Типы трансформаторов напряжения: устройство, принцип действия и применение

Какие бывают типы трансформаторов напряжения. Как устроены и работают основные виды трансформаторов напряжения. Где применяются различные типы трансформаторов напряжения в энергетике. Каковы преимущества и недостатки разных конструкций трансформаторов напряжения.

Общая классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами систем электроснабжения и измерения. Они применяются для понижения высокого напряжения до уровня, безопасного для измерительных приборов и устройств релейной защиты. Существует несколько основных типов трансформаторов напряжения:

• По конструкции: однофазные и трехфазные
• По типу изоляции: масляные, сухие, с литой изоляцией
• По принципу действия: электромагнитные, емкостные, оптические
• По количеству вторичных обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные
• По способу установки: опорные, проходные, встроенные

Рассмотрим подробнее основные типы трансформаторов напряжения и их особенности.

Электромагнитные трансформаторы напряжения

Электромагнитные ТН являются наиболее распространенным типом. Они работают на принципе электромагнитной индукции и имеют следующую конструкцию:

• Магнитопровод из электротехнической стали
• Первичная обмотка с большим числом витков тонкого провода
• Вторичная обмотка с меньшим числом витков более толстого провода
• Изоляция между обмотками и корпусом

Электромагнитные ТН применяются на напряжениях до 35 кВ. Для более высоких напряжений используются каскадные схемы из нескольких ТН.

Емкостные трансформаторы напряжения

Емкостные ТН используются на напряжениях 110 кВ и выше. Их принцип действия основан на емкостном делителе напряжения. Основные элементы конструкции:

• Емкостной делитель из последовательно соединенных конденсаторов
• Электромагнитное устройство для компенсации реактивной мощности
• Промежуточный трансформатор

Преимущества емкостных ТН — меньшие габариты и стоимость по сравнению с электромагнитными на высоких напряжениях.

Оптические трансформаторы напряжения

Оптические ТН — современный тип измерительных трансформаторов. Их работа основана на эффекте Поккельса — изменении оптических свойств кристаллов под действием электрического поля. Основные компоненты:

• Оптоволоконный датчик с кристаллом
• Источник света (лазер)
• Фотоприемник
• Электронный преобразователь сигнала

Оптические ТН обладают высокой точностью, широким динамическим диапазоном, малыми габаритами. Их недостаток — высокая стоимость.

Особенности конструкции масляных и сухих трансформаторов напряжения

По типу изоляции трансформаторы напряжения делятся на масляные и сухие. Каковы их основные отличия?

Масляные трансформаторы напряжения

Масляные ТН имеют следующие особенности:

• Обмотки и магнитопровод погружены в трансформаторное масло
• Масло служит изолятором и теплоносителем
• Применяются на напряжениях от 6 кВ и выше
• Имеют большие габариты и вес
• Требуют периодического контроля состояния масла

Сухие трансформаторы напряжения

Сухие ТН характеризуются следующим:

• Изоляция обмоток выполнена из твердых диэлектриков
• Охлаждение — естественное воздушное
• Применяются на напряжениях до 35 кВ
• Имеют меньшие размеры по сравнению с масляными
• Более пожаробезопасны
• Не требуют обслуживания

Выбор типа изоляции зависит от условий эксплуатации и класса напряжения.

Применение различных типов трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения находят широкое применение в энергетике. Где используются разные типы ТН?

Электромагнитные ТН

• В распределительных устройствах 6-35 кВ
• Для питания цепей измерения и защиты
• В составе комплектных распределительных устройств

Емкостные ТН

• На подстанциях 110-750 кВ
• Для коммерческого учета электроэнергии
• В системах контроля качества электроэнергии

Оптические ТН

• На цифровых подстанциях
• В составе систем мониторинга линий электропередачи
• Для высокоточных измерений в научных целях

Правильный выбор типа ТН позволяет обеспечить надежную работу систем измерения и защиты.

Каскадные трансформаторы напряжения

Каскадные трансформаторы напряжения применяются на сверхвысоких напряжениях 330-750 кВ. Их особенности:

• Состоят из нескольких последовательно соединенных блоков
• Каждый блок имеет свой магнитопровод и обмотки
• Первичная обмотка равномерно распределена по блокам
• Вторичная обмотка размещена в нижнем блоке

Каскадная конструкция позволяет снизить напряжение изоляции отдельных элементов. Однако такие ТН имеют большие габариты и вес.

