим выключателем А , при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Последовательно с автоматическим выключателем установлен двух­полюсный рубильник Р , создающий видимый разрыв вторичной цепи. По условиям безопасности на шинках вторичного напряжения заземлена фаза b . Рубильники и автоматы размещаются в шкафах вблизи трансформаторов напряжения.

Три однофазных двухобмоточных трансформатора напряжения мо­гут быть соединены в трехфазную группу по схеме звезда - звезда с за­землением нейтралей обмоток ВН и НН (рис. 4.3,б). Схема позволяет включать измерительные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, такая схема ис­пользуется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях на­пряжением до 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. Вто­ричные цепи защищены трубчатыми предохранителями П во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной обмотки.

Трехфазный трехстержневой двухобмоточный трансформатор на­пряжения (типа НТМК), включенный по схеме на рис. 4.3, в использует­ся для измерения линейных и фазных напряжений в сетях 6 - 10 кВ. Од­нако он не пригоден для измерения напряжения по отношению к земле, так как для этого необходимо заземление нейтрали первичных обмоток, а оно отсутствует.

На рис. 4.3,г показана схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения типа НТМИ, предназначенного для сетей 6 - 10 кВ, работающих с изолированной (или компенсированной) нейтралью. Трансформаторы напряжения типа НТМИ изготовляются групповыми, т. е. состоящими из трех однофазных трансформаторов. В эксплуатации находятся также трехфазные трехобмоточные трансфор­маторы напряжения старой серии, которые выпускались с бронестержневыми магнитопроводами (три стержня и два боковых ярма). Ос­новные вторичные обмотки защищены трехполюсными автоматически­ми выключателями А . Вспомогательные контакты автоматических выключателей используются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокировки защит минимального напряжения иАРВ. Дополни­тельные вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, обычно служат для сигнализации о замыкании фазы на землю. К зажи­мам этой обмотки непосредственно подключаются только реле повы­шения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. При не­обходимости провод от начала дополнительной обмотки а д может заводиться через четвертый нож рубильника Р . Таким же образом со­единяются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные транс­форматоры напряжения ЗНОМ в сетях 6 - 35 кВ.

Однофазные трансформаторы напряжения 110 - 330 кВ серии НКФ наиболее часто включаются по схеме, показанной на рис. 4.4. К сборным шинам указанные трансформаторы напряжения присоеди­няются разъединителями без предохранителей. В цепях основной и до­полнительной обмоток предусмотрены рубильники Р 1 и Р 2 для отклю­чения трансформатора напряжения от шин вторичного напряжения при переводе питания их от другого трансформатора напряжения. От ко­роткого замыкания вторичные цепи защищены тремя автоматическими выключателями: A 1 , A 2 и A 3 . В проводе от зажима на шине н (3U о) ав­томат не установлен, поскольку в нормальном режиме работы на зажи­мах дополнительной обмотки отсутствует рабочее напряжение. Исправ­ность же цепей 3U о периодически контролируется измерением напряже­ния небаланса. При исправной цепи измеряемое напряжение 1 - 3 В, а при нарушении цепи показание вольтметра пропадает. Подключение прибора производится кратковременным нажатием кнопки. Шина и ис­пользуется при проверках защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3U о.

Схемы включения трансформаторов напряжения 500 кВ и выше не­зависимо от их типа (каскадные или с емкостным делителем) мало от­личаются от рассмотренной. Нет отличий и в оперативном обслужива­нии вторичных цепей.

Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки в ряде случаев производится при помощи трех реле минимального напряже­ния, включенных на междуфазные напряжения. При отключении авто­мата (сгорании предохранителя) эти реле подают сигнал о разрыве це­пи. Более совершенным является контроль с использованием комплект­ного реле, подключаемого к шинам вторичного напряжения (рис. 4.5). Реле РН1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной после­довательности ФНОП . Оно срабатывает при нарушении симметрии ли­нейных напряжений (обрыв одной или двух фаз). При размыкании его контактов срабатывает реле РН , подающее сигнал о разрыве цепи на­пряжения. Реле РН срабатывает также и при трехфазном (симметрич­ном к.з.), когда реле PH 1 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала во всех случаях нарушения цепей напряжения со сто­роны как НН, так и ВН. Устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения к.з. в сети ВН, чтобы исключить подачу ложного сигнала.

Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о появившейся неисправности и выводит из действия (блокирует) те защиты, которые могут при этом ложно сработать, лишившись на­пряжения. Напряжение исчезает полностью или искажается по величине и фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматов или обрыве фаз. Устройства блокировок выпускаются промышленностью в виде комплектных реле, которыми снабжаются отдельные панели ре­лейной защиты.

Переключение питания цепей напряжения с одного трансформатора напряжения на другой предусматривается на подстанциях, имеющих две секции или системы шин и более, а также при установке трансформато­ров напряжения на вводах линий. Переключение может производиться вручную при помощи рубильников (ключей) или автоматически - вспо­могательными контактами разъединителей либо контактами реле по­вторителей, управляемых в свою очередь вспомогательными контакта­ми разъединителей или выключателей. Обычно переключаются сразу все цепи напряжения электрической цепи и только иногда переключаю­щие рубильники устанавливаются на панелях отдельных комплектов за­щит и автоматики.

На рис. 4.6 показаны возможные схемы переключения цепей напря­жения на подстанциях с двойной системой шин. На линиях дальних передач 500кВ и выше трансформаторы напряжения устанавливаются непосредственно на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и при­боров каждой линии производится от приключенного к ней трансфор­матора напряжения.

На рис. 4.7 приведена схема первичных соединений подстанции 500 кВ и схема вторичных цепей трансформаторов напряжения ТН1 - ТНЗ . В случае выхода из строя одного из трансформаторов напряжения (до­пустим, ТН1 } возникает необходимость переключения питания обмоток реле и приборов линии Л1 от другого трансформатора напряжения. Для этого рубильники Р1 или Р2 поочередно ставят в положение Дру­гие ТН, а рубильниками РЗ или Р4 соответственно подают питание от трансформатора напряжения ТН2 или ТНЗ . Очередность переключения рубильников определяется местными инструкциями, так как это связано с обеспечением надежности работы блокировок линейных защит. Одно­временное отключение рубильников Р1 и Р2 (основной и дополнитель­ной обмоток) может привести к отказу некоторых видов блокировок и ложному отключению линии.

Обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей оперативным персоналом заключается в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вто­ричного напряжения. Надзор за работой производится во время осмо­тров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформаторов напряжения: наличие в них масла, отсутствие течей и состояние резиновых прокладок; отсутствие разрядов и треска внутри трансформаторов напряжения; отсутствие следов перекрытий на по­верхности изоляторов и фарфоровых покрышек; степень загрязненности изоляторов; отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнару­жении трещин в фарфоре трансформатор напряжения должен быть отключен и подвергнут де­тальному осмотру и испытанию.

Трансформаторы напряжения 6 - 35 кВ с небольшим объемом масла не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливается до крышки на 20 - 30 мм. И это пространство над поверхностью масла выполняет роль расширителя. Обнаружение следов вытекания масла из таких транс­форматоров напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня масла и устранения течи.

При осмотрах проверяют состояние уплотнений дверей шкафов вторичных соединений и отсутствие щелей, через которые может про­никнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохраните­ли и автоматические выключатели, а также ряды зажимов.

В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность действия пред­охранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плав­кой вставки меньше в 3 - 4 раза тока к.з. в наиболее отдаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей. Ток к.з. должен измеряться при включении трансформатора напряжения в работу или определяться расчетом. Набор предохранителей на соответствующие токи должен всегда храниться в шкафах вторичных соединений.

На щитах управления и релейных щитах необходимо систематиче­ски контролировать наличие напряжения от трансформатора напряже­ния по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок). В нормальном режиме работы реле защиты и автома­тики должны получать питание от трансформатора напряжения той си­стемы шин, на которую включена данная электрическая цепь. При про­изводстве оперативных переключении необходимо соблюдать устано­вленную последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения, чтобы не лишить напряжения устройства защиты и автоматики.

В случае исчезновения вторичного напряжения вследствие перегора­ния предохранителей НН их следует заменить, а отключившиеся авто­матические выключатели - включить, причем первыми должны восста­навливаться цепи основной обмотки, а потом - дополнительной. Если эти операции окажутся неуспешными, должны приниматься меры к бы­стрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора напряжения согласно указаниям местной инструкции.

