Приложение 1. Основные сведения о ТН

Приложение 1

Основные сведения о ТН

1. Точность работы ТН

1.1. Точность работы ТН оценивается по их погрешностям.

1.2. Погрешности по напряжению и по углу характеризуются отличием вектора вторичного напряжения от вектора первичного, возникающим из-за падений напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток трансформатора напряжения и несовпадения этих падений напряжения по фазе с напряжениями обмоток.

Погрешность по напряжению, согласно ГОСТ на трансформаторы напряжения, выражается в процентах и определяется по формуле

, (П.1)

где - номинальный коэффициент трансформации (равен отношению номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению);

- напряжение, приложенное к зажимам первичной обмотки;

- напряжение на зажимах вторичной обмотки.

Угловая погрешность представляет собой угол между векторами вторичного и первичного напряжения, выраженный в минутах. Если вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного, угловая погрешность считается положительной, а если вектор вторичного напряжения отстает от вектора первичного, то - отрицательной.

Погрешности ТН повышаются при увеличении его нагрузки, так как при этом возрастает падение напряжения на сопротивлении первичной и вторичной обмоток. Чем больше нагрузка и сопротивление обмоток, тем больше погрешности.

Отсюда следует, что ограничение мощности нагрузки, подключаемой к ТН, ограничивает и его погрешности.

Для снижения погрешности на многих типах трансформаторов напряжения применяется коррекция напряжения (отмотка нескольких витков первичной обмотки), чем компенсируется уменьшение напряжения при работе ТН на вторичную нагрузку.

Кроме коррекции напряжения применяется и угловая коррекция, возможная только на трехфазных ТН. Она осуществляется смещением по фазе напряжений первичных обмоток, для чего используются компенсационные обмотки, расположенные на стержнях других фаз магнитопровода.

1.3. Для трансформаторов напряжения в соответствии с ГОСТ устанавливаются классы точности, определяющие предельно допустимые погрешности, приведенные в табл. П.1.

Таблица П.1

Предельно допустимые погрешности трансформаторов напряжения

Класс точности	Погрешность
	по напряжению, %	угловая, мин
0,2	0,2	10
0,5	0,5	20
1	1	40
3	3	Не нормируется

Значения погрешностей трансформаторов напряжения не должны превышать указанных в табл. П.1 при:

- частоте 50 Гц;

- значениях первичного напряжения от 0,8 до ;

- отдаваемой вторичной обмоткой мощности (при коэффициенте мощности, равном 0,8)

от до ,

где - номинальное первичное напряжение трансформатора;

- номинальная мощность трансформатора.

Номинальная мощность трансформатора напряжения согласно ГОСТ устанавливается для каждого класса точности.

Кроме номинальной мощности для каждого ТН устанавливается максимальная мощность, при которой он может длительно работать без перегрева, но вне классов точности.

2. Потери напряжения во вторичных цепях ТН

2.1. Потери напряжения (в процентах) определяются по формуле

, (П.2)

где - напряжение на выводах вторичной обмотки ТН;

- напряжение на реле или на измерительных приборах.

Потери напряжения возникают вследствие падения напряжения в сопротивлении проводов. На рис. П.1 падение напряжения во вторичной цепи показано совпадающим по фазе с током нагрузки , так как значение индуктивного сопротивления этой цепи обычно незначительно и может не приниматься во внимание.

2.2. Падение напряжения в сопротивлении вторичных цепей создает дополнительные погрешности, понижающие точность работы измерительных приборов и реле. При этом дополнительная погрешность по напряжению всегда отрицательна и равна потерям напряжения, а дополнительная угловая погрешность равна углу между векторами и (см. рис. П.1).

2.3. Значение потерь напряжения во вторичных цепях ТН зависит от его нагрузки.

При потери напряжения равны падению напряжения и дополнительная угловая погрешность отсутствует. При меньших значениях и неизменном падении напряжения потери напряжения уменьшаются и появляется угловая погрешность.

Поскольку в реальных условиях может быть близок к 1, при определении сечения проводов по допустимым потерям напряжения последние принимаются равными падению напряжения.

Наименьшее значение потерь напряжения и наибольшая угловая погрешность будут при . При этом, если падение напряжения равно 3%, потери напряжения составят лишь 0,5%, а дополнительная угловая погрешность - 1°45'.

3. Особенности конструктивного выполнения ТН

Трансформаторы с номинальным первичным напряжением до 18 кВ изготовляются как однофазными, так и трехфазными, на более высокие номинальные напряжения - только однофазными.

Трехфазные ТН выпускаются в двух исполнениях: двухобмоточные трехстержневые и трехобмоточные пятистержневые (рис. П.2).

Трехфазные трехстержневые ТН предназначены для питания электроизмерительных приборов и релейной защиты и имеют группу соединения .

Изоляция их первичных обмоток рассчитана на междуфазное напряжение, которое может быть к ней длительно приложено в условиях однофазного замыкания на землю в прилежащей сети.

Трехстержневые ТН не могут использоваться для устройств контроля изоляции, поскольку необходимое в этом случае заземление нулевой точки их первичной обмотки недопустимо из-за большого магнитного сопротивления для магнитных потоков нулевой последовательности, возникающих в режиме однофазного замыкания на землю. В трехстержневом сердечнике отсутствует замкнутый контур для указанных магнитных потоков и они могут замыкаться только через стенки бака. Возникающие при этом большие намагничивающие токи создают недопустимый перегрев обмоток трансформатора. Поэтому нулевая точка первичной обмотки у трехстержневых трансформаторов не выводятся и первичные и вторичные обмотки выполняются на фазное напряжение.

Трехфазные трехстержневые ТН типа НТС выпускаются без компенсации угловой погрешности, а типа НТМК имеют компенсационные обмотки для коррекции отрицательной угловой погрешности. Эти компенсационные обмотки с небольшим числом витков (примерно в 250 раз меньшем, чем у основных первичных обмоток) включены последовательно в каждую фазу первичной обмотки со стороны нуля (см. рис. П.2, в). При этом компенсационные обмотки расположены на стержнях других фаз. Таким образом, первичная обмотка имеет схему зигзага с неравными плечами, за счет чего вектор напряжения первичной обмотки смещается относительно вектора напряжения сети на угол коррекции (порядка 10-15'). Это показано на рис. П.2, в, где векторы напряжения сети , , , являющиеся суммой напряжений основных и компенсационных обмоток, опережают векторы напряжений первичных обмоток на угол компенсации . Так как векторы напряжений вторичных обмоток при положительной угловой погрешности тоже опережают векторы напряжений первичных обмоток, они приближаются к векторам напряжений сети и угловая погрешность уменьшается.

При необходимости осуществления отрицательной компенсации (например, при емкостном характере вторичной нагрузки) достаточно изменить чередование фаз, подведенных к первичной обмотке этого трансформатора (например, поменять местами фазы B и C).

При неправильном чередовании фаз компенсационные обмотки будут увеличивать, а не уменьшать угловую погрешность.

У пятистержневых трансформаторов типа НТМИ обмотки расположены на трех стержнях сердечника (см. рис. П.2, г). Свободные от обмоток крайние стержни предназначены для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности.

Эти трансформаторы напряжения имеют группу соединения . Нулевые точки первичной и вторичной обмоток, соединенных в звезду, выведены. Обмотки и их изоляция рассчитаны на междуфазное напряжение. Третья обмотка, соединенная в разомкнутый треугольник, является фильтром напряжения нулевой последовательности и предназначена для питания защиты и сигнализации от замыканий на землю. Схема соединений трансформатора типа НТМИ показана на рис. П.2, г.

Для получения напряжения нулевой последовательности необходимо заземлять нулевую точку первичной обмотки. При этом допустима работа ТН не менее 8 ч в условиях замыкания на землю при первичном междуфазном напряжении до .

Однофазные ТН выполняются как двухобмоточными, так и трехобмоточными. Двухобмоточные трансформаторы типов НОС, НОМ и НОЛ предназначены для включения на междуфазное напряжение в сети с изолированной нейтралью, изоляция обмотки ВН по отношению к корпусу рассчитана на междуфазное напряжение. Дополнительную третью обмотку, предназначенную для соединения по схеме разомкнутого треугольника, имеют трансформаторы типов ЗНОЛ, ЗНОМ, НКФ и НДЕ-500, НДЕ-750.

Дополнительная обмотка однофазного трансформатора при нагрузке на основной вторичной обмотке, соответствующей классу 1, должна удовлетворять требованиям класса точности 3.

Трансформаторы напряжения типов ЗНОЛ и ЗНОМ для сети с изолированной нейтралью так же, как трехфазные типа НТМИ, могут находиться под междуфазным напряжением до не менее 8 ч, несмотря на то, что их высоковольтные обмотки имеют фазное номинальное напряжение.

У ТН, предназначенных для сетей с большим током замыкания на землю, работающих с глухозаземленными нейтралями (например, сети напряжением 110 кВ и выше), дополнительные вторичные обмотки, соединяемые в разомкнутый треугольник, выполняются на номинальное напряжение 100 В (с коэффициентом трансформации ), а у трансформаторов, выпускаемых для сетей с малым током замыкания на землю, имеющих изолированную нейтраль (например, сети 35 кВ и ниже), - на (с ).

При металлическом однофазном замыкании на землю, когда напряжение поврежденной фазы равно нулю, напряжение на разомкнутом треугольнике у тех и других трансформаторов будет равно 100 В, если в сети с заземленной нейтралью напряжения двух неповрежденных фаз равны номинальному напряжению трансформатора и их векторы сдвинуты один по отношению к другому на угол 120°, а в сети с изолированной нейтралью линейные напряжения симметричны и равны трансформатора.

В указанных условиях отклонение напряжения от 100 В не должно превышать , если основная вторичная обмотка включена на номинальную нагрузку, соответствующую классу точности 1, а дополнительные вторичные обмотки - на номинальную вторичную нагрузку, соответствующую классу точности 3.

Трансформаторы типов ЗНОЛ и ЗНОМ на 6-24 кВ предназначены для генераторов, причем масляные трансформаторы ЗНОМ приспособлены для встраивания в комплектные пофазные токопроводы. При встраивании в токопроводы высоковольтный ввод соединяется с шиной ножевым контактом, а корпус с размещенными на нем выводами вторичных обмоток остается снаружи. Бак трансформатора ЗНОМ, встраиваемого в токопровод, изготовляется из немагнитной стали во избежание нагрева вихревыми токами.

Трансформаторы напряжения на 110 кВ и выше имеют специальное исполнение.

Каскадные ТН типа НКФ выполняются в виде маслонаполненных блоков (колонок), содержащих по два каскада, выполненных на одном двухстержневом сердечнике.

Трансформатор на 110 кВ представляет собой один такой блок. Трансформаторы напряжения на 220, 330 и 500 кВ состоят соответственно из двух, трех и четырех соединенных последовательно двухкаскадных блоков. Ранее выпускавшийся ТН типа НКФ-400 состоит из трех блоков с двумя магнитопроводами в каждом, т.е. имеет шестиступенчатую схему. Блоки НКФ-400 использовались также для получения ТН на 500 кВ, для чего к трем блокам добавлялся четвертый. При этом составлялась восьмикаскадная схема.

Сущность каскадной схемы заключается в распределении первичной обмотки на равномерные участки (каскады), обеспечивающем снижение напряжения на ее изоляции относительно сердечника трансформатора в каждом каскаде.

На рис. П.3 приведена схема четырехступенчатого каскадного трансформатора напряжения НКФ на 220 кВ. Обмотка A-X высшего напряжения (ВН) разбита на четыре части. Обмотки ВН двух каскадов каждого блока размещены на разных стержнях сердечника. Так как обмотка каждого каскада соединена с сердечником, к ее изоляции приложена 1/4 рабочего напряжения.

Вторичные обмотки (НН) - основная (с выводами a-x) и дополнительная (с выводами и ) - наложены поверх первичной обмотки нижнего блока на участке, ближнем к ее заземленное концу X. Для распределения нагрузки ТН, подсоединенной к обмоткам НН, между трансформаторами нижнего и верхнего блоков на каждом из них имеются связующие обмотки Р, соединенные между собой. Для трансформатора верхнего блока обмотка Р является вторичной, а для трансформатора нижнего - дополнительной первичной.

Обмотки П на трансформаторах верхнего и нижнего блоков предназначены для уменьшения ЭДС рассеяния этих трансформаторов, требующегося в связи с тем, что вторичные обмотки помещены на одном стержне магнитопровода, а первичные - на обоих. Они создают дополнительную связь между каскадами одного блока и называются выравнивающими.

Схемы трансформаторов напряжения НКФ на 330 и 500 кВ аналогичны и отличаются от приведенной на рис. П.3 лишь наличием дополнительных верхних блоков. Трансформатор напряжения НКФ-110 представляет собой один блок, имеющий схему нижнего блока, показанного на рис. П.3, но без связующей обмотки Р.