Антирезонансные трансформаторы напряжения

Антирезонансные ТН применяются в сетях с изолированной нейтралью для предотвращения феррорезонансных явлений. Их особенности:

• Имеют дополнительную компенсирующую обмотку
• Подавляют высшие гармоники напряжения
• Обладают повышенной устойчивостью к перенапряжениям

Применение антирезонансных ТН повышает надежность работы систем измерения и защиты в сетях 6-35 кВ.

Преимущества и недостатки разных типов трансформаторов напряжения

Каковы плюсы и минусы основных типов ТН?

Электромагнитные ТН

Преимущества:

• Простота конструкции
• Высокая надежность
• Низкая стоимость

Недостатки:

• Большие габариты на высоких напряжениях
• Возможность феррорезонанса

Емкостные ТН

Преимущества:

• Меньшие габариты на высоких напряжениях
• Отсутствие феррорезонанса

Недостатки:

• Сложность конструкции
• Чувствительность к гармоникам

Оптические ТН

Преимущества:

• Высокая точность
• Широкий динамический диапазон
• Малые габариты

Недостатки:

• Высокая стоимость
• Сложность обслуживания

Выбор типа ТН зависит от конкретных условий применения и требований к точности измерений.

Требования к трансформаторам напряжения

К трансформаторам напряжения предъявляются следующие основные требования:

• Высокая точность преобразования напряжения
• Стабильность характеристик при изменении нагрузки
• Устойчивость к перенапряжениям
• Малое потребление мощности
• Надежность в эксплуатации
• Пожаро- и взрывобезопасность

Соответствие этим требованиям обеспечивается правильным выбором конструкции и качеством изготовления ТН.

виды, назначения, принцип действия, применение

Трансформаторы напряжения имеют довольно развитую классификацию и отличаются друг от друга по назначению, а также принципу действия. Это устройства, меняющие характеристики тока, имеют важное значение для обеспечения энергией как отдельных точек, так и крупных территорий. Большинство из них объединено в одну систему энергоснабжения. Какими же бывают трансформаторы?

Содержание:

• Общая классификация трансформаторов
• В чем специфика трансформаторов напряжения?
• Виды трансформаторов напряжения
• Немного подробнее о специфике некоторых видов
• Особенности и различия масляных и сухих трансформаторов
• Многообразие и специализация

Общая классификация трансформаторов

Трансформаторные устройства по назначению делятся на:

• Силовые. Обеспечивают бесперебойное питание. Принцип их работы построен на преобразовании тока переменного типа из одного напряжения в другое.
  Выделяют два диаметрально противоположных вида силовых трансформаторов — это как повышающие, так и понижающие. В России используются трехфазные двухобмоточные модели понижающего типа для преобразования высоких значений — 10 кВ до бытового значения в 0,4 кВ.
• Измерительные. Так называемый, промежуточный вариант, благодаря которому возможно подключение различных измерительных устройств в условиях высокого напряжения. Так различные вольт-, ватт- и амперметры изолируются от сети электропередач, то есть могут применяться без каких-либо оговорок.
• Автотрансформаторы, рассчитанные на уровень от 0,3 до 6 кВт. В структуре — одна обмотка, дополненная клеммами и терминалы, расположенные в промежутках, где размещаются катушки.
• Трансформирующие устройства тока, которые имеют два вида обмотки — первичную и вторичную. Конструкция состоит из магнитного сердечника, а также нескольких резисторов и датчиков, помогающих регулировать уровень напряжения более точно. Используются для уравнивания сигналов первичной и вторичной цепей и создания линейной пропорции.
• Антирезонансные. Очень похожи на устройства силового типа, правда, гораздо компактнее и менее требовательны к погоде. Применяются для использования в условиях повышенных нагрузок или передачи на многокилометровые расстояния.
• Заземляемые. Имеют специализированную область использования, их еще называют догрузочными. Необычным в этой конструкции является способ соединения обмоток, это почти всегда звездочка или зигзаг. Их предназначение соединять многофазные системы с фазой и нейтралью нагрузок.
• Пик-трансформаторы — еще один вид, который используется для того, чтобы сопоставлять источники импульсов и нагрузок. Цель — смена импульсной полярности для отделения разного типа токов. Встречаются преимущественно в различных по мощности компьютерных системах, а также узлах радиосвязи. Их базовая конструкция довольно проста. Есть сердечник, вокруг — обмотка с четко выверенным количеством витков. Такой трансформатор предохраняет чувствительные к перепадам напряжения устройства от замыкания.
  Нередко заменяется стабилизатором.
• И, наконец, разделительный трансформатор. Это устройство обеспечивает передачу электроэнергии непосредственно от источника переменного тока до используемого в быту оборудования. Они не только помогают регулировать напряжение, но и предохраняют от удара током и эффективно подавляют возможные помехи на устройствах чувствительных к электроимпульсам. Такой прибор легко блокирует передачу постоянного тока, но прекрасно пропускает переменный.