К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после вы­полнения необходимых в этом случае операций с устройствами тех за­щит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохранителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется.

Страница 4 из 20

Устройство ТН такое же, как и силового трансформатора; первичная обмотка, состоящая из большого числа витков, подключается параллельно к первичным цепям оборудования подстанции, к цепям вторичной обмотки параллельно подключают приборы и реле.
Для питания устройств РЗА применяют различные схемы соединения обмоток как однофазных, так и трехфазных ТН . В качестве примера рассмотрим схему соединения обмоток трехфазного пятистержневого ТН (рис. 4). Магнитная система этого ТН имеет пять стержней. На трех средних стержнях размещены обмотки трех фаз - по одной первичной и по две вторичных обмотки на каждом стержне. Два крайних стержня предназначены для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности (когда геометрическая сумма магнитных потоков трех средних стержней не равна нулю). Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью. Основные вторичные обмотки соединены в звезду с выведенной нейтралью и цепи этих обмоток предназначены для включения приборов и реле на междуфазные и фазные напряжения. Дополнительные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника, являющегося фильтром напряжения

Рис. 5. Векторные диаграммы вторичных фазных напряжений и их геометрического суммирования в фильтре напряжений нулевой последовательности: я -нормальный режим цепи или удаленное трехфазное к. з.; б - двухфазное к. з. между фазами В и С
нулевой последовательности. Напряжение на зажимах 0\ - 02 этой схемы равно утроенному напряжению нулевой последовательности 3U0 (при отсутствии в напряжении гармоник).
В нормальном режиме, при трехфазном или двухфазном к. з. в первичной цепи геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю, поэтому напряжение между выведенными концами разомкнутого треугольника также равно нулю (в треугольнике геометрически суммируются три фазных напряжения, рис. 5). При замыкании на землю одной из фаз (например, фазы А) первичной цепи с изолированной нейтралью первичная обмотка фазы А ТН окажется подключенной обоими концами к потенциалу земли и напряжение как первичной, так и вторичных обмоток этой фазы станет равным нулю (рис. 6), напряжение двух других фаз станет равным междуфазному напряжению. При этом на зажимах схемы разомкнутого треугольника ТН появится напряжение, равное геометрической сумме векторов напряжений двух неповрежденных фаз В и С, и реле напряжения, подключенное к выведенконцам схемы разомкнутого треугольника, сработает, сигнализируя о замыкании на землю в первичной цепи. Если нейтраль первичных обмоток ТН не будет заземлена, тогда при замыкании на землю какой-либо фазы первичной цепи с изолированной нейтралью геометрическая сумма векторов трех вторичных фазных напряжений будет равна нулю и сигнализация замыкания на землю работать не будет.

Рис. 6. Однофазное замыкание на землю в цепи с изолированной нейтралью: а - схема ТН (вторичные обмотки, соединенные в звезду, не показаны); б - векторная диаграмма напряжений; в - геометрическое суммирование напряжений Он н Ос в фильтре нулевой последовательности (в схеме разомкнутого треугольника)

