Схема включения трехфазного трансформатора в открытый треугольник. Схемы соединения трансформаторов напряжения

(рисунок 1, б ), называемого иногда V-образным. Рассмотрим на нескольких типичных примерах области их применения.

Рисунок 1. Различие между соединениями в разомкнутый (а ) и открытый (б ) треугольники. Примеры применения соединений в разомкнутый треугольник: (в ) и фильтр напряжения нулевой последовательности (г ).

Следующий пример дан из другой области. На рисунке 1, г показан фильтр напряжения нулевой , который служит для обнаружения замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью. Первичные обмотки соединены в звезду, ее нейтраль обязательно заземлена, благодаря чему первичная обмотка каждой фазы включена на ее напряжение относительно земли. Вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, питают реле Р .

В нормальных условиях, а также при , но без заземления геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю. Следовательно, напряжение на обмотке реле равно нулю и оно не срабатывает. Однако при замыкании на землю в напряжениях появляется составляющая нулевой последовательности U 0 . Реле срабатывает и производит заданные действия (включает сигнал, отключает заземленный участок, включает резерв и тому подобное).

Обращается внимание на следующее. Заземление нейтрали первичной обмотки (рисунок 1, г ) – необходимое условие для действия схемы. Заземление вторичной обмотки – средство обеспечения безопасности (смотрите статью "Схема соединения "Звезда "). Токи третьих гармоник в контуре вторичных обмоток не возникают, так как трансформаторы напряжения работают при малых индукциях, благодаря чему их магнитопроводы далеки от насыщения.

Открытый треугольник в силовых электроустановках редко используется, но в цепях измерения, учета и сложных релейных защит находит самое широкое применение.

На рисунке 2, а в открытый треугольник соединены два однофазных силовых трансформатора. Это равносильно тому, что из трехфазной группы один трансформатор попросту отсоединен, но все внешние выводы как с первичной, так и со вторичной стороны оставлены. Особенности такого соединения состоят в следующем:
1. В фазах ab и ac проходят линейные токи, сдвинутые по при активной нагрузке относительно соответствующих фазных напряжений на 30°. Значит, каждый трансформатор при активной нагрузке работает с cos φ = 0,866 (а не cos φ = 1). Поэтому отдаваемая мощность двух трансформаторов, соединенных в открытый треугольник, составляет не 2/3, а только 58% (2/3 от 86,6%) мощности, которая была бы при закрытом треугольнике.

Рисунок 2. Примеры соединений в открытый треугольник.

2. Различные сопротивления для линейных токов нарушают симметрию под нагрузкой.

Третий пример (рисунок 2, в ) показывает соединение в открытый треугольник двух однофазных трансформаторов напряжения. Такое включение применяется в электроустановках высокого напряжения, если достаточно контролировать линейные напряжения U AB , U BC , . Вторичные напряжения заземлены для обеспечения безопасности.

1 Прямая, обратная и нулевая последовательности – термины метода симметричных составляющих, с помощью которого рассчитываются схемы с несимметричной нагрузкой.
2 U AB = k × U ab , U BC = k × U bc , U CA = k × U ca , где k – трансформатора напряжения, в нашем примере 10000: 100 = 100. Вольтметры градуируют в киловольтах.

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду, приведенная на рис.6.5, а, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV1 соединяются в звезду. Начала каждой обмотки (А, В, C )присоединяются к соответствующим фазам ЛЭП, а концы X, Y, Z объединяются в общую точку (нейтраль N1 )и заземляются. При таком включении к каждой первичной обмотке TV1 подводится напряжение фазы ЛЭП относительно земли. Концы вторичных обмоток TV1 (х , у , z на рис.6.5, а ) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки N3 (сопротивления 1 , 2 , 3 ). В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1 )жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будет иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки N3. При такой схеме фазные напряжения на вторичной стороне соответствуют фазным напряжениям относительно земли первичной стороны. Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи являются обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Соединение обмоток ТН по схеме y / y обычно выполняется по 12-й группе. Эта схема может быть осуществлена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН. Трехфазные трехстержневые ТН для данной схемы применяться не могут, так как в их магнитопроводе отсутствуют пути для замыкания магнитных потоков НП Ф 0 , создаваемых током I 0 в первичных обмотках при замыканиях на землю в сети. В этом случае поток Ф 0 замыкается через воздух по пути с большим магнитным сопротивлением. Это приводит к уменьшению сопротивления НП трансформатора и резкому увеличению I нам. Повышенный I нам вызывает недопустимый нагрев трансформатора, в связи с чем применение трехстержневых ТН


недопустимо. В пятистержневых трансформаторах для замыкания потоков служат четвертый и пятый стержни магнитопровода (рис.6.6).