В чем специфика трансформаторов напряжения? ↑

Сфера использования комментируемых нами устройств очень обширна. Применяются для измерения собственно напряжения, и контроля мощностных параметров. Питают они цепи автоматики, различные типы сигнализаций. Эффективны в качестве защиты ЛЭП.

В некоторых ситуациях возможно их применение в качестве силовых приборов  малой мощности понижающего типа или, напротив, как трансформаторов, повышающих предельные значения с целью провести испытания.

Принцип классификации трансформаторов напряжения ↑

Все трансформаторы напряжения делятся на несколько групп по различным параметрам:

• Число фаз. Устройства производятся  одно- и трехфазные.
• Количество имеющихся обмоток — две или три.
• Класс точности — диапазон допустимых значений возможной погрешности.
• Преимущественный способ охлаждения — масляные со специальным масляным составом и сухие, имеющие воздушное охлаждение.
• По типу размещения могут быть внутренними или внешними.

Существуют и другие трансформаторы напряжения, назначение и принцип действия которых имеет свою специфику.

Немного подробнее о специфике некоторых видов ↑

Виды трансформаторного напряжения напрямую влияют на тип используемого устройства. Если речь идет о напряжении до 6 кВ, то используются трансформаторы сухого типа, в других случаях необходимо задействовать масляные модели.

Внутренние трансформирующие устройства могут работать в диапазоне от -40 до + 45 градусов при влажности воздуха не более 80 процентов. Однофазные внутренние трансформаторы имеют изоляцию литого типа и отличаются от масляных аналогов меньшей массой, более скромными размерами и неприхотливостью в эксплуатации.

Особенности и различия масляных и сухих трансформаторов ↑

Напомним, — масляные трансформаторы изолируются и охлаждаются с помощью масляного состава.

Структура масляного трансформатора — это магнитопровод в сочетании с обмотками, баком и крышкой.  Основной элемент — магнитопровод — собирается из отдельных стальных листов, хорошо заизолированных во избежание потерь.

Материал для обмоток — неизолированный провод, как правило, из меди или алюминия различного сечения. Чтобы регулировать напряжение, имеющаяся обмотка дополнена ответвлениями, соединенными с тумблером или переключателем.

В каждом трансформаторе такого типа есть два основных вида переключении: они могут регулироваться под нагрузкой, пока устройство подключено, а также без нагрузки, когда оно отключено. Самым популярным способом считается второй — он намного проще и безопаснее.

Масляные трансформаторы могут выпускаться и герметичными. В этом случае само масло никак не соприкасается с воздухом, а значит медленнее окисляется и набирается влагой. Приборы этого вида заполнены специальной масляной жидкостью полностью, а потому не имеют расширительной емкости. Что же касается компенсации при расширении от нагревания и сжатии при снижении температуры, то эту функцию выполняют гофры стенок самого бака. Еще один их плюс — в более совершенной изоляции, так как заполнение маслом происходит под вакуумом.

Второй тип — это сухие трансформаторы, в которых роль охлаждения выполняет воздух. Они также представляют собой соединение магнитопровода и двух или трех обмоток, которые помещены в защитный отсек. Так как воздух гораздо менее совершенная среда для охлаждения, чем вязкое масло, в таких устройствах изоляционные промежутки, а также каналы, предназначенные для вентиляции делаются больше.

Изоляцией в сухом варианте служит стекломатериал высокого класса термостойкости и кремнийорганические лаки, предотвращающие взаимодействие обмотки с влагой. Кстати, это делает их гораздо пожаробезопаснее, нежели масляный вариант. Эти установки можно без опасений применять в любых, в том числе и жилых помещениях.

В чем действительно проигрывают сухие трансформаторы, так это в размерах. Они более громоздкие, к тому же обладают меньшей способностью выдерживать перегрузки.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

Многообразие и специализации ↑

Разумеется, приборы каждого вида и типа используются строго по назначению или в рамках существующих допусков. Любое использование трансформаторов в не предназначенных для их эксплуатации условиях, чревато не только поломкой самого устройства, но и весьма печальными последствиями для всей цепи. Для того, чтобы избежать возможных последствий неправильного и нецелевого использования трансформаторов, следует внимательно ознакомиться с паспортом или инструкцией изделия, а также с существующими ГОСТами.

Б) Конструкции 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.

