Устройство и назначение высоковольтных электрических аппаратов

3

Содержание

1. Основные конструкции контактов

2. Гашение дуги в среде трансформаторного масла

3. Конструкция и назначение предохранителя 0,4 кВ

4. Конструкция и назначение магнитного пускателя

5. Конструкция высоковольтных разъединителей

6. Назначение и конструкция измерительных трансформаторов напряжения

Список литературы

1. Основные конструкции контактов

Электрический контакт - соприкосновение тел, обеспечивающее протекание тока в электрической цепи. Соприкасающиеся тела называются также контактами или контакт-деталями.

Разборное контактное соединение. Такое устройство применяется для жесткого соединения между собой отдельных токоведущих частей. Конструкция должна обеспечивать надежное, не ослабеваемое при эксплуатации прижатие рабочих поверхностей контакт-деталей и минимальное переходное сопротивление. Характерные виды соединения плоских проводников (шин) приведены на рис.1.

Рисунок 1 - Болтовые соединения шин

Коммутирующие контакты. Такие контакты являются основным элементом коммутационных аппаратов. В контактах на малые токи (до нескольких ампер) стремятся независимо от конструктивного исполнения иметь одноточечное контактирование, чтобы при малых нажатиях получить относительно высокое удельное давление в контактной точке. При сколько-нибудь значительных токах конструкция должна обеспечивать многоточечное контактирование.

Конструкции контактов чрезвычайно многообразны. Однако по взаимному перемещению контакт-деталей во время соприкосновения контакты могут быть подразделены на соприкасающиеся с перекатом и проскальзыванием -- рычажные, соприкасающиеся встык -- торцевые, мостиковые и соприкасающиеся с внедрением деталей одного контакта между деталями другого контакта -- врубные, розеточные, роликовые.

Для осуществления своих функций контакты могут выполняться одноступенчатыми и многоступенчатыми. В одноступенчатом контакте контактная пара служит как для продолжительного проведения тока во включенном положении, так и для разрыва дуги при размыкании. В многоступенчатых контактных системах (рис.2) с двумя или тремя параллельными контактами, между которыми основные функции разделены, достигается лучшее удовлетворение противоречивых требований, предъявляемых к ним.

Рисунок 2 - Одно- (я) и двухступенчатые (о) главные коммутирующие контакты /, /' -- основные контакты; 2, 2' -- дугогасительные контакты

Иногда применяют систему из трех параллельных контактов: основных, промежуточных и дугогасительных. Промежуточные контакты служат для облегчения перехода тока из дугогасительных в основные (при замыкании) и обратно (при размыкании).

Рычажные контакты (рис.3) применяются в аппаратах с поворотной подвижной системой. Как правило, оси вращения контакта 0^ и подвижной системы 0₂ не совпадают. Кроме того, контакты касаются раньше, чем подвижная система достигает конечного положения. Вследствие этого при замыкании и размыкании происходит перекатывание и проскальзывание подвижной контакт-детали по неподвижной, в результате начальная точка касания 1 при замыкании, она же последняя точка касания и точка возникновения дуги при размыкании, оказывается смещенной по отношению к точке 2 конечного касания контактов. Таким образом, поверхности, обеспечивающие продолжительное проведение тока и определяющие переходное сопротивление контакта, отдалены от места возникновения дуги.

Рисунок 3 - Рычажные контакты

а, б, в - кинематика движения; г-к определению радиуса кривизны

Мостиковые контакты (рис.4, а) применяются главным образом в аппаратах с прямоходовой подвижной системой. Гибкая связь отсутствует, что является достоинством конструкции, но зато требуется удвоенное контактное нажатие сравнительно с рычажными контактами, так как число переходных контактов удваивается. Рабочие поверхности выполняются в виде плоскость -- плоскость, плоскость -- цилиндр, цилиндр -- цилиндр, плоскость -- сфера, сфера -- сфера (при малых токах).

Торцевые контакты (рис.4,б) выполняются в виде сплошных металлических стержней или полых труб. Контактные поверхности могут быть плоскими, сферическими или одна -- плоской, другая -- сферической. Контакты имеют большое переходное сопротивление и требуют большого нажатия, поэтому применение их на большие номинальные токи затруднено. Они используются преимущественно как дугогасительные. Торцевые контакты требуют гибкой связи, роликового или другого токоподвода.