Схема соединений обмоток ТН в открытый треугольник изображена на рис.6.7. Она выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения, например U AB и U BC . Напряжение на зажимах вторичных обмоток ТН всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения U AB , U BC и U AC .

Схема соединений обмоток однофазных ТН в фильтр напряжения НП выполняется посредством трех однофазных ТН, как показано на рис.6.8. Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные – последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле. Напряжение U p на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток: U p = U а + U b + U c .

Так как сумма трех фазных напряжений равна утроенному напряжению НП, выражая вторичные напряжения через первичные, получаем

(6.4)

В нормальных условиях напряжения фаз симметричны, U p = 0. При КЗ без земли также U p = 3U 0 = 0 (см. гл. 1). При КЗ на землю (одно- и двухфазных) на зажимах разомкнутого треугольника ТН появляется напряжение U p = 3U 0 /K U .

Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.

Рассмотренная схема является фильтром НП. Необходимым условием работы схемы вкачестве фильтра НП является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Применяя однофазные ТН с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну из них по схеме звезды, а вторую – по схеме разомкнутого треугольника (рис.6.9). Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

Схема соединения обмоток трехфазных ТН в фильтр напряжения НП. Для получения 3U 0 от трехфазного пятистержневого ТН (см. рис.6.6) на каждом из его основных стержней 1 , 2 и 3 выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется только при КЗ на землю, когда возникают магнитные потоки НП, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода. Схемы с пятистержневым ТН позволяют получать одновременно с напряжением НП фазные и междуфазные напряжения.

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от . Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

На рис. 1,а показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение U1, а на напряжение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, концы - X и х. Такие обозначения обычно наносятся на корпусе трансформатора напряжения рядом с зажимами его обмоток.

Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным трансформатора напряжения Кн = U1 ном / U2 ном

Рис. 1. Схема и векторная диаграмма трансформатора напряжения: а - схема, б - векторная диаграмма напряжений, в - векторная диаграмма напряжений

При работе трансформа тора напряжения без погрешностей его первичное и вторичное напряжение совпадают по фазе, как показано на рис. 1,6, и отношение их величин равно K н. При коэффициенте трансформации K н=1 напряжение U2 =U1 (рис. 1,в).

Измерительные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис. 2,а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначены ад и хд.

На рис. 2,6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.

При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2,в, где Uа, Vв и Uc - векторы фазных напряжений, приложенных к первичным обмоткам, a Uaд, Уb д и Ucд - векторы напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1,в).

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками. а - схема; б - включение в трехфазную цепь; в - векторная диаграмма

Сумма векторов Uaд, Ub д и Ucд получена путем их совмещения соответственно схеме соединения дополнительных обмоток, при этом принималось, что стрелки векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора.

Результирующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю.

В действительных условиях обычно на выходе разомкнутого треугольника имеется ничтожно малое напряжение небаланса, не превышающее 2 - 3% номинального напряжения. Этот небаланс создается всегда имеющимися незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений и небольшим отклонением формы их кривой от синусоиды.

Напряжение, обеспечивающее надежную работу реле, приключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Так как замыкания на землю связаны с прохождением тока через нейтраль, появляющееся при этом напряжение на выходе разомкнутого треугольника согласно методу симметричных составляющих называют напряжением нулевой последовательности и обозначают 3U0. В этом обозначении цифра 3 указывает, что напряжение в данной цепи является суммарным для трех фаз. Обозначение 3U0 применяется также и для выходной цепи разомкнутого треугольника, подаваемой на реле сигнализации или защиты (рис. 2,6).

Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений первичной и вторичной дополнительной обмоток при однофазном замыкании на землю: а - в сети с заземленной нейтралью, б - в сети с изолированной нейтралью.

Наибольшее значение напряжение 3U0 имеет при однофазном замыкании на землю. При этом следует иметь в виду, что максимальная величина напряжения 3U0 в сети с изолированной нейтралью значительно, больше, чем в сети с заземленной нейтралью.

Распространенные схемы включения измерительных трансформаторов напряжения

Простейшая схема с использованием одного , показанная на рис. 1,а, применяется в пусковых шкафах двигателей и на переключательных пунктах 6 - 10 кВ для включения вольтметра и реле напряжения устройства АВР.

На рис.4 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей. Группа из трех соединенных по схеме звезда - звезда однофазных трансформаторов, показанная на рис. 4,а, применяется для питания измерительных приборов, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках 0,5 - 10 кВ с изолированной нейтралью и неразветвленной сетью, где не требуется сигнализация возникновения однофазных замыканий на землю.