Рис. 4.61. Трансформаторы напряжения однофазные масляные:

^а — типа НОМ-35; б — типа ЗНОМ-35; 1 — ввод высокого напряжения; 2 коробка вводов НН; 3 — бак

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформато­ры НОМ-6, НОМ-10 (рис.15-7), НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Рис. 15-7. Однофазный трансформатор на­пряжения типа НОМ-10 прежнего выпуска.

Схема обмоток первых показана на рис. 4.61, а. Такие транс­форматоры имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соеди­нить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис. 4.61, б) один конец обмот­ки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН — на боковой стенке бака. Такие трансформаторы назы­ваются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 4.60, в.

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 уста­навливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали. На рис. 4.62 показана установка такого трансформатора в ком­плектном токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого кон­такта 3, расположенного на вводе ВН, присоединяется к пружи­нящим контактам, закрепленным на токопроводе 1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми люками 4 болтами 6 при­креплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН транс­форматора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток НН выведены на боковую стенку бака и закры­ваются отдельным кожухом.

Рис. 4.62. Установка трансформато­ра напряжения ЗНОМ-20 в комп­лектном токопроводе:

/ — токопровод; 2 — экран; 3 — нож^евой контакт; 4 — смотровой лючок,

5 — патрубок; 6 — крепежные болты

Все шире применяются тран­сформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии 3HOJI.06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них лен­точный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют не­большую массу, могут устанавливать­ся в любом положении, пожаробезо- пасны. Трансформаторы ЗНОЛ. 06 предназначены для установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформато­ров НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ. 08 — для заме­ны НОМ-6 и НОМ-10.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформато­ры напряжения каскадного типа НКФ (К — каскадный, Ф-фарфорофый). В этих транс­форматорах обмотка ВН равномерно распределяется по несколь­ким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 4.63) имеет двухстержневой маг­нитопровод, на каждом стержне которого расположена обмот­ка ВН, рассчитанная на Uф/2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на Uф/2. Обмотки НН (основная и до­полнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнито­провода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и за­ливается маслом.

Рис. 4.63. Трансформатор напряжения НКФ-110:

а— схема; 6 — конструкция: / — ввод высокого напряжения; 2 — маслорасширитель; 3 — фарфоровая рубашка; 4 — основание; 5 — коробка вводов НН.

Трансформаторы напряжения (TV) на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнито­провода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/2 . Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соот­ветственно имеют три и четыре блока, т.е. шесть и восемь ступе­ней обмотки ВН. Недостатком каскадных трансформаторов напряжения является несколько большие их погрешности, увеличивающиеся с увеличени­ем числа элементов, и поэтому трансформаторы НКФ- 330 и НКФ- 500 выпускают только на класс точности 1 и 3.

Также в н.в. на высоких напряжениях от 500 кВ используются емкостные трансформаторы напряжения НДЕ с классом точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.

Комбинированные трансформаторы напряжения и тока.

В настоящее время на подстанци­ях применяются измерительные трансформаторы тока и напряжения в отдельных ячейках российского и зарубежного производства.

Возможно объединить в одном кожухе однофаз­ный трансформатор напряжения и трансформатор тока, как схематически показано на рис. 20-7,а. Ввод и вывод одной фазы для подключения первичной обмотки транс­форматора тока / легко осуществляется в одном про­ходном изоляторе, так как изоляция токоведущих стержней должна быть выполнена на сравнительно не­большое напряжение. Второй проходной изолятор необ­ходим для присоединения первичной обмотки трансфор­матора напряжения ко второй фазе или для соединения в звезду первичных обмоток трех таких трансформа­торов напряжения.

В сетях с глухо заземленными нейтралями и при применении фарфорового корпуса отпадает необходи­мость в громоздких проходных изоляторах (рис. 20-7,6).

а) б)

Рис. 20-7. Принципиальные схемы совмещенных транс­форматоров тока и напряжения.

а — в металлическом кожухе; б —в фарфоровом кожухе для систем с глухо заземленными нейтралями.

/—трансформатор тока; 2— трансформатор напряжения; ,? — вы­воды от трансформатора тока; 4 — вывод от трансформатора напряжения; 5 —двухстержневой проходной изолятор; 6 — сталь­ной кожух; 7— фарфоровый кожух; 8—расширитель; 9— изо­лированный вывод; 10— вывод, электрически соединенный с расширителем; // — изолятор; 12 — тележка или металлический цоколь.

Применение комбинирован­ного трансформатора, в ко­тором трансформаторы тока и напряжения находятся в общем корпусе, позволяет решить три важные проблемы:

1. правильный учет электроэнергии для каждого присоединения на подстанции

2. уменьшение площади подстанции за счет уменьшения количества ячеек с измерительными трансформаторами.

3. Стоимость комбинированного трансформатора на 30% меньше по сравнению с суммарной стоимостью трансформатора тока и напряжения.

В европейских странах применение комбинированных трансформато­ров очень распространено. Их осо­бенность в том, что трансформатор тока и трансформатор напряжения изготавливаются как единый блок с общим фарфоровым или полимер­ным изолятором, вследствие этого получается одна конструкция. Вы­пускаются трансформаторы как с бу­мажно-масляной, так и с элегазовой изоляцией.

5.5. Выбор электрических аппаратов и проводников

Выбор и проверка отдельных видов аппаратов и проводников имеют некоторую специфику и особенности, отразим это в виде табл. 10.11.

Таблица 10.11

Условия выбора и проверки электрических аппаратов и проводников

Электрический аппарат или проводник	Условия выбора и проверки
Выключатель	(при допустимой перегрузке выключателя) пτ аτ Для установки, у которой аτ, допускается выполнение условия: пτ+i аτ. Далее проверяется
Разъединитель
Отделитель Короткозамыкатель
Предохранитель	Соответствие времятоковой характеристики предохранителя расчетным условиям защищаемой цепи
Выключатель нагрузки	раб τ В отдельных случаях Iоткл. ном > Iном (соотношение ука­зывается изготовителем в эксплуатационных доку­ментах). Соответствие времятоковой характеристики предохранителя расчетным условиям защищаемой цепи (при установке выключателя нагрузки после­довательно с предохранителем)
Разрядник
Трансформатор тока	(в необходимом классе точности)
Трансформатор напряжения	(в необходимом классе точности) (в режиме наибольшей отдаваемой мощности)
Опорный изолятор	(для одиночных изоляторов) (для спаренных изоляторов)
Проходной изолятор
Реактор	Хр > Хр расч (определяется по условиям необходимо­го ограничения токов КЗ и предельно допустимой потере напряжения в реакторе в нормальном режи­ме работы
Автоматический выключатель (автомат)	пτ ож
Контактор
Магнитный пускатель
Рубильник	Iоткл. номIрабτ (случае, если рубильник имеет дугогасительные камеры или разрывные контакты)
Шина, провод Неизолированный	(за исключением сборных шин электроустановок напряжением до 1 кВ при
	Ти6 < 5000 ч, сетей временных сооружений и ответвлений к электроприемникам напряжением до 1 кВ, резисторам, реакторам и т.п.). Сечение проводников воздушных линий 330— 1150 кВ выбирается по экономическим интервалам.
Кабель, провод изолированный
Закрытый шинный токопровод

Примечания:

1. В правых частях неравенств величины I_п0, I_уд, В_к, I_пτ, Iаτ,,UВ, I_п0ож, I_пτ ож, υк должны быть представлены расчетными значениями, т.е. наибольшими в условиях установки или цепи.

2. В таблице приняты следующие обозначения: I_п0ож — действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока КЗ в начальный момент; I_пτож — то же в момент начала расхождения дугогасительных контактов аппарата; IРАБ.τ — рабо­чий ток цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов аппарата; Uпроб — импульсное пробивное напряжение разрядника; и_ост.н6 — наибольшее остаю­щееся напряжение на разряднике при прохождении через него тока; UДОП.РАСЧ — допу­стимое расчетное напряжение на изоляции элементов электроустановки, защища­емых данным разрядником; iсопр. расч — предельно допустимое значение сопровождающего тока, который разрядник может оборвать; — соответственно допустимая и расчетная мощности электродвигателей, подключаемых к сети данным электрическим аппаратом;

T_h6 — время использования наибольшей нагрузки; I_пг — ток перегрузки; к„._р — кратность тока термической стойкости; k_mH — кратность тока динамической стойкости.

Контрольные вопросы

1.Какие способы гашения применяются в аппаратах до 1 кВ и выше?

2.Какую форму имеет плавкая вставка в предохранителях разного типа?

3.Назначение контакторов и пускателей?

4. Почему разъединителями не допускается отключать ток нагрузки?

5. Каково назначение отделителей и короткозамыкателей?

6. Как осуществляется гашение дуги в масляных выключателях?

7.Чем осуществляется гашение дуги в воздушных и элегазовых выключателях?

8. В чем основные достоинства вакуумных выключателей по сравнению

с масляными выключателями?

9.Какие типы проводников применяются в основных цепяз электроустановок?

10. от чего зависит погрешность измерительных трансформаторов?

3 Различные типы трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения относится к типу измерительных трансформаторов.