Прекращение питания цепей напряжения некоторых устройств РЗА может привести к их излишнему или ложному действию или отказу. К устройствам, способным подействовать излишне или ложно, относятся, например, защиты минимального напряжения, дифференциально-фазные защиты линий типов ДФЗ-501 (ДФЗ-401) и ДФЭ-503, дистанционные защиты любых типов. К устройствам, способным привести к отказу, относятся, например, различные типы направленных защит, устройства РЗА от повышения напряжения, устройства автоматического повторного включения (АПВ) с проверкой синхронизма или наличия напряжения. При исчезновении напряжения от ТН, используемого как источник оперативного переменного тока устройства РЗА, эти устройства могут также отказать в действии.
Для предотвращения неправильного действия устройств РЗА при повреждении цепей напряжения, а также для сигнализации об этих повреждениях применяют различные устройства, с принципом действия и особенностями обслуживания которых оперативный персонал должен быть ознакомлен.
Для защиты ТН от к. з. во вторичных цепях применяют как плавкие предохранители, так и автоматические выключатели (автоматы), например, типа АП-50 (с контактом вспомогательной цепи, который используют для сигнализации отключения автомата). Преимуществами автоматов по сравнению с плавкими предохранителями являются быстродействие, большая надежность, простота восстановления питания цепей напряжения (нет необходимости иметь резервные плавкие вставки, предохранители и т. п.). Быстродействие автоматов при к. з. во вторичных цепях ТН обеспечивает своевременное автоматическое отключение специальными блокировками быстродействующих релейных защит, подверженных неправильным действиям при снижении или исчезновении напряжения. Дело в том, что специальная блокировка быстрее и надежнее блокирует защиту после отключения автоматов одной или нескольких фаз цепей напряжения. Предохранители допускается применять только во вторичных цепях ТН, не питающих быстродействующие релейные защиты, подверженные неправильным действиям при неисправности цепей напряжения.
Постоянное защитное заземление вторичных цепей ТН выполняется следующим образом: провод одной из фаз или нулевой провод вторичных обмоток ТН, соединенных в звезду, и один из выводов схемы разомкнутого треугольника заземляются на ближайшей от ТН сборке зажимов (обычно в шкафу, где устанавливают автоматы) или непосредственно у выводов вторичных обмоток ТН. Индивидуальные заземления цепей каждого ТН выполняются при условии, что вторичные цепи ТН не имеют никакой электрической связи с цепями других ТН, кроме связи через «землю».
На объекте с двумя и большим числом ТН одного и того же первичного напряжения перевод питания цепей напряжения устройств РЗА каждого присоединения с одного ТН на другой обычно выполняют одним из двух способов.
По первому способу на каждом присоединении устанавливают рубильники или переключатели, с помощью которых оперативный персонал может подключать цепи напряжения устройств РЗА этого присоединения к тому или другому ТН. Недостаток этого способа заключается в том, что дежурный персонал должен следить, чтобы в
нормальном режиме вторичные цепи напряжения каждого присоединения были подключены к ТН той системы шин или той ошиновки, на которую включено само это присоединение. Если это условие не выполнено, при эксплуатационном или аварийном отключении шиносоединительного или другого выключателя или разъединителя, когда нарушается прямая электрическая связь между системой шин (ошиновкой), куда включено присоединение, устройства РЗА этого присоединения могут сработать неправильно или отказать в действии, так как напряжение в их цепях может не соответствовать по значению и фазе первичному напряжению самого присоединения.
Второй способ заключается в том, что цепи напряжения отдельных присоединений подстанции, имеющей две системы шин, автоматически переключаются на соответствующий ТН, например при переводе присоединения с одной системы шин на другую. Это автоматическое переключение обычно выполняется контактами реле-повторителей вспомогательных контактов (ВК) шинных разъединителей присоединения (рис. 7). В схеме с целью предотвращения неправильного действия главным образом дистанционных быстродействующих защит при переводе линии с одной системы шин на другую предусмотрена следующая автоматическая последовательность переключения. Вначале при включении шинного разъединителя I (//) системы шин срабатывает реле 1РПР (2РПР), через контакты которого к защите подается напряжение от обмоток соответствующего ТН, соединенных в звезду, а затем срабатывает реле ЗРПР (4РПР), подавая через свои контакты на дистанционную защиту «плюс» оперативного тока и напряжение от обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник. Реле 1РПР (2РПР) имеет некоторую выдержку времени при возврате (реле типа РП-252), а реле ЗРПР (4РПР) ее не имеет (реле типа РП-23). Это предусмотрено для того, чтобы при разрегулировке вспомогательного контакта разъединителя (ВКР) и нарушении в нем целости цепи реле ЗРПР (4РПР) сняло с защиты «плюс» оперативного тока раньше, чем реле 1РПР (2РПР) снимет напряжение (цепей «звезды») с той же защиты, и тем самым предотвратило ложное действие защиты. Для исключения возможности объединения вторичных цепей ТН обеих систем шин в режиме, когда включены оба шинных разъединителя присоединения, в схеме выполнена блокировка на размыкающих
контактах реле ЗРПР (4РПР). Реле, в цепи которого вспомогательный контакт разъединителя был замкнут раньше, разомкнет цепь включения другого реле своим контактом.