Для обнаружения "земли" по этим вольтметрам они должны показывать величины первичных напряжений между фазами и землей (см. векторную диаграмму на рис. 3,6). Для этого нуль обмоток ВН заземляется и вольтметры включаются на вторичные фазные напряжения.

Так как при однофазных замыканиях на землю трансформаторы напряжения могут длительно находиться под линейным напряжением, их номинальное напряжение должно соответствовать первичному междуфазному напряжению. Вследствие этого в нормальном режиме при работе под фазным напряжением мощность каждого трансформатора, а следовательно, и всей группы понижается в √ 3 раз. Поскольку в схеме заземлен нуль вторичных обмоток, предохранители во вторичной цепи установлены во всех трех фазах.

Рис. 4. Схемы включения однофазных измерительных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой: а - схема звезда - звезда для электроустановок 0,5 - 10 кВ с изолированной нейтралью, б - схема открытого треугольника для электроустановок 0,38 - 10 кВ, в - то же для электроустановок 6 - 35 кВ, г - включение трансформаторов напряжения 6 -18 кВ по схеме треугольник - звезда для питания устройств АРВ синхронных машин.

На рис. 4,6 и в трансформаторы напряжения, предназначенные для питания измерительных приборов, счетчиков и реле, включаемых на междуфазные напряжения, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напряжения Uab , Ubc, Uc a при работе трансформаторов напряжения в любом классе точности.

Особенность схемы открытого треугольника это недоиспользование мощности трансформаторов, так как мощность такой группы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансформаторов не в 1,5 раза, а в √ 3 раз.

Схема рис.4,б применяется для питания неразветвленных цепей напряжения электроустановок 0,38 -10 кВ, что позволяет устанавливать заземление вторичных цепей непосредственно у трансформатора напряжения.

Во вторичных цепях схемы, показанной на рис. 4,в, вместо предохранителей установлен двухполюсный автомат, при срабатывании которого блок-контакт замыкает цепь сигнала "обрыв напряжения". Заземление вторичных обмоток выполнено на щите в фазе B, которая дополнительно заземлена непосредственно у трансформатора напряжения через пробивной предохранитель. Рубильник обеспечивает отключение вторичных цепей от трансформатора напряжения с видимым разрывом. Эта схема применяется в электроустановках 6 - 35 кв при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более трансформаторов напряжения.

На рис. 4,г трансформаторы напряжения включены по схеме треугольник - звезда, обеспечивающей вторичное линейное напряжение U = 173 В, что необходимо для питания устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов. С целью повышения надежности работы АРВ предохранители во вторичных цепях не устанавливаются, что допускается для неразветвленных цепей напряжения.

Трансформатор напряжения по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору. Как показано на рис. 6-1, трансформатор напряжения состоит из стального сердечника (магнитопровода) С, собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток - первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Первичная обмотка имеющая очень большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке , имеющей меньшее количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно реле и измерительные приборы.

Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней э. д. с. Е, которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора напряжения) равна напряжению па ее зажимах U 2X..X ,

Напряжение U 2X..X во столько раз меньше первичного напряжения U 1 во сколько раз число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной обмотки :

Введя такое обозначение, можно написать:

На паспортах трансформаторов напряжения их коэффициенты трансформации указываются дробью, в числителе которой - номинальное первичное напряжение, а в знаменателе - номинальное вторичное напряжение. Так, напри-

Мер, если на паспорте трансформатора напряжения написано 6 000/100, то это означает, что данный трансформатор напряжения предназначен для установки в сети с номинальным напряжением 6 000 В и имеет коэффициент трансформации 60.

Для правильного соединения трансформаторов напряжения между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков заводы - изготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало первичной обмотки - А, конец - Х; начало основной вторичной обмотки - а, конец - х; начало дополнительной вторичной обмотки - а д, конец - х д.

При включении однофазных трансформаторов напряжения на фазные напряжения начала первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы собираются в нулевую точку. При включении трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения начала первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их электрического чередования друг за другом. Например, при включении двух однофазных трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения АВ и ВС (по схеме рис. 6-3, б) при чередовании фаз А, В, С первый трансформатор напряжения включается началом первичной обмотки к фазе А, концом - к фазе В, а второй - началом к фазе В и концом - к фазе С. При маркировке выводов вторичных обмоток трансформаторов напряжения за начало а принимается тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу X, как показано на рис. 6-2. Иными словами, если на первичной стороне ток входит в начало А, то однополярным выводом, т. е. началом вторичной обмотки а, будет тот ее вывод, из которого в этот момент ток выходит.