Итак, какие существуют типы трансформаторов напряжения?

Давайте узнаем

Содержание

Что такое трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения или трансформатор напряжения представляет собой измерительный трансформатор, который используется для обеспечения безопасных уровней напряжения для реле или измерительных приборов. Трансформатор напряжения снижает поступающее высокое напряжение энергосистем до безопасного стандартного более низкого уровня напряжения.

Подробнее: Обзор трансформатора напряжения или трансформатора напряжения

Подробнее: Общая структура электроэнергетической системы

Типы трансформаторов напряжения

0 3 0 0 трансформаторов напряжения: 390 типов: 390 типов трансформаторов напряжения: 390

Конденсаторный ТН

Оптический ТН

Электромагнитный ТН

Рассмотрим эти типы трансформаторов напряжения подробно:

Конденсаторный трансформатор напряжения

Конденсаторный трансформатор напряжения состоит из вспомогательного трансформатора с реактором L и емкостного делителя напряжения.

Емкостной делитель напряжения понижает входное напряжение, а выходное напряжение емкостного делителя напряжения дополнительно понижает трансформатор.

Здесь дроссель L помогает в настройке емкостного трансформатора напряжения для уменьшения погрешности соотношения и фазового угла при изменении ВА нагрузки, частоты и т. д.

Настройка дросселя выполняется таким образом, чтобы его значение на системной частоте резонирует с конденсаторами.

Другой трансформатор напряжения типа электромагнитного ТН становится довольно дорогим для напряжения выше 132кВ. Поэтому для этих напряжений используется конденсатор VT.

Конденсаторный трансформатор напряжения имеет тенденцию вносить гармоники во вторичное напряжение.

Оптический трансформатор напряжения

Оптический трансформатор напряжения работает на основе того факта, что разница напряжений между проводником и землей проявляется в электрическом поле между двумя электродами.

В оптической VT пучок света с круговой поляризацией проходит через оптическое волокно, содержащее три стратегически расположенных ячейки. Свет от каждой ячейки отправляется обратно в оптоэлектронику на земле.

Итак, измерение изменения поляризации в 3-х ячейках дает разность потенциалов между проводником и землей.

Электромагнитный преобразователь напряжения

Электромагнитный преобразователь напряжения преобразует первичное напряжение во вторичное за счет электромагнитной индукции. Этот трансформатор работает для уровней напряжения до 132 кВ.

Для высокого напряжения применяют масляные трансформаторы напряжения, а для низкого напряжения (до 33 кВ) применяют сухие трансформаторы с пропитанной лаком и ленточной обмоткой.

В качестве электромагнитных ТН предпочтительно использовать до 132кВ. При использовании электромагнитного ТН выше 132 кВ используют несколько электромагнитных ТН, соединяя их каскадом.

При каскадном соединении первичные обмотки соединены последовательно, и каждая первичная обмотка находится в отдельном сердечнике.

Из-за дополнительной конструкции электромагнитный ТН не подходит для более высоких напряжений. Для более высоких напряжений (выше 132 кВ) используется трансформатор напряжения емкостного типа.

Эти электромагнитные типы трансформаторов напряжения используются во всех напряжениях энергосистемы, реле и т. д.

ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для промышленной электротехнической промышленности и некоторых других областей трансформатор является незаменимым устройством. Трансформатор широко используется для решения электрических проблем. Сегодня Vietnamtransformer присоединится к вам, чтобы узнать о первичной классификации трансформатора, чтобы лучше понять это оборудование.

Содержание

1. Типы трансформаторов на основе сердечника трансформатора

а. Трансформатор с сердечником

b. Трансформатор кожухового типа

c. Трансформатор типа Берри

2. Типы трансформаторов на основе преобразования напряжения

a. Повышающий трансформатор

b. Понижающий трансформатор

3. Типы трансформаторов по назначению

а. Силовой трансформатор

б. Распределительный трансформатор

c. Разделительный трансформатор

d. Измерительные трансформаторы

e. Трансформатор тока

f. Трансформатор напряжения

4. Типы трансформаторов на основе обмоток

а. Двухобмоточный трансформатор

b. Автотрансформатор

5. Типы трансформаторов в зависимости от используемой изоляции

a. Трансформатор сухого типа

b. Масляный трансформатор

6. Типы трансформаторов в зависимости от количества фаз

а. Однофазный трансформатор

b. Трехфазный трансформатор

 

Как и многие другие электрические устройства, существует множество способов классификации типов трансформаторов

• В зависимости от фазы мы разделим трансформаторы на два типа: однофазные трансформаторы и трехфазные трансформаторы
• По назначению различают повышающие и понижающие трансформаторы
• В зависимости от применения: силовые трансформаторы, распределительные трансформаторы, изолирующие трансформаторы
• На основе обмоток у нас есть двухобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы.
• В зависимости от конструкции сердечника у нас есть трансформаторы с сердечником, трансформаторы с оболочкой и трансформаторы с ягодами.

 

1. Типы трансформаторов на основе сердечника трансформатора

Одно из основных различий между трансформатором с сердечником и трансформатором с кожухом заключается в том, как обмотка окружает сердечник. В трансформаторах с кожухом сердечник окружает обмотки трансформатора, а в трансформаторах с сердечником обмотки наматываются на сердечник.

а. Трансформатор сердечникового типа состоит из двух цилиндров и двух горизонтальных стержней, образующих раму. Магнитопровод представляет собой квадратную форму с общим магнитопроводом. Цилиндрические катушки (ВН и НН) расположены на двух цилиндрах.

б. Трансформатор кожухового типа имеет центральный цилиндр и два внешних цилиндра. Катушки ВН и НН расположены на центральной колонне. Этот трансформатор имеет двойную магнитную цепь.

 

 

c. Трансформатор типа Берри: магнитная цепь выглядит как колесо. Металлическая оболочка плотно закреплена и заполнена внутри маслом.

2. Типы трансформаторов по преобразованию напряжения

а. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор способствует повышению напряжения на выходе, поскольку количество витков вторичной обмотки всегда больше количества витков первичной обмотки. На вторичной обмотке трансформатора возникает высокое напряжение.

В таких странах, как Индия, электроэнергия вырабатывается на 11кВ. По экономическим причинам мощность переменного тока передается при очень высоком напряжении (220-440 В) на большие расстояния. Поэтому на генерирующей станции применяется повышающий трансформатор.

б. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор напряжения снижает выходное напряжение. Другими словами, он преобразует высокое напряжение и мощность низкого тока в низкое напряжение и мощность высокого тока. Например, блок питания имеет напряжение 230-110В, а для дверного звонка требуется только 16В. Поэтому рекомендуется использовать понижающий трансформатор для снижения напряжения со 110В или 220В до 16В.

Для многих регионов напряжение снижено до 440в/230в из соображений безопасности, поэтому количество витков на вторичке меньше, чем на первичке; Меньшее напряжение генерируется на выходе трансформатора (вторичном) конце.

 

 

3. Типы трансформаторов по назначению

а. Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы в основном используются в сетях передачи более высокого напряжения. Его рейтинги следующие: 400кв, 200кв, 110кв, 66кв, 33кв. Мощность большинства силовых трансформаторов превышает 200 МВА. Их устанавливают на генерирующих станциях, передающих подстанциях, где необходим трансформатор большой мощности. Силовой трансформатор рассчитан на максимальную эффективность 100 % и больше, чем распределительный трансформатор.

 

При очень высоком напряжении мощность не может быть отдана потребителю напрямую, так как ему нужно меньшее напряжение, поэтому мощность понижается до нужного уровня с помощью понижающего силового трансформатора. Трансформатор загружен не полностью; следовательно, потери в сердечнике происходят в течение всего дня, а потери в меди основаны на цикле нагрузки распределительной сети.

 

Предположим, что силовой трансформатор подключен к сети передачи. В этом случае колебания нагрузки будут значительно меньше, так как она не подключена напрямую к потребителю. Тем не менее, при подключении к распределительной сети будут колебания нагрузки.

 

Трансформатор загружен на 24 часа на передающей станции; таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня. Силовой трансформатор экономически эффективен, когда мощность вырабатывается при низком уровне напряжения. Если уровень напряжения повышается, то ток силового трансформатора уменьшается, что приводит к потерям I2R, а также увеличивается регулирование напряжения.

б. Распределительный трансформатор

Распределительный трансформатор, также известный как трансформатор потребления, отвечает за переключение с источника низкого среднего напряжения на напряжение, используемое для бытовых приборов и промышленного оборудования.

 

Распределительные трансформаторы предназначены для снижения напряжения при распределении для пользователей или коммерческого использования. Эта машина имеет хорошую регулировку напряжения и может работать 24 часа в сутки с максимальной эффективностью при нагрузке 50%.

