Dụng cụ biến điện áp

Mục đích và nguyên lý hoạt động của máy biến điện áp

Máy biến điện áp đo lường được sử dụng để giảm điện áp cao được cung cấp trong hệ thống lắp đặt điện xoay chiều xuống công tơ và rơle để bảo vệ và tự động hóa.

Một kết nối điện áp cao trực tiếp sẽ yêu cầu các thiết bị và rơle rất cồng kềnh do nhu cầu thực hiện chúng với cách điện cao áp. Việc sản xuất và sử dụng các thiết bị như vậy thực tế là không thể, đặc biệt là ở điện áp từ 35 kV trở lên.

Việc sử dụng máy biến điện áp cho phép sử dụng các thiết bị đo lường tiêu chuẩn để đo điện áp cao, mở rộng giới hạn đo lường của chúng; cuộn dây rơle được kết nối qua máy biến điện áp cũng có thể có các phiên bản tiêu chuẩn.

Ngoài ra, máy biến điện áp cách ly (tách) các thiết bị đo và rơle khỏi điện áp cao, do đó đảm bảo an toàn cho dịch vụ của chúng.

Máy biến điện áp được sử dụng rộng rãi trong lắp đặt điện cao thế, độ chính xác phụ thuộc vào hoạt động của chúng phép đo điện và đo đếm điện năng, cũng như độ tin cậy của bảo vệ rơle và tự động hóa khẩn cấp.

Máy biến điện áp đo lường, theo nguyên tắc thiết kế, không khác với máy biến áp giảm áp cấp nguồn… Nó bao gồm một lõi thép bao gồm các tấm tôn điện, một cuộn dây sơ cấp và một hoặc hai cuộn dây thứ cấp.

Trong bộ lễ phục. Hình 1a cho thấy sơ đồ nguyên lý của máy biến điện áp với một cuộn dây thứ cấp. Điện áp cao U1 được đặt vào cuộn sơ cấp và thiết bị đo được nối với điện áp thứ cấp U2. Đầu của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được đánh dấu bằng chữ A và a, đầu cuối bằng chữ X và x. Các ký hiệu như vậy thường được áp dụng cho thân máy biến điện áp bên cạnh các đầu cuối của cuộn dây.

Tỷ số giữa hiệu điện thế định mức của cuộn sơ cấp và hiệu điện thế định mức của cuộn thứ cấp được gọi là hiệu điện thế định mức. yếu tố biến đổi biến điện áp Kn = U1nom / U2nom

Cơm. 1. Sơ đồ và sơ đồ véc tơ của máy biến điện áp: a — giản đồ, b — giản đồ véc tơ điện áp, c — giản đồ véc tơ điện áp

Khi một máy biến điện áp hoạt động không có lỗi, điện áp sơ cấp và thứ cấp của nó trùng pha và tỷ lệ giữa các giá trị của chúng bằng Kn. Với hệ số biến đổi Kn = 1 điện áp U2= U1 (Hình 1, c).

Chú thích: H — một thiết bị đầu cuối được nối đất; O — một pha; T — ba pha; K — nối tầng hoặc có cuộn bù; F — s lớp cách nhiệt bên ngoài bằng sứ; M — dầu; C — khô (có cách nhiệt); E — điện dung; D là một ước số.

Các đầu cuối của cuộn sơ cấp (HV) được dán nhãn A, X đối với máy biến áp một pha và A, B, C, N đối với máy biến áp ba pha. Các đầu cuối chính của cuộn thứ cấp (LV) lần lượt được đánh dấu a, x và a, b, c, N, các đầu cuối của cuộn thứ cấp bổ sung — kỹ thuật quảng cáo.

Đầu tiên cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được nối với các đầu A, B, C và a, b, c tương ứng. Các cuộn dây thứ cấp chính thường được kết nối theo hình sao (nhóm kết nối 0), bổ sung - theo sơ đồ đồng bằng mở. Như bạn đã biết, trong quá trình hoạt động bình thường của mạng, điện áp ở các đầu của cuộn dây bổ sung gần bằng 0 (điện áp không cân bằng Unb = 1 — 3 V) và đối với sự cố chạm đất, giá trị này bằng ba lần giá trị của điện áp 3UО với pha UО thứ tự không.

Trong mạng có trung tính nối đất, giá trị cực đại bằng 3U0 bằng điện áp pha, với ứng suất điện áp ba pha cách ly. Theo đó, các cuộn dây bổ sung có điện áp định mức Unom = 100 V và 100/3 V được thực hiện.