При маркировке и включении обмоток по такому правилу направление тока в реле, как показано на рис. 6-2, при включении реле через трансформатор напряжения останется таким же, как и при включении непосредственно в сеть.

Трансформаторы напряжения бывают трехфазные и однофазные. Последние в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

На рис. 6-3 и 6-4 приведены основные схемы соединения однофазных трансформаторов напряжения.

На рис. 6-3, а дана схема включения одного трансформатора напряжения на междуфазное напряжение. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рис. 6-3, б приведена схема соединения двух трансформаторов напряжения в открытый треугольник (или неполную звезду). Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для зашиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рис. 6-3, в приведена схема соединения трех трансформаторов напряжения в звезду. Эта схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения или же фазные и междуфазные напряжения одновременно.

На рис. 6-3, г приведено соединение трех трансформаторов напряжения по схеме треугольник - звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное

Такое напряжение необходимо для питания электромагнитных корректоров напряжения устройств автоматического регулирования возбуждения генераторов.

На рис. 6-4 представлена схема соединения трансформатора напряжения, имеющего две вторичные обмотки. Первичная обмотка и основная вторичная обмотка соединены в звезду, т. е. так же, как на рассмотренной выше схеме рис. 6-3, в. Дополнительная вторичная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений). Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности (см. § 6-7), необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных к. з. в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов.

Как известно, сумма трех фазных напряжений в нормальном режиме, а также при двухфазных и трехфазных к. з. равна нулю. Поэтому в указанных условиях напряжение между точками О 1 - О 2 на рис. 6-4 равно нулю (практически между этими точками имеется небольшое напряжение 0,5-2 В, которое называется напряжением небаланса).

При однофазном к. з. в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов (сети 110 кВ и выше) фазное напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений двух неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению. В сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях на землю напряжения неповрежденных фаз становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению.

Для того чтобы в последнем случае напряжение на реле не превосходило номинального значения, равного 100 В, у трансформаторов напряжения, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации, например 6 000 /100/3.

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трехфазных трансформаторов напряжения.

В конструкции, показанной на рис. 6-5, специальные обмотки расположены на крайних стержнях пятистержне-вого сердечника и соединены последовательно между собой.

В нормальном режиме, а также при двухфазных и трехфазных к. з., когда сумма фазных напряжений равна нулю, магнитный поток в крайних стержнях отсутствует, и поэтому напряжения на специальных обмотках нет. При однофазных к. з. или замыканиях на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому магнитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует напряжение на специальных обмотках.

В другой конструкции, показанной на рис. 6-6, имеется дополнительная вторичная обмотка, расположенная на основных стержнях и соединенная в схему разомкнутого треугольника.

При включении первичных обмоток трансформаторов напряжения на фазные напряжения они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землей (заземляется), как показано на рис. 6-3, в, 6-4, 6-5, 6-6. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных к. з. или замыканиях на землю в сети, где установлен трансформатор напряжения, реле и приборы, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли.

Вторичные обмотки трансформаторов напряжения подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление является защитным - обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды (рис. 6-3, в и г) или один из фазных проводов (рис. 6-3, а и б, рис. 6-4).

Первичные обмотки трансформаторов напряжения до 35 кВ подключаются к сети через предохранители высокого напряжения и ограничивающие сопротивления. Назначением этих предохранителей является быстрое отключение от сети поврежденного трансформатора напряжения. Ограничивающие сопротивления устанавливаются для снижения величины тока к. з., если отключающая способность предохранителей недостаточна.

Для защиты обмоток трансформатора напряжения от длительного прохождения тока к. з. при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются предохранители низкого напряжения или автоматы. Конструкции предохранителей и плавких вставок должны быть надежными, исключающими обрывы, потерю контакта и другие повреждения, приводящие к исчезновению напряжения на защите. Предохранители, и автоматы должны быть правильно выбраны с учетом отстройки от максимального тока нагрузки, который может через них проходить (см. гл. 2).

Исчезновение напряжения от трансформатора напряжения вследствие неисправностей предохранителей воспринимается защитой так же, как понижение напряжения при к. з. в защищаемой сети, и приводит к ее неправильному действию. Поэтому защиты, реагирующие на понижение или исчезновение напряжения либо выполняются так, что отличают к. з. от неисправности во вторичных цепях, либо снабжаются специальными блокировками.

