Конструкция, эксплуатация и испытания измерительных трансформаторов.

а)трансформатор напряжения.

ТН во многом похож на силовой трансформатор небольшой мощности для той же ступени напряжения. Однако имеются и отличия, вытекающие из назначения и условий работы этих аппаратов. Это находит отражения в конструкции обмоток, количестве масла, устройстве кожуха и др.. В трансформаторе напряжения количество выделяющейся энергии ничтожно мало. Поэтому требование отвода тепла не определяет конструкцию ТН. Основные задачи, которые должны быть решены при конструировании ТН, помимо точности измерения, заключаются в создании надёжной изоляции, способной противостоять перенапряжениям, обеспечении минимальных размеров и массы, безаварийной работы с минимальным уходом:

ТН для 6-35кВ выполнены с бумажной изоляцией, погруженной в масло; имеет один ввод, изолированный на полное напряжение.

Известно, что при двухслойной изоляции, например, из бумаги и масла, напряжённость электрического поля распределяется обратно пропорционально диэлектрической проницаемости сред. Поскольку диэлектрическая проницаемость бумаги приблизительно в 2 раза больше диэлектрической проницаемости масла, твёрдая изоляция используется слабо. В новейших конструкциях принимают однородную изоляцию из бумаги, пропитанной маслом, похожую на изоляцию маслонаполненного кабеля. Масляные каналы устранены. Это позволило резко уменьшить изоляционные расстояния, размеры магнитопровода и кожуха. Изоляция вводов является продолжением изоляции обмотки и входит в фарфор изоляции. Масло в изоляторах сообщается с маслом в кожухе. Воздушное пространство под крышкой отсутствует. Количество масла резко уменьшено.

ТН 11ОкВ и выше изготавливают каскадного типа. Они состоят из нескольких ступеней, изолированных друг от друга. Число ступеней определяется номинальным напряжением из расчёта приблизительно 50 кВ на каждую ступень.

Каждый трансформатор каскада изолирован на 1/N часть фазного напряжения сети, где N- число ступеней. Первичные обмотки изолированы с одного конца и соединены последовательно. Начало первичной обмотки верхней ступени присоединяют к проводу, напряжение которого должно быть измерено. Конец первичной обмотки нижней ступени присоединяют к заземлённому основанию. Концы первичных обмоток ступеней присоединены к соответствующим магнитопроводам.

ТН предназначены для преобразования напряжения выше 1 кВ в напряжение, удобное для измерения и подключения устройств РЗ и автоматики.

ТН делятся на однофазные и трёхфазные, сухие и масляные. Однофазные трансформаторы изготовлены на любые напряжения, трёхфазные до 10 кВ. Сухие трансформаторы применяют в установках до 6 кВ. При напряжениях 6 кВ и выше используют масляные трансформаторы однофазные и трёхфазные.

Режимы работы трансформаторов напряжения близок к режиму XX, поэтому условия его работы существенно отличаются от условий работы силовых трансформаторов.

В эксплуатации наиболее частыми повреждениями являются витковые замыкания в обмотках первичного и вторичного напряжении, замыкания изоляции в магинтопроводе. Для предупреждения этих повреждений регулярно осматривают и проводят профилактику ТН.

При эксплуатации ТН, и также их ремонте проводят профилактические испытания, измерения и проверку параметров, целью которых является своевременное выявление отклонений в работе трансформаторов, могущих привести их к выходу из строя.

Испытания проводат согласно ПТЭ н ПТБ, в соответствии с которыми измеряют сопротивления изоляции первичных н вторичных обмоток, тангенс угла диэлектрических потерь, испытания изоляции обмоток, вводов с повышенным напряжением промышленной частоты, а также испытания трансформаторного масла. Температура нагрева обмоток н магнитопровода не должна быть выше 85⁰С. Перед включением ТН в работу производят фазировку и проверку чередования фаз.

б) трансформатор тока

Различают две группы измерительных ТТ: одновитковые и многовитковые.

1) Одновитковые трансформаторы наиболее просты в изготовлении. Однако при одном витке первичной обмотки и применении стали среднего качества, МДС обмотки недостаточно для трансформаторов класса 0.5, если первичный ток менее 400-600А. Применяют три характерные конструкции одвовитковых трансформаторов:

а) стержневые ТТ до 35 кВ и номинальных первичных токов от 400 до 1500А; диаметры магнитопроводов одинаковы для всех трансформаторов этой серии, а высота зависит от назначения трансформатора и первичного номинального тока.

б) Шинные ТТ до 20 кВ н до 24000 А. При таких больших токах целесообразно упростить конструкцию трансформатора, используя в качестве первичной обмотки шины или пакет шин соответствующего присоединения.

в) встроенные ТТ устанавливают на вводах 35 кВ н выше масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов.

2) Многовитковые трансформаторы тока изготовляют для всей шкалы номинальных напряжении и для токов до 1000-1500 А, то есть применительно к условиям, когда необходимая точность не может быть обеспечена при одном первичном витке.

а) Для напряжении 6-10 кВ катушечные н петлевые ТТ с эпоксидной изоляцией.

б) Для напряжений 35-750 кВ ТТ наружной установки с масляным заполнением типа ТФН (Ф-фарфоровая изоляция, Н-наружная установка).

в) ТТ 330-750 кВ выполняются каскадного типа.

ТТ применяются для подключения измерительных приборов, устройств РЗ и автоматики.

Конструкция изоляции ТТ в большей степени зависит от его номинального напряжения.

Для ТТ номинальным напряжением 6-10 кВ в последнее время широко применяется литая эпоксидная изоляция, которая обеспечивает необходимую электрическую и механическую прочность конструкции при уменьшении габаритов аппарата, например: ТПЛ-ТТ петлевой с литой изоляцией.

Ддя изоляции ТТ на номинальное напряжение 35 кВ и выше применяется кабельная бумага, пропитанная трансформаторным маслом. Например: в трансформаторе ТФН-35 изоляция обмоток производится кабельной бумагой, наматываемой в пол нахлёста. Обмотки с магнитопроводом помещаются в фарфоровую покрышку. Внутренняя полость трансформатора после вакуумной сушки заполняется миндальным маслом. Конструкция изоляции ТТ на номинальные напряжения 110-220 кВ принципиально не отличается от изоляции ТТ на 35 кВ.

При напряжениях более 220 кВ применяются каскадные схемы; Вторичная обмотка верхней ступени трансформатора питает первичную обмотку нижней ступени. Изоляция обмоток - бумажная масляная.

По конструкции и назначению ТТ разнообразны. Они различаются по напряжению, по роду установки (дня внутренней и наружной), по количеству витков первичной обмотки (одновитковые и многовитковые), по способу установки (проходные, опорные, встроенные, накладные), по виду изоляции (сухие и масляные), по классу точности и др. Номинальный ток вторичной обмотки обычно равен 5А.

В системах ЭС широко применяют ТТ типов: ТПЛ, ТПОЛ, ТПФ, ТП1Л, ТФН, ТРН и.т.п. Температура частей ТТ доцускаегся не более 90 С -сушат изоляцию ТТ до 10кВ на месте установки с помощью сварочного трансформатора, который подключают к последовательно соединённым первичным (вторичным) обмоткам при закороченных вторичных (первичных) обмотках. В первом случае сушат первичным током» при этом ток во вторичной цепи не должен превышать 1,3 - 1,4 номинального тока, продолжительность сушки 10-14 ч. Во втором случае сушат вторичным током, при этом и ток в первичной цепи должен быть не более 1,1 - 1,2 номинального тока первичной цепи, продолжительность сушки 14-18ч.

Трансформаторы тока 35-110ê сушат в сушильных камерах горячим воздухом при t не более 70 С в течении 8-10 часов или в вакууме.

Сушку ТТ (до10кВ) считают законченной, если при измерении сопротивления изоляции в течении 3-4 часов оно стабильно, а электрическая прочность и tg6 масла по истечении 6 часов после заливки в трансформатор не превышают нормы.

При выполнении профилактических и ремонтных работ определяют погрешности ТТ, а также проверяют отсутствие витковых замыканий снятием характеристики намагничивания. Если характеристика совпадает или располагается выше типовой, то ТТ исправен. Если характеристика проходит ниже типовой более чем на 20%, то ТТ следует вывести из эксплуатации.

После выполнения ремонта необходимо произвести испытания ТТ в объёме, указанием в ПТБ и ПТЭ, а также проверку полярности и маркировки вторичных обмоток, коэффициент трансформации.