Многоточечные торцевые контакты применяются на большие номинальные токи (до 4000 А) при требовании малого переходного сопротивления, в частности в вакуумных выключателях. Пример конструкции многоточечного торцевого контакта приведен на рис.4, в. По существу, это розетка, которая имеет большое число торцевых контактов.

Рисунок 4 - Торцевые контакты: а - мостиковый; б - торцевой

в - торцевой многоточечный 1 - подвижная контакт-деталь; 2 - неподвижная контакт-деталь; 3 - неподвижная контакт-деталь, перемешающаяся на величину провала; 4 - гибкая связь

Врубные контакты показаны на рис.5. Простейшие из них на небольшие токи состоят из неподвижной контактной стойки 1, в которую входит подвижный контактный нож 2, направление его движения в показано стрелками. Нажатие осуществляется за счет упругих свойств материала стоек, которым придается соответствующая форма. При перегреве, а также при частых включениях пружинящие свойства губок ослабляются и контакт нарушается. Для устранения указанного недостатка во врубных контактах на большие токи для получения более высоких и устойчивых нажатий применяют стальные пружины 3.

В высоковольтных выключателях применяются контакты ламельные врубные. Подвижная контакт-деталь здесь выполняется из отдельных ламелей 2 (их может быть несколько пар), неподвижная 1 -- клинообразной. Подвижная система прямоходовая. Рассмотренные контакты могут выполняться на очень большие токи путем параллельного присоединения любого числа пар ламелей.



Рисунок 5 - Врубные контакты

а, б, в -- врубные; г -- розеточные; д -- роликовые

Розеточные контакты (рис.5,г) состоят из контактного стержня 2 (подвижная контакт-деталь) и ряда сегментов / (ламелей) с пружинами 3, образующих неподвижную контакт-деталь. Розеточные контакты применяются преимущественно в качестве основных.

Роликовые контакты (рис.5, д) служат для токосъема с неподвижных контакт-деталей (стержней) 1, перемыкаемых роликами 2, на подвижную контакт-деталь 3. Ролики как бы заменяют гибкую связь и широко применяются при больших ходах подвижной контакт-детали и больших номинальных токах.

Герметичные контакты. Контакты обычных реле работают в среде атмосферного воздуха. Они загрязняются пылью, парами металлов, покрываются оксидами, возникающими при химических реакциях под воздействием электрической дуги (искры), подвергаются влиянию различных атмосферных агрессивных газов, водяных паров. Все эти факторы понижают надежность их работы и износостойкость, особенно при малых токах и напряжениях, когда окисление рабочих поверхностей может привести к прекращению проводимости контактов. Указанные явления можно ослабить или практически исключить, если поместить контакты в инертный газ или вакуум. Одним из наиболее перспективных направлений усовершенствования контактных устройств (особенно на малые токи и напряжения) является разработка герметичных магнитоуправляемых контактов (МК) -- герконов.

Простейшая конструкция МК представлена на рис.6.\

Рисунок 6 - Герметичный контакт -- геркон

Скользящие контакты. Эти конструкции осуществляют передачу тока без обрыва цепи с неподвижной контакт-детали на подвижную. Они могут выполняться с рычажными, мостиковыми, роликовыми и другими контактами. Разновидностью скользящего контакта является шарнирный контакт. Он одновременно обеспечивает и механическую связь между деталями.

Разъемное контактное соединение. Это контактное соединение, которое может быть разомкнуто (замкнуто) без разборки (сборки). Размыкание (замыкание) осуществляют при обесточенной электрической цепи. Конструкции контактов многообразны; главным образом применяются контакты, где детали одного контакта внедряются между деталями другого (врубные, розеточные и т. п.).

2. Гашение дуги в среде трансформаторного масла

Этот способ гашения нашел широкое применение в выключателях переменного тока на высокое напряжение. Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга приводит к очень интенсивному испарению окружающего ее масла с диссоциацией его паров.