TV điện áp định mức là cuộn sơ cấp điện áp định mức của nó; giá trị này có thể khác với lớp cách điện. Điện áp danh định của cuộn thứ cấp được giả định là 100, 100/3 và 100/3 V. Thông thường, máy biến điện áp hoạt động ở chế độ không tải.

Máy biến điện áp dụng cụ có hai cuộn dây thứ cấp

Máy biến điện áp có hai cuộn dây thứ cấp, ngoài việc cấp nguồn cho công tơ và rơle, được thiết kế để vận hành các thiết bị báo hiệu sự cố chạm đất trong mạng có trung tính cách ly hoặc để bảo vệ sự cố chạm đất trong mạng có trung tính nối đất.

Sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp với hai cuộn dây thứ cấp được thể hiện trong hình. 2, một. Các đầu cuối của cuộn dây thứ hai (bổ sung), được sử dụng để báo hiệu hoặc bảo vệ trong trường hợp có sự cố chạm đất, được dán nhãn quảng cáo và xd.

Trong bộ lễ phục. Hình 2.6 cho thấy sơ đồ bao gồm ba máy biến điện áp như vậy trong mạng ba pha. Các cuộn sơ cấp và chính thứ cấp được kết nối sao. Trung tính của cuộn sơ cấp được nối đất. Ba pha và trung tính có thể được áp dụng cho công tơ và rơle từ cuộn dây thứ cấp chính. Các cuộn dây thứ cấp bổ sung được kết nối trong đồng bằng mở. Từ đó, tổng điện áp pha của cả ba pha được đưa đến thiết bị báo hiệu hoặc thiết bị bảo vệ.

Trong hoạt động bình thường của mạng trong đó máy biến điện áp được kết nối, tổng vectơ này bằng không. Điều này có thể được nhìn thấy từ các sơ đồ vector trong hình. 2, c, trong đó Ua, Vb và Uc là các vectơ điện áp pha đặt vào cuộn sơ cấp và Uad, Ubd và Ucd - vectơ điện áp của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. điện áp của cuộn thứ cấp bổ sung, trùng hướng với vectơ của cuộn sơ cấp tương ứng (giống như trong Hình 1, c).

Cơm. 2. Máy biến điện áp hai cuộn thứ cấp. một biểu đồ; b — đưa vào mạch ba pha; c — sơ đồ véc tơ

Tổng các vectơ Uad, Ubd và Ucd thu được bằng cách kết hợp chúng theo sơ đồ kết nối các cuộn dây bổ sung, trong khi người ta cho rằng mũi tên của các vectơ của cả điện áp sơ cấp và thứ cấp tương ứng với điểm bắt đầu của cuộn dây máy biến áp.

Điện áp kết quả 3U0 giữa cuối cuộn dây pha C và đầu cuộn dây pha A trong sơ đồ bằng không.

Trong điều kiện thực tế, thường có điện áp mất cân bằng không đáng kể ở đầu ra của đồng bằng mở, không vượt quá 2 đến 3% điện áp định mức. Sự mất cân bằng này được tạo ra bởi sự bất đối xứng nhẹ luôn tồn tại của điện áp pha thứ cấp và sự sai lệch nhỏ về hình dạng đường cong của chúng so với hình sin.

Điện áp đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của rơle được áp dụng cho mạch tam giác hở chỉ xuất hiện trong trường hợp có sự cố chạm đất ở phía cuộn sơ cấp của máy biến điện áp. Do các sự cố chạm đất có liên quan đến việc dòng điện chạy qua trung tính, nên điện áp tạo ra ở đầu ra của delta mở theo phương pháp của các thành phần đối xứng được gọi là điện áp thứ tự không và được ký hiệu là 3U0. Trong ký hiệu này, số 3 chỉ ra rằng điện áp trong mạch này là tổng của ba pha. Ký hiệu 3U0 cũng đề cập đến mạch đầu ra delta mở được áp dụng cho rơle báo động hoặc bảo vệ (Hình 2.6).

Cơm. 3. Biểu đồ vectơ điện áp của cuộn dây bổ sung sơ cấp và thứ cấp có sự cố chạm đất một pha: a — trong mạng có trung tính nối đất, b — trong mạng có trung tính cách ly.

Điện áp 3U0 có giá trị cao nhất đối với sự cố chạm đất một pha.Cần lưu ý rằng giá trị tối đa của điện áp 3U0 trong mạng có trung tính cách ly cao hơn nhiều so với trong mạng có trung tính nối đất.