Трансформаторы напряжения НДЕ-500 и НДЕ-750 выполняются с емкостным делителем. Первичная обмотка ТН за счет включения через емкостный делитель находится под рабочим напряжением около 12 кВ. В качестве емкостного делители используются конденсаторы связи и конденсатор отбора мощности ОМР-15-0,107. Конденсаторы связи могут одновременно использоваться для ВЧ связи.

Схема ТН типа НДЕ-500 приведена на рис. П.4. Емкостный делитель подключается непосредственно к линии. Он состоит из конденсатора связи и конденсатора отбора мощности . В цепи емкостного делителя показана аппаратура ВЧ связи.

Трансформатор напряжения Т, имеющий две вторичные обмотки (основную с выводами a-x и дополнительную с выводами и ) присоединен к делителю через ВЧ заградитель З и реактор Р. Трансформатор Т и реактор Р представляют собой трансформаторное устройство, размещенное в общем кожухе. Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления делителя, необходимой для исключения влияния тока нагрузки ТН на значение напряжения на выводах вторичной обмотки из-за падения напряжения в значительной реактивности первичной цепи.

В первичной обмотке трансформатора Т и в обмотке реактора Р предусмотрена ступенчатая подрегулировка числа витков для подгонки значения напряжения на вторичной обмотке соответственно классу точности и для подбора индуктивности реактора, необходимой для достижения эффективной компенсации емкостного сопротивления первичной цепи. Необходимость такой подгонки обусловлена относительно большим разбросом значений емкостей конденсаторов. Указанная подгонка должна производиться как при изготовлении ТН, так и в случае замены какого-либо конденсатора.

К основной вторичной обмотке ТН подключен противорезонансный балластный фильтр , необходимый для гашения феррорезонансных колебаний с частотой третьей субгармонической составляющей во вторичной цепи.

Кроме трансформаторов напряжения для питания цепей автоматики широко применяются (главным образом, на электростанциях) вспомогательные однофазные трансформаторы с двумя вторичными обмотками типа ЗОМ.

Трансформаторы ЗОМ по конструкции аналогичны ТН типа ЗНОМ, но отличаются от них тем, что не имеют класса точности. Их погрешности не нормируются, и обычно они несколько выше предусмотренных ГОСТ для класса точности 3.

4. Технические данные ТН

4.1. Номинальные напряжения и мощности, а также значения , отнесенные к максимальной мощности, приведены в табл. П.2.

4.2. Номинальные напряжения. Согласно ГОСТ 1983-77, номинальными напряжениями обмоток называются напряжения, указанные на щитке трансформатора соответственно для каждой из обмоток. Номинальным напряжением трансформатора называется номинальное напряжение его первичной обмотки.

В обозначении типа трансформатора указывается напряжение, соответствующее классу изоляции его первичной обмотки.

Дополнительная обмотка ТН типов ЗНОЛ.09 и ЗНОЛ.06 по требованию заказчика может быть выполнена на номинальное напряжение 100 В (например, для использования ЗНОЛ.09 или ЗНОЛ.06 вместо трансформатора ЗОМ).

4.3. Номинальная мощность. Согласно ГОСТ, для каждого ТН устанавливается номинальная мощность для соответствующих классов точности и максимальная мощность.

Для трехфазных ТН устанавливается номинальная трехфазная мощность.

Для однофазных трансформаторов с двумя вторичными обмотками (основной и дополнительной) устанавливается суммарная мощность для обеих обмоток. Для дополнительной обмотки всегда устанавливается класс точности 3.

4.4. Напряжение КЗ. Значения в табл. П.2 приведены по данным, полученным от заводов-изготовителей. У ТН типов НДЕ-500 и НДЕ-750 соответствует активному сопротивлению.