К цепям напряжения устройств РЗА присоединения
Рис. 7. Схема переключения цепей напряжения устройства РЗА присоединения с применением реле повторителей положения шинных разъединителей (РПР) (вторичные цепи каждого ТН имеют индивидуальные заземления): а - схема соединений обмоток однофазных ТН с двумя вторичными обмотками; б- схема включения реле-повторителей разъединителей (1ВКР и 2ВКР - вспомогательные контакты шинных разъединителей соответственно I и II систем цшн); в -схема переключения цепей напряжения
Операции при отключении или неисправности ТН и цепей. При отключении или неисправности ТН в заявке должны быть приведены указания или мероприятия, составленные службой РЗАИ для обеспечения надежной работы остающихся включенными устройств РЗА, подключенных к этим цепям. Эти мероприятия, равно как и мероприятия, предусмотренные инструкциями, надлежит выполнить до отключения ТН.
При появлении аварийной необходимости отключения ТН или части его цепей оперативный персонал предварительно, согласно инструкциям, отключает те устройства РЗА, которые могут сработать неправильно при перерыве или исчезновении питания цепей напряжения.
Если имеется возможность, все устройства РЗА, которые нормально питаются от цепей напряжения отключаемого ТН, целесообразно до отключения ТН перевести на питание от другого ТН, в том числе и в случаях, когда ТН установлен на линии. При переводе питания цепей напряжения устройств РЗА с одного ТН па другой оперативный персонал предварительно (несмотря на наличие соответствующих блокировок) отключает те устройства, которые могут сработать неправильно при разрыве цепей напряжения, а после завершения перевода питания вводит их в действие. К этим устройствам, в частности, относятся любые дистанционные защиты, а также высокочастотные защиты типа ДФЗ-501 (ДФЗ-401) илиДФЗ-503, имеющие пуск по напряжению обратной последовательности.
Следует иметь в виду, что, если, например, цепи напряжения защит двух линий включены на ТН одной из этих линий (цепи напряжения защит одной из линий переведены на ТН второй линии) и среди переведенных цепей есть цепи дистанционной защиты или высокочастотной защиты типа ДФЗ-501 (401) или ДФЭ-503, при отключении линии с исправным ТН произойдет также отключение линии с неисправным ТН (без ТН). Поэтому такой режим работы необходимо допускать только на минимально необходимое время.
При появлении сигнала о неисправности вторичных цепей напряжения дежурный в соответствии с инструкциями либо отключает устройства РЗА, которые могут при этом сработать неправильно, либо принимает другие меры, указанные в инструкциях. Затем он пытается восстановить питание цепей напряжения включением соответствующих автоматов или установкой запасных предохранителей.
Смену предохранителей при наличии рубильника, установленного до предохранителя, выполняют при отключенном рубильнике. Однако следует иметь в виду, что некоторые виды защит могут срабатывать при полном снятии напряжения рубильником и поэтому они, согласно инструкции, должны быть предварительно отключены. При отсутствии рубильника (под нагрузкой) допускается замена только трубчатых предохранителей закрытого типа. При этом замену предохранителей выполняют с помощью изолирующих клещей (или в диэлектрических перчатках) в предохранительных очках. При успешном восстановлении питания цепей напряжения все отключенные устройства РЗА должны быть включены. При повторном отключении автоматов (сгорании предохранителей) дежурный срочно извещает местную службу РЗАИ о возникшей неисправности. Затем, если это предусмотрено инструкциями, дежурный с разрешения соответствующего диспетчера переводит питание цепей напряжения устройства РЗА на другой ТН (с отмеченным выше отключением части устройств релейной защиты). Если в процессе перевода и на другом ТН отключатся автоматы (сгорят предохранители), необходимо полностью снять напряжение от ТН с неисправных устройств РЗА и включить отключившиеся автоматы (заменить предохранители). Если при этом присоединение осталось совсем без релейной защиты от какого-либо вида к. з., дежурный должен требовать у диспетчера отключения этого присоединения.
Теперь перейдем к рассмотрению источников оперативного тока и их цепей.
Источником оперативного тока называется такой источник электрического тока, который используется для питания цепей дистанционного управления выключателями и разъединителями, логических цепей релейной защиты, устройств электроавтоматики, телемеханики и сигнализации. Этот источник должен обеспечить действие указанных устройств как в нормальных условиях, так и в условиях к. з. и других нарушений нормального режима сети. Поэтому дежурный персонал должен уделять достаточное внимание состоянию источников и цепей оперативного тока.
На объектах применяются как постоянный, так и переменный оперативный ток.