Sơ đồ chuyển mạch chung của máy biến điện áp

Đề án đơn giản nhất sử dụng một biến điện áp một phathể hiện trong hình. 1, a, được sử dụng khi khởi động tủ động cơ và tại các điểm chuyển mạch 6-10 kV để bật vôn kế và rơle điện áp của thiết bị AVR.

Hình 4 cho thấy sơ đồ đấu nối của máy biến điện áp một pha một cuộn dây để cấp điện cho mạch thứ cấp ba pha. Một nhóm máy biến áp một pha ba sao được thể hiện trong Hình. 4, a, được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị đo, thiết bị đo và vôn kế để theo dõi cách điện trong các hệ thống lắp đặt điện 0,5-10 kV với mạng trung tính cách ly và không phân nhánh, nơi không cần báo hiệu sự xuất hiện của nối đất một pha.

Để phát hiện "trái đất" trên các vôn kế này, chúng phải hiển thị độ lớn của điện áp sơ cấp giữa các pha và trái đất (xem sơ đồ vectơ trong Hình 3.6). Với mục đích này, trung tính của cuộn dây HV được nối đất và vôn kế được nối với điện áp pha thứ cấp.

Vì trong trường hợp sự cố chạm đất một pha, máy biến điện áp có thể được cấp điện trong một thời gian dài nên điện áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp giữa các dây đầu tiên. Kết quả là, ở chế độ bình thường, khi hoạt động ở điện áp pha, công suất của từng máy biến áp, và do đó của toàn bộ nhóm, giảm một lần √3. .

Cơm. 4.Sơ đồ đấu nối của máy biến áp đo điện áp một pha có một cuộn thứ cấp: a — mạch nối sao đối với hệ thống lắp đặt điện 0,5 — 10 kV với điểm không cách ly, b — mạch tam giác hở đối với hệ thống lắp đặt điện 0,38 — 10 kV, c — tương tự đối với lắp đặt điện 6 — 35 kV, d — bao gồm máy biến điện áp 6 — 18 kV theo sơ đồ sao tam giác để cấp nguồn cho các thiết bị ARV của máy đồng bộ.

Trong bộ lễ phục. 4.6 và các máy biến điện áp được thiết kế để cấp nguồn cho các thiết bị đo, đồng hồ đo và rơle nối với điện áp pha-pha được nối trong mạch tam giác hở. Sơ đồ này cung cấp điện áp đối xứng giữa các đường Uab, Ubc, U°Ca khi vận hành máy biến điện áp ở bất kỳ cấp chính xác nào.

Chức năng mạch tam giác hở đây là việc sử dụng không đủ công suất của máy biến áp, bởi vì công suất của nhóm hai máy biến áp như vậy nhỏ hơn công suất của nhóm ba máy biến áp được kết nối thành một tam giác hoàn chỉnh không phải 1,5 lần mà là √3 một lần .

Sơ đồ trong hình. 4, b được sử dụng để cung cấp cho các mạch điện áp không phân nhánh của hệ thống lắp đặt điện 0,38 -10 kV, cho phép nối đất các mạch thứ cấp được lắp đặt trực tiếp với máy biến điện áp.

Trong các mạch thứ cấp của mạch được hiển thị trong hình. 4, c, thay vì cầu chì, một cầu dao hai cực được lắp đặt, khi nó được kích hoạt, tiếp điểm của khối sẽ đóng mạch tín hiệu «ngắt điện áp»... Việc nối đất của cuộn thứ cấp được thực hiện trên tấm chắn trong pha B, được nối đất bổ sung trực tiếp vào máy biến điện áp thông qua cầu chì hỏng.Công tắc đảm bảo ngắt kết nối các mạch thứ cấp của máy biến điện áp khi bị đứt có thể nhìn thấy được. Sơ đồ này được sử dụng trong lắp đặt điện 6 - 35 kV khi cấp điện cho các mạch thứ cấp phân nhánh từ hai máy biến điện áp trở lên.

Trong bộ lễ phục. 4, g máy biến điện áp được kết nối theo mạch tam giác - sao, cung cấp điện áp trên đường thứ cấp U = 173 V, cần thiết để cấp nguồn cho các thiết bị điều khiển kích thích tự động (ARV) của máy phát và máy bù đồng bộ. Để tăng độ tin cậy của hoạt động ARV, cầu chì trong các mạch thứ cấp không được lắp đặt, điều này được cho phép PUE đối với mạch điện áp không phân nhánh.

Xem thêm: Sơ đồ đấu nối máy biến điện áp đo lường