Вимірювальні трансформатори напруги.

Вимірювальні прилади (амперметри, вольтметри, ватметри), які ви­пускає промисловість, