Meten van spanningstransformatoren in circuits voor relaisbeveiliging en automatisering

Dit artikel beschrijft hoe de stromen van enorme hoeveelheden hoogspanningsapparatuur met hoge nauwkeurigheid worden gemodelleerd voor veilig gebruik in relaisbeveiligingscircuits— Meten van stroomtransformatoren in circuits voor relaisbeveiliging en automatisering.

Het beschrijft ook hoe spanningen kunnen worden omgezet in tientallen en honderden kilovolts om de werking van relaisbeveiligings- en automatiseringsapparaten te regelen op basis van twee principes:

1. transformatie van elektriciteit;

2. capacitieve scheiding.

De eerste methode maakt een nauwkeurigere weergave van de vectoren van de primaire grootheden mogelijk en is daarom wijdverbreid. De tweede methode wordt gebruikt om een ​​bepaalde fase van de 110 kV-netspanning in de bypass-bussen en in sommige andere gevallen te bewaken. Maar de laatste jaren heeft het steeds meer toepassing gevonden.

Hoe instrumentspanningstransformatoren worden gemaakt en bediend

Het belangrijkste fundamentele verschil tussen het meten van spanningstransformatoren (VT) van stroomtransformatoren (CT) is dat ze, net als alle voedingsmodellen, zijn ontworpen voor normaal gebruik zonder kortsluiting van de secundaire wikkeling.

Tegelijkertijd, als vermogenstransformatoren zijn ontworpen om het getransporteerde vermogen met minimale verliezen over te dragen, dan zijn meetspanningstransformatoren ontworpen met als doel een zeer nauwkeurige herhaling in de schaal van de primaire spanningsvectoren.

Werkingsprincipes en apparaten

Het ontwerp van een spanningstransformator, vergelijkbaar met een stroomtransformator, kan worden weergegeven door een magnetisch circuit met twee spoelen eromheen gewonden:

• primair;

• seconde.

Speciale staalsoorten voor het magnetische circuit, evenals het metaal van hun wikkelingen en isolatielaag, worden geselecteerd voor de meest nauwkeurige spanningsomzetting met de laagste verliezen. Het aantal windingen van de primaire en secundaire wikkelingen wordt zo berekend dat de nominale waarde van de lijn-naar-lijn hoogspanning die op de primaire wikkeling wordt toegepast altijd wordt weergegeven als een secundaire waarde van 100 volt met dezelfde vectorrichting voor de neutraal geaarde systemen.

Als het primaire vermogenstransmissiecircuit is ontworpen met een geïsoleerde nulleider, dan zal er 100 / √3 volt aanwezig zijn aan de uitgang van de meetspoel.

Om verschillende methoden te creëren voor het simuleren van primaire spanningen op het magnetische circuit, kunnen niet één, maar meerdere secundaire wikkelingen worden gelokaliseerd.

VT schakelcircuits

Instrumenttransformatoren worden gebruikt om lineaire en/of fase primaire grootheden te meten. Om dit te doen, omvatten vermogensspoelen tussen:

• lijngeleiders voor het regelen van lijnspanningen;

• bus of draad en aarde om de fasewaarde te nemen.

Een belangrijk beschermend element bij het meten van spanningstransformatoren is de aarding van hun behuizing en de secundaire wikkeling. Voorzichtigheid is geboden, want wanneer de isolatie van de primaire wikkeling kapot gaat naar de behuizing of naar de secundaire circuits, kunnen er hoge spanningen in ontstaan, die mensen kunnen verwonden en apparatuur kunnen verbranden.

Opzettelijke aarding van de behuizing en een secundaire wikkeling leidt dit gevaarlijke potentieel naar aarde, waardoor verdere ontwikkeling van het ongeval wordt voorkomen.

1. Elektrische uitrusting

Op de foto ziet u een voorbeeld van het aansluiten van een transformator voor het meten van spanning in een 110 kilovolt netwerk.

Hier wordt benadrukt dat de voedingsdraad van elke fase via een aftakking is verbonden met de aansluiting van de primaire wikkeling van de transformator, die zich op een gemeenschappelijke geaarde steun van gewapend beton bevindt, die op een hoogte is geplaatst die veilig is voor elektrisch personeel.

Het lichaam van elke metende VT met de tweede aansluiting van de primaire wikkeling is rechtstreeks op dit platform geaard.