Таблица П.2

Основные технические данные ТН

Тип	Номинальное напряжение обмоток, В			Номинальная мощность в классе точности, В·А				Максимальная мощность,	Схема соединения обмоток
	ВН	НН_он	НН_доп	0,2	0,5	1	3
НОС-0,5	380	100	-	-	25	50	100	200	1/1-0	4,4
НОС-0,5	500	100	-	-	25	50	100	200	1/1-0	4,2
НОЛ.08-6	6000	100	-	30	50	75	200	400	1/1-0	3,47
НОЛ.08-10	10000	100	-	50	75	150	300	640	1/1-0	4,95
НОМ-6	3000	100	-	-	30	50	150	240	1/1-0	3,58
НОМ-6	6000	100	-	-	50	75	200	400	1/1-0	6,15
НОМ-10	10000	100	-	-	75	150	300	640	1/1-0	6,4
НОМ-15	13800	100	-	-	75	150	300	640	1/1-0	3,6
НОМ-15	15750	100	-	-	75	150	300	640	1/1-0	4,63
НОМ-15	18000	100	-	-	75	150	300	640	1/1-0	4,5
НОМ-35	35000	100	-	-	150	250	600	1200	1/1-0	3,87
НТС-0,5	380	100	-	-	50	75	200	400		3,76
НТС-0,5	500	100	-	-	50	75	200	400		3,76
НТМК-6-48	3000	100	-	-	50	75	200	400		2,98
НТМК-6-48	6000	100	-	-	75	150	300	640		3,92
НТМК-10	10000	100	-	-	120	200	500	960		3,07
НТМИ-6	3000	100	100/3	-	50	75	200	400		3,01
НТМИ-6	6000	100	100/3	-	75	250	300	640		5,23
НТМИ-10	10000	100	100/3	-	120	200	500	960		5,00
НТМИ-18	13800	100	100/3	-	120	200	500	960		4,08
НТМИ-18	15750	100	100/3	-	120	200	500	960		4,32
НТМИ-18	18000	100	100/3	-	120	200	500	960		4,32
ЗНОМ-15-72			100/3	-	50	75	200	400	1/1/1-0-0	3,42
ЗНОМ-15-72			100/3	-	75	150	300	640	1/1/1-0-0	4,63
ЗНОМ-15-72			100/3	60	90	150	300	640	1/1/1-0-0	4,57
ЗНОМ-15-72			100/3	60	90	150	300	640	1/1/1-0-0	5,1
ЗНОМ-20			100/3	60	90	150	300	640	1/1/1-0-0	5,6
ЗНОМ-20			100/3	-	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,25
ЗНОМ-24			100/3	-	150	250	600	980	1/1/1-0-0	4,4
ЗНОМ-35-65			100/3	-	150	250	600	1200	1/1/1-0-0	6,00
ЗНОЛ.09-6			100/3	30	50	75	200	400	1/1/1-0-0	3,55
ЗНОЛ.09-10			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	4,8
ЗНОЛ.06-6			100/3	30	50	75	200	400	1/1/1-0-0	3,55
ЗНОЛ.06-10			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	4,8
ЗНОЛ.06-15			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,12
ЗНОЛ.06-15			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,12
ЗНОЛ.06-20			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,02
ЗНОЛ.06-20			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,02
ЗНОЛ.06-24			100/3	50	75	150	300	640	1/1/1-0-0	5,03
НКФ-110-57			100	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	4,05
НКФ-110-58			100/3	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	3,55
НКФ-110-58			100/3	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	4,43
НКФ-220-58			100	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	3,83
НКФ-220-58			100	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	4,13
НКФ-330			100	-	400	600	1200	2000	1/1/1-0-0	4,35
НКФ-400			100	-	-	500	1000	2000	1/1/1-0-0	5,45
НКФ-500			100	-	-	500	1000	2000	1/1/1-0-0	4,48
НДЕ-500			100	-	300	500	1000	1200	1/1/1-0-0	1,9
НДЕ-750			100	-	300	500	1000	1200	1/1/1-0-0	1,9

4.5. Трансформаторы типа ЗОМ. Основные технические данные трансформаторов ЗОМ приведены в табл. П.3, значения в этой таблице получены от завода-изготовителя.

Таблица П.3

Технические данные трансформаторов типа ЗОМ

Тип	Номинальное напряжение, В			Номинальная мощность обмоток,		обмотки
	ВН	НН_осн	НН_доп	основной	дополнительной	основной	дополнительной
ЗОМ-1/15			127-100	75	850	1,65	7,55
			127-100	75	850	1,69	8,05
			127-100	75	850	1,615	7,2
			127-100	75	850	1,71	8,22
			127-100	75	850	2,18	8,41
ЗОМ-1/20			127-100	75	850	2,14	8,15
ЗОМ-1/24			127-100	75	850	0,94	4,46
Примечания: 1. Мощность основной и дополнительной обмоток ТН типа ЗОМ-1/15 дана при условии их неодновременной работы. 2. Значения отнесены к номинальной мощности своих обмоток.