Рисунок 7 - Электрическая дуга в сфере газового пузыря в масле

при простом однократном разрыве / -- неподвижный контакт; 2 -- подвижный контакт; 3 -- стенка бака; 4 -- масло; А -- ствол дуги; Б -- водородная оболочка; 5 -- зона распада; Г -- зона газа; Д -- зона пара; Е -- зона испарения

Вокруг дуги образуется газовая оболочка (рис. 7) - газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70-80% газов пузыря) и паров масла. При этом водород, обладающий наивысшими среди всех газов дугогасящими свойствами, наиболее тесно соприкасается со стволом дуги. Выделяемые с громадной

скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деонизацию дугового промежутка, особенно в момент прохождения тока через свой естественный нуль. Внутри газового пузыря происходит непрерывное движение газа и паров масла. Быстрое (взрывное) разложение масла приводит к повышению давления внутри пузыря, что также способствует гашению дуги. В обычных конструкциях масляных выключателей давление в газовом пузыре повышается до 0,5-1 МПа, а в выключателях с дугогасительными камерами -- еще больше. Следует отметить, что сам процесс разложения масла с образованием газопаровой смеси связан с отбором от дуги большого количества энергии (30-35%), что также благоприятно влияет на ее гашение.

Процесс гашения в масле происходит тем интенсивнее, чем ближе соприкасается дуга с маслом и чем быстрее движется масло по отношению к дуге. При простом разрыве дуги в масле дуга окружена пузырем, заполненным парамимасла и газа, находящимися в относительно спокойном состоянии. Воздействие самого масла на дугу относительно мало. Воздействие масла на дугу существенно увеличивается, если дуговой разрыв ограничить каким-либо замкнутым изоляционным устройством, так называемым дугогасительным устройством (камерой). В дугогасительных камерах создается более тесное соприкосновение масла с дугой, а также интенсивное обдувание дуги потоками газов, паров масла и самим маслом, в результате чего значительно возрастает продольный градиент напряжения, ускоряется процесс деионизации, сокращается время горения дуги, уменьшается ход контактов по сравнению с простым разрывом в масле.

В случае когда дуга горит в газовом пузыре, объем которого не ограничивается стенками, средняя температура газопаровой смеси находится в пределах 800-1000 К, а в случае горения дуги в узком, ограниченном объеме при больших токах средняя температура газопаровой смеси достигает 2000-2500 К, т.е. отвод энергии от дуги здесь значительно больший.

Дугогасительные устройства современных масляных выключателей по принципу действия могут быть разделены на три основные группы:

1. Дугогасительные устройства с автодутьем, в которых дутье газопаровой смеси и масла в зону гашения дуги создается за счет энергии, выделяющейся в самой дуге.

2. Дугогасительные устройства с принудительным (импульсным) масляным дутьем, в которых масло в зону гашения дуги (к месту разрыва) подается с помощью специальных нагнетающих гидравлических механизмов за счет постороннего источника энергии.

3. Дугогасительные устройства с магнитным гашением дуги в масле, в которых ствол дуги под влиянием поперечного магнитного поля перемещается в узкие, заполненные маслом каналы и щели, образованные стенками из изоляционного материала.

Наибольшее распространение находят дугогасительные устройства первой группы, так как обеспечивают большую эффективность гашения при сравнительно несложных конструкциях.

Принципиальные схемы работы простейших дугогасительных камер с автодутьем приведены на рис.8. Газовый пузырь, образующийся вокруг дуги при размыкании контактов, приводит к существенному повышению давления в ограниченном объеме камеры (положение /). Масло и продукты его разложения, стремясь выйти через отверстия в камере, создают интенсивное обдувание дуги потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутье -- рис.8, а) при выходе подвижной контакт-детали из камеры (положение Л) или поперек дуги (поперечное дутье -- рис.8,6) при наличии выхлопного отверстия, расположенного против места разрыва (положение II). После гашения дуги камера наполняется маслом (положение III). Современные масляные выключатели снабжены более сложными камерами, в которых используются указанные принципы в различных комбинациях с одним, двумя и большим числом разрывов.

Рис.8 Схемы процесса гашения электрической дуги в камерах с автодутьем:

а -- камера продольного дутья; б - камера поперечного дутья '--масло; 2 -- неподвижный контакт; 3 -- клапан; 4 -- дуга; 5 -- газовый пузырь; 6 -- камера; 7 --подвижный контакт

3. Конструкция и назначение предохранителя 0,4 кВ

Предохранитель - коммутационный электрический аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от аварийных режимов, защиты электрических сетей, электрооборудования общепромышленных установок, вагонов метрополитена и др. от токов перегрузки и коротких замыканий. Они отключают защищаемую цепь посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под воздействием тока, превышающего определенное значение. В большей части конструкций отключение цепи осуществляется путем расплавления плавкой вставки, которая нагревается непосредственно током защищаемой Цепи.

Предохранители низковольтные плавкие - коммутационные электрические аппараты, предназначенные для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей (плавких вставок) под воздействием тока, превышающего определенное значение.

Конструкция.

Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.

Плавкая вставка - часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство, представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.

Держатель плавкой вставки - съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки.

Контакты плавкой вставки - токоведущая часть, обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками.

Держатель предохранителя - сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки.

Боек предохранителя - механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.

Основным параметром предохранителя при коротком замыкании является предельный ток отключения -- ток, который он может отключить при возвращающемся напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению.

Следует отметить, что быстродействующие предохранители предназначены только для защиты от коротких замыканий. Защита от перегрузок должна выполняться другими аппаратами.

4. Конструкция и назначение магнитного пускателя

Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Магнитные пускатели предназначены для использования в схемах электроприводов для дистанционного пуска, останова,реверсирования и переключений электрических силовых цепей постоянного и переменного тока, трехфазных асинхронных электродвигателей. При использовании пускателей совместно с тепловыми реле они выполняют функцию защиты электродвигателей от недопустимых перегрузок.

Конструкция и схема включения пускателя.

Наибольшее распространение получили пускатели серий ПМЕ и ПА. На рисунке 9 представлен магнитный пускатель серии ПМЕ.

Учитывая облегченные условия работы пускателя при отключении, возможно, используя двукратный разрыв цепи, отказаться от применения громоздких дугогасительных устройств в виде решетки или камеры магнитного дутья. Широко применяются торцевые контакты с металлокерамикой. Подвижный контакт 1 выполняется мостикового типа с самоустанавливанием. Рис.9 Магнитный пускатель серии ПМЕ

Токоведущие шинки 3 от зажимов к неподвижным контактам 4 выполняются таким образом, чтобы электродинамические силы сдували дугу с контактов. Прямоходовой электромагнит имеет Ш-образный сердечник 5 и якорь 6. Возврат пускателя в исходное положение происходит за счет пружины 7. Короткозамкнутый виток 8 расположен на двух крайних стержнях сердечника. Якорь электромагнита 6 связан с изоляционной траверсой 9, несущей подвижные контакты 1 с контактными пружинами 2. Траверса 9 движется в направляющих 10, являющихся частью литого корпуса 11. Пускатель может иметь пять главных и два вспомогательных контакта 12.

Основной особенностью электромагнитного механизма является равенство ходов контакта и якоря электромагнита. Такая система имеет ряд недостатков, которые ведут к большому времени вибрации контактов (более 1 мс) и их быстрому износу.

В современных пускателях такая система применяется только при малых мощностях двигателей (номинальный ток 25 А). При токах, больших 25 А, хорошо себя зарекомендовала система пускателей серии ПА, в которой ход контакта примерно в 2,5 раза меньше, чем ход якоря электромагнита. Для защиты двигателя от перегрузки в двух фазах устанавливаются тепловые реле. В некоторых типах пускателей, например в серии П, тепловые реле расположены на одной панели с контактором. Реле типа ТРП и ТРН монтируются вне контактора пускателя. Схема включения нереверсивного пускателя показана на рисунке 10.

Рисунок 10 - Схема включения нереверсивного пускателя

Главные (линейные) контакты Л включаются в рассечку проводов, питающих двигатель. В проводах двух фаз включаются также нагревательные элементы тепловых реле ТРП₁ и ТРП₂. Катушка электромагнита К подключается к сети через размыкающие контакты тепловых реле Т° и кнопки управления. При нажатии кнопки Пуск напряжение на катушку подается через замкнутые контакты 1-2 кнопки Стоп и замкнутые контакты тепловых реле Т°. После притяжения якоря электромагнита замыкается блок-контакт БК, шунтирующий контакты 3-4 кнопки Пуск. Это дает возможность отпустить пусковую кнопку. Для отключения пускателя нажимается кнопка Стоп. При перегрузке двигателя срабатывают тепловые реле, которые разрывают цепь катушки К. Якорь электромагнита отпадает. Происходит отключение пускателя.

Рисунок 11 - Общий вид реверсивного пускателя ПМЕ

На рисунке 11 показан общий вид реверсивного пускателя на базе ПМЕ. Подвижная часть верхнего пускателя 1 с помощью рычага 2 сблокирована с подвижной частью 3 нижнего пускателя. При подаче напряжения на верхний пускатель его якорь притягивается, верхний конец рычага 2 поворачивается влево и удерживает якорь нижнего пускателя в крайнем правом положении. Даже при подаче напряжения на нижний пускатель якорь его электромагнита не сдвинется с места, так как сила, действующая на верхнее плечо (якорь верхнего пускателя притянут), больше силы, действующей на нижнее плечо.

Поскольку при подаче напряжения на нижний электромагнит в его обмотке протекает большой ток и она может выйти из строя, механическая блокировка дополняется электрической.

Схема включения реверсивного пускателя приведена на рис.12.



Рисунок 12 - Схема включения реверсивного пускателя

Кнопка управления Вперед имеет замыкающие контакты 1-2 и размыкающие контакты 4-6. Аналогичные контакты имеет кнопка пуска двигателя в обратном направлении Назад. Соответственно индекс "в" отнесен к элементам, участвующим при работе вперед, и индекс "н" -- при работе назад. При пуске Вперед замыкаются контакты 1-2 этой кнопки и процесс протекает так же, как и у нереверсивного пускателя, с той лишь разницей, что цепь катушки К_н замыкается через размыкающие контакты 1-6 кнопки Назад. Одновременно размыкаются размыкающие контакты 4--6 кнопки Вперед, при этом разрывается цепь катушки К_н. При нажатии кнопки Назад вначале размыкаются контакты 1-6, обесточивается катушка и отключается пускатель Вперед. Затем контактами 4--3 запускается электромагнит пускателя Назад. При одновременном нажатии кнопок Вперед и Назад ни один из пускателей не будет включен.

5. Конструкция высоковольтных разъединителей

Высоковольтные разъединители предназначены для включения и отключения обесточенных участков электрической сети высокого напряжения (до 110кВ и выше) промышленной частоты 50-60 Гц, а также заземления отключённых участков при помощи стационарных заземляющих ножей.

Классифицируются разъединители по количеству и расположению заземлителей.

Отдельные типы разъединителей 6-10 кВ отличаются друг от друга по роду установки (разъединители внутренней и наружной установки); по характеру движения ножа (разъединители вертикально-поворотного и качающегося типа); по числу полюсов (разъединители однополюсные и трехполюсные).

Различие в конструкциях разъединителей внутренней и наружной установок объясняются условиями их работы.

Разъединители наружной установки должны иметь приспособления, разрушающие ледяную корку, образующуюся при гололеде. Кроме того, их используют для отключения небольших токов нагрузки и их контакты снабжаются рогами для гашения дуги, возникающей между расходящимися контактами.

Особенности конструкции.

Конструкция высоковольтных разъединителей состоит из отдельных полюсов, которые могут использоваться в однополюсном и трехполюсном варианте на горизонтальной плоскости (для класса напряжения до 10 кВ) и на вертикальной плоскости (на класс напряжения 35 и 110 кВ на номинальный ток 1000А).

Трехполюсные разъединители управляются рычажным приводом,

однополюсные - оперативной изоляционной штангой.

Полюс разъединителя выполнен в виде двухколонкового аппарата с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и состоит из цоколя, изоляционных колонок, токоведущей системы и заземляющего устройства.

Контактные ножи разъединителя выполнены из двух медных параллельных шин, установленных на "ребро" и расположенных в два яруса, один конец которых гибкими связями соединен с контактным выводом, а на другом образован разъемный контакт.

В заземляющее устройство разъединителя входят заземлитель и неподвижный контакт.

При включении заземлителем заземляются отключенные участки цепи.

Вращением изоляционных колонок осуществляются операции В и О.

Рычаги колонок соединены между собой внутриполюсной тягой и межполюсной, поворачивающей колонки всех полюсов разъединителя на 90⁰ (рис.13).

Рисунок 13 - Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры разъединителя

1 - цоколь; 2 - изоляционная колонна; 3 - нож с ламелями; 4 - нож без ламелей; 5 - неподвижный контакт; 6 - шарнир; 7, 17 - вставки; 8 - привод; 9 - межколонковая тяга; 10, 18 - тяги управления заземлителями; 11 - тяга управления главными ножами; 13, 16 - накладки; 14 - втулка; 15 - межполюсная тяга управления заземлителями; 19 - заземлитель; I - вал изоляционной колонки; II - вал управления заземлителем; III - вал управления главными ножами.

6. Назначение и конструкция измерительных трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения - это промежуточные трансформаторы, через которые включаются измерительные приборы при высоких напряжениях. Так как электрическое сопротивление этих приборов велико (порядка 1000 0м), то трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу. Такой режим связан с большими магнитными потерями, а это, в свою очередь, приводит к увеличению размеров магнитопровода и устройству специального масляного охлаждения.

Благодаря этому измерительные приборы оказываются изолированными от сети, что делает возможным применение стандартных приборов (с переградуированием их шкалы) и тем самым расширяет пределы измеряемых напряжений.

Предназначены для понижения высокого напряжения до значения, равного 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и защитных устройств.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения; обмотки реле, включаемых через ТН, также могут иметь стандартные исполнения. Трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения используются как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализаций и релейной защиты линий электропередачи от замыкания на землю.

В ряде случаев трансформаторы напряжения могут быть использованы как маломощные понижающие силовые трансформаторы или как повышающие испытательные трансформаторы (для испытания изоляции электрических аппаратов).

Трансформаторы напряжения применяются в наружных или внутренних электроустановках переменного тока напряжением 0,38-110 кВ и номинальной частотой 50 Гц от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Для питания защитных устройств применяются трехобмоточные трансформаторы с дополнительной вторичной обмоткой.

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками предназначается не только для питания измерительных приборов и реле, но и для работы в устройстве сигнализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 14: первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

Рисунок 14 - Схема включения трансформатора напряжения:

1-первичная обмотка; 2-магнитопровод; 3-вторичная обмотка;

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 элетрокартон. 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 закрытых и открытых РУ. В таких 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.

Схема обмоток первых показана на рис.13,а,б,в.Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН - на боковой стенке. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН - на100/3 В, дополнительная обмотка - на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис.15,в.



Рисунок 15 - Трансформаторы напряжения однофазные масляные:

а- НОМ-35; б- ЗНОМ-35; 1- ввод ВН; 2- коробка вводов НН; 3- бак

Рисунок 16 - Установка трансформатора напряжения ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов.Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитний стали.

На рисунке 16 показана установка такого трансформатора в комплектном токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, расположенного на вводеВН, присоединяется к пружинящим контактам, закреплённым на токопроводе1, 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.

Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, соединенные по схеме, показанной на рисунке 2, в. Такие трансформаторы предназначены для присоединения приборов контроля изоляции.

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ-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, пожаробезопасны. 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.

На рис.17 показан однофазный двухобмоточный трансформатор с незаземлен-ными выводами типа НОЛ.08-6 на 6 кВ. Трансформатор представляет собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы первичной обмотки А,Х, выводы вторичной обмотки расположены на переднем торце трансформатора НОЛ.08-6.и закрыты крышкой.

Рисунок 17 - Трансформатор напряжения НОЛ.08-67

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопрводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис.16) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанные на U_ф/2.

Т.к. общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом U_ф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на U_ф/2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распоределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом.

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 U_ф/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют четыре блока, т.е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности и поэтому трансформаторы НКФ 330 и НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис.18). Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ.

Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты, Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис 16,б показана установка НДЕ-500-72.

При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяется трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.

Рисунок 18 - Трансформатор напряжения НДЕ:

а) схема; б) установка НДЕ-500-72:

1- Делитель

2- разъединитель

3- трансформатор напряжения и дроссель

4- заградитель высокочастотный

5- разрядник

6- привод

Список литературы

1. Акимов Е.Г. Трансформаторы силовые и измерительные. Справочник. В 2 томах. / Е.Г.Акимов, М.М.Манухин. - 2005. - 304 с.

2. Афанасьев В.В. Трансформаторы тока / В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, Л.В. Жалалис и др. - М.: издательство ДРОФА, 2005. - 416 с.

3. Брандина Е.П. Электрические машины. Письменные лекции. Примеры решения задач / Е.П.Брандина. - СПб.: СЗТУ, 2004. - 152 с.

4. Воропаев Е.Г. Электротехника / С.Н.Воропаев. - М : КолосС, 2007. - 247 с.

5. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам т.2 / И.П.Копылов. - М.: Издательство:Энергоатомиздат, 1989. - 688 с.

6. Родштейн Л.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов.-- 3-е изд. / Л.А.Родштейн. - М.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 299 с.

7. Справочник по электроизмерительным приборам. / Под ред. К.К.Илюнина. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 344 с.

8. Чунихин А.А. Электрические аппараты / А.А.Чунихин. - М.: Энергоиздат, 1988. - 536 с.