De uitgangen van de secundaire wikkelingen zijn gemonteerd in een klemmenkast aan de onderkant van elke VT. Ze zijn verbonden met de geleiders van de kabels die zijn verzameld in een elektrische verdeelkast die vlakbij is geplaatst op een hoogte die handig is voor onderhoud vanaf de grond.

Het schakelt niet alleen het circuit, maar installeert ook automatische schakelaars op secundaire spanningscircuits en schakelaars of blokken om operationeel te schakelen en veilig onderhoud aan apparatuur uit te voeren.

De hier verzamelde spanningsrails worden met een speciale voedingskabel naar de relaisbeveiligings- en automatiseringsapparaten gevoerd, waaraan verhoogde eisen worden gesteld om spanningsverliezen te verminderen. Deze zeer belangrijke parameter van meetcircuits wordt hier in een apart artikel behandeld - Verlies en spanningsval

Kabelroutes voor het meten van VT worden ook beschermd door metalen dozen of platen van gewapend beton tegen accidentele mechanische schade, net als CT.

Een andere mogelijkheid voor het aansluiten van een spanningsmeettransformator van het NAMI-type, geplaatst in een 10 kV-rastercel, wordt weergegeven op de onderstaande foto.

De spanningstransformator aan de hoogspanningszijde wordt in elke fase beschermd door glaszekeringen en kan voor prestatiecontroles worden gescheiden van de handmatige actuator van het voedingscircuit.

Elke fase van het primaire netwerk is verbonden met de overeenkomstige ingang van de voedingswikkeling. De geleiders van de secundaire circuits worden met een aparte kabel naar het klemmenblok geleid.

2. Secundaire wikkelingen en hun circuits

Hieronder ziet u een eenvoudig schema voor het aansluiten van één transformator op de netspanning van het voedingscircuit.

Dit ontwerp is terug te vinden in circuits tot en met 10 kV. Het is aan elke kant beschermd door zekeringen van het juiste vermogen.

In een 110 kV-netwerk kan een dergelijke spanningstransformator in één fase van het bypass-bussysteem worden geïnstalleerd om de aangesloten aansluitcircuits en SNR synchroon te regelen.

Aan de secundaire kant worden twee wikkelingen gebruikt: de hoofd- en de extra, die zorgen voor de implementatie van de synchrone modus wanneer de stroomonderbrekers worden bestuurd door het blokbord.

Om de spanningstransformator aan te sluiten op twee fasen van het bypass-bussysteem bij het besturen van de stroomonderbrekers vanaf het moederbord, wordt het volgende schema gebruikt.

Hier wordt de vector «uk» toegevoegd aan de secundaire vector «kf» gevormd door het vorige schema.

Het volgende schema wordt «open driehoek» of onvolledige ster genoemd.

Hiermee kunt u een systeem van twee- of driefasige spanningen simuleren.

Het aansluiten van drie spanningstransformatoren volgens het volledige sterschema heeft de grootste mogelijkheden. In dit geval kunt u zowel alle fase- als lijnspanningen in de secundaire circuits krijgen.

Vanwege deze mogelijkheid wordt deze optie gebruikt op alle kritieke onderstations, en de secundaire circuits voor dergelijke VT's worden gemaakt met twee soorten wikkelingen volgens het ster- en deltacircuit.

De gegeven schema's voor het inschakelen van de spoelen zijn de meest typische en verre van de enige. Moderne meettransformatoren hebben andere mogelijkheden en er zijn bepaalde aanpassingen in het ontwerp en het aansluitschema voor gemaakt.

Nauwkeurigheidsklassen van spanningsmeettransformatoren

Om fouten in metrologische metingen te bepalen, worden VT's geleid door een equivalent circuit en een vectordiagram.

Deze nogal complexe technische methode maakt het mogelijk om de fouten van elke VT-meting te bepalen in termen van amplitude en afwijkingshoek van de secundaire spanning van de primaire spanning en om de nauwkeurigheidsklasse voor elke geteste transformator te bepalen.

Alle parameters worden gemeten bij nominale belasting in de secundaire circuits waarvoor de VT is gemaakt. Als ze tijdens bedrijf of inspectie worden overschreden, overschrijdt de fout de waarde van de nominale waarde.

Meetspanningstransformatoren hebben 4 nauwkeurigheidsklassen.

Nauwkeurigheidsklassen van spanningsmeettransformatoren

Nauwkeurigheidsklassen van VT-meting Maximale limieten voor toelaatbare fouten FU,% δU, min 3 3,0 niet gedefinieerd 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Klasse nr. 3 wordt gebruikt in modellen die werken in relaisbeveiliging en automatiseringsapparaten die geen hoge nauwkeurigheid vereisen, bijvoorbeeld om alarmelementen te activeren voor het optreden van foutmodi in stroomcircuits.

De hoogste nauwkeurigheid van 0,2 wordt bereikt door instrumenten die worden gebruikt voor kritische hoogprecisiemetingen bij het instellen van complexe apparaten, het uitvoeren van acceptatietesten, het instellen van automatische frequentieregeling en soortgelijke werkzaamheden. VT's met nauwkeurigheidsklassen 0.5 en 1.0 worden meestal geïnstalleerd op hoogspanningsapparatuur voor de overdracht van secundaire spanning naar schakelborden, controle- en regelmeters, relaissets van interlocks, beveiligingen en circuitsynchronisatie.

Capacitieve spanningsafnamemethode

Het principe van deze methode bestaat uit het omgekeerd evenredig vrijgeven van spanning op een circuit van in serie geschakelde condensatorplaten met verschillende capaciteiten.

Na het berekenen en selecteren van de nominale waarden van de condensatoren die in serie zijn geschakeld met de bus- of lijnfasespanning Uph1, is het mogelijk om op de uiteindelijke condensator C3 de secundaire waarde Uph2 te verkrijgen, die rechtstreeks uit de container wordt verwijderd of via een transformatorapparaat dat is aangesloten op vergemakkelijken instellingen met instelbaar aantal spoelen.

Prestatiekenmerken van meetspanningstransformatoren en hun secundaire circuits

Installatie Vereisten

Om veiligheidsredenen moeten alle secundaire VT-circuits worden beschermd. automatische stroomonderbrekers type AP-50 en geaard met een koperdraad met een doorsnede van minimaal 4 mm².

Als in het onderstation een dubbelbussysteem wordt gebruikt, moeten de circuits van elke meettransformator worden aangesloten via het relaiscircuit van de repeaters van de scheidingsschakelaar, wat de gelijktijdige voeding van spanning naar één relaisbeveiligingsapparaat van verschillende VT's uitsluit.

Alle secundaire circuits van het eindknooppunt VT tot de relaisbeschermings- en automatiseringsapparaten moeten met één voedingskabel worden uitgevoerd, zodat de som van de stromen van alle aders gelijk is aan nul. Daartoe is het verboden:

• scheid rails «B» en «K» en combineer ze voor gezamenlijke aarding;

• sluit bus "B" aan op synchronisatie-apparaten via schakelcontacten, schakelaars, relais;

• schakel de «B» bus van de tellers met de RPR contacten.

Operationeel schakelen

Alle werkzaamheden met operationele apparatuur worden uitgevoerd door speciaal opgeleid personeel onder toezicht van functionarissen en volgens de schakelformulieren. Hiervoor zijn stroomonderbrekers, zekeringen en automatische schakelaars geïnstalleerd in de circuits van de spanningstransformator.

Wanneer een bepaald deel van spanningscircuits buiten dienst wordt gesteld, moet worden aangegeven op welke wijze de genomen maatregel wordt geverifieerd.

Periodiek onderhoud

Tijdens bedrijf worden de secundaire en primaire circuits van de transformatoren onderworpen aan verschillende inspectieperioden, die zijn gekoppeld aan de tijd die is verstreken sinds het apparaat in gebruik is genomen en een verschillende reikwijdte van elektrische metingen en reiniging van de apparatuur door speciaal opgeleid reparatiepersoneel omvatten .

De belangrijkste storing die tijdens hun werking in spanningscircuits kan optreden, is het optreden van kortsluitstromen tussen de wikkelingen. Meestal gebeurt dit wanneer elektriciens niet zorgvuldig werken in bestaande spanningscircuits.

In het geval van een onbedoelde kortsluiting van de wikkelingen, worden de beveiligingsschakelaars in de aansluitdoos van de metende VT uitgeschakeld en verdwijnen de spanningscircuits die de vermogensrelais, interlocksets, synchronisme, afstandsbeveiligingen en andere apparaten voeden.

In dit geval is valse activering van bestaande beveiligingen of storing van hun werking in geval van fouten in de primaire lus mogelijk. Dergelijke kortsluitingen moeten niet alleen snel worden verholpen, maar ook alle automatisch uitgeschakelde apparaten.

Stroom- en spanningsmeettransformatoren zijn verplicht in elk elektrisch onderstation. Ze zijn nodig voor de betrouwbare werking van relaisbeveiligings- en automatiseringsapparaten.