в. Изолирующий трансформатор

Изолирующие трансформаторы представляют собой трансформаторы, первичная и вторичная обмотки которых независимы друг от друга, и между ними существует только взаимосвязь магнитного потока. В отличие от автотрансформаторов, разделительные трансформаторы состоят из первичной и вторичной обмоток, связанных только магнитным полем. Обмотки разделены так, что они электрически независимы и образуют отдельные точки изолирующего трансформатора:

• Любая точка вторичной обмотки имеет нулевое напряжение относительно земли. Поэтому, когда мы коснемся любой точки вторичной обмотки, удара не будет. Напряжение разное в 2-х точках вторичной обмотки, что является самым существенным преимуществом разделительного трансформатора. Это помогает снизить риск утечки тока в корпусе устройства и обеспечивает безопасность при использовании.
• Каждая первичная или вторичная обмотка имеет разную вольт-амперную характеристику в зависимости от соотношения витков на первичной и вторичной обмотках.

д. Измерительные трансформаторы

Измерительный трансформатор обычно называют изолирующим трансформатором. Это электрическое устройство, используемое для преобразования тока, а также уровней напряжения. Чаще всего измерительные трансформаторы используются для безопасной изоляции вторичной обмотки, когда первичная имеет высокое напряжение и большой ток. Измерительный прибор, счетчики электроэнергии или реле, подключенные к вторичной обмотке трансформатора, не будут повреждены. Приборный трансформатор далее делится на два типа:

• Трансформатор тока (ТТ)
• Трансформатор напряжения (PT)

эл. Трансформатор тока

Трансформатор тока используется для измерения электроэнергии, а также для защиты. Когда ток большой для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования высокого тока в требуемое значение тока в цепи.

 

Первичная обмотка трансформатора последовательно соединена с источником питания и различными измерительными приборами, такими как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле, для измерения и контроля электроэнергии. Они имеют точное соотношение токов и соотношение фаз, чтобы обеспечить точное измерение счетчика на вторичной стороне. Соотношение терминов имеет большое значение в КТ.

ф. Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения представляет собой измерительный трансформатор, используемый для преобразования напряжения от более высокого значения в первичных обмотках к более низкому значению во вторичных обмотках. Этот трансформатор понижает напряжение до безопасного предельного значения, которое может легко измерить обычный низковольтный прибор, такой как ваттметр, вольтметр и счетчик ватт-часов.

4. Типы трансформаторов на основе обмоток

а . Двухобмоточный трансформатор (трансформатор с обычной обмоткой) имеет фиксированное число витков. Они отдельные; Это статическая машина, которая передает электрическую энергию от одного конца к другому без изменения частоты. Двухобмоточный трансформатор имеет две отдельные обмотки, которая является первичной и вторичной обмоткой.

б. Автотрансформатор имеет одни и те же витки (провода) между входным и выходным соединениями. Первичная и вторичная обмотки электрически не изолированы.

5. Типы трансформаторов в зависимости от используемой изоляции

a. Трансформатор сухого типа

Трансформатор сухого типа представляет собой трансформатор типа , в котором не используется изолирующая жидкость, поскольку его обмотка или сердечник погружены в жидкость. Вместо этого обмотки и сердечник находятся в герметичном резервуаре, который находится под давлением воздуха. Они все еще очень безопасны без жидкости.

У нас есть два типа трансформаторов сухого типа: трансформатор сухого типа с литой изоляцией (CRT) и трансформатор с вакуумной пропиткой под давлением (VPI)

б. Масляный трансформатор

Его также называют масляным трансформатором. Трансформатор с масляным погружением представляет собой тип устройства преобразования напряжения, использующего метод масляного охлаждения для снижения температуры трансформатора. В отличие от сухого трансформатора, корпус масляного трансформатора устанавливается в сварной стальной маслобак, заполненный изоляционным маслом. При работе тепло катушки и железного сердечника сначала преобразуется в изоляционное масло, а затем в охлаждающую среду. А по размерам мощности его можно разделить на погружной трансформатор с естественным охлаждением и погружной трансформатор с принудительным воздушным охлаждением.

6. Типы трансформаторов по количеству фаз

a. Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор — это электрическое устройство, которое принимает однофазный переменный ток и выдает однофазный переменный ток. Однофазный трансформатор используется в негородских районах, так как общий спрос и затраты ниже, чем у трехфазного распределительного трансформатора. Они снижают домашнее напряжение до подходящего значения без изменения частоты, поэтому его используют в качестве понижающего трансформатора. По этой причине он обычно используется в электронных приборах в жилых домах.

 

б. Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных и вторичных обмоток. Каждый набор обмоток намотан на одну ветвь узла железного сердечника. Это похоже на три однофазных трансформатора с одним объединенным сердечником, как на изображении ниже.

 

 

Трехфазный масляный трансформатор

 

Мы надеемся, что приведенная выше информация ответит на ваш вопрос о типах трансформаторов.