На рис. 6-7 приведены в качестве примера две схемы включения защиты минимального напряжения. На рис. 6-7, а два реле минимального напряжения включены на разные междуфазные напряжения трансформатора напряжения, их контакты соединены последовательно. При такой схеме включения защита не может сработать ложно при перегорании одного из предохранителей. Однако ложное действие может все же произойти при повреждении единственного трансформатора напряжения или при одновременном перегорании двух предохранителей. Более надежна в этом отношении схема на рис. 6-7, б, в которой так же используются два реле минимального напряжения, но включенные на разные трансформаторы напряжения.

На рис. 6-8 приведена схема включения специальной блокировки, предотвращающей ложное действие защиты при нарушении цепей от трансформатора напряжения. Блокировка типа КРБ-11 (Б на рис. 6-8) состоит из трех конденсаторов С одинаковой емкости, реле напряжения Н о и токового реле Т о. Конденсаторы С соединены в звезду для создания искусственной нулевой точки и включены на фазные напряжения. В провод, соединяющий нулевую точку конденсаторов с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора напряжения, включена обмотка реле напряжения Н о, через размыкающий контакт которого подается оперативный ток на комплект защиты КЗ.

Цепь обмотки реле Н о проходит через размыкающий контакт токового реле Т о, обмотка которого включена в нулевой провод трансформаторов тока, питающих комплект защиты КЗ от междуфазных коротких замыканий.

Нормально, когда сумма фазных напряжений равна нулю, напряжения нулевых точек звезды конденсаторов и вторичной обмотки трансформатора напряжения также равны нулю и поэтому ток в обмотке реле Н о отсутствует. При перегорании одного или двух любых предохранителей напряжение нулевой точки звезды конденсаторов станет равным сумме напряжений оставшихся фаз, а напряжение нулевой точки звезды вторичной обмотки трансформатора напряжения останется равным нулю. В результате под воздействием напряжения, возникшего между нулевыми точками, через обмотку реле Н о пойдет ток и реле, сработав, нижним контактом снимет оперативный ток с комплекта защиты КЗ, а верхним подаст сигнал.

При перегорании предохранителей всех трех фаз блокировка рассматриваемого типа не работает, что является ее органическим недостатком. При двухфазном к. з. на землю на защищаемой линии симметрия фазных напряжений, подводимых к звезде конденсаторов, нарушается, и блокировка может сработать и вывести защиту из действия. Для предотвращения такого неправильного действия блокировки предусмотрено токовое реле Т о, которое в рассматриваемом случае срабатывает и, размыкая цепь обмотки реле Н о, препятствует его срабатыванию.

Для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, выпускается блокировка типа КРБ-12, работающая на аналогичном принципе (см. § 6-7). Для сетей напряжением 500 кВ выпускается более сложная блокировка, действующая при перегорании также и трех предохранителей [Л. 5].

Трансформаторы напряжения имеют две погрешности:

1) погрешность в напряжении (или в коэффициенте трансформации), под которой понимается отклонение действительного коэффициента трансформации от номинального;

2) погрешность по углу, под которой понимается угол сдвига вторичного напряжения относительно первичного.

В зависимости от погрешностей трансформаторы напряжения подразделяются на классы точности. Допустимые погрешности в зависимости от класса точности приведены в табл. 6-1.

Один и тот же трансформатор напряжения в зависимости от нагрузки, подключенной к его вторичной обмотке, может работать с различным классом точности и переходить из одного класса в другой при изменении нагрузки относительно его номинальной мощности. Поэтому в каталогах и паспортах на трансформаторы напряжения указываются два значения мощности: номинальная мощность в вольт-амперах, с которой трансформатор напряжения может работать в гарантированном классе точности, и предельная мощность, с которой трансформатор напряжения может работать с допустимым нагревом обмоток. Предельная мощность трансформатора напряжения в несколько раз превышает номинальную. Так, у трансформатора напряжения типа НОМ-6 с коэффициентом трансформации 6 000/100 для класса точности 1 номинальная мощность составляет 50 В -А, а предельная - 300 В -А.

Кроме рассмотренных выше основных погрешностей, возникающих при трансформации первичного напряжения на вторичную сторону, на работу релейной защиты и точность измерений влияют также дополнительные погрешности от падения напряжения в цепях напряжения от трансформатора напряжения до места установки панелей защиты или измерений. Поэтому согласно требованиям ПУЭ [Л. 41] сечение жил кабелей должно выбираться так, чтобы падение напряжения в указанных цепях не превышало: 3% для релейной защиты, 1,5% для щитовых измерительных приборов и 0,5% и для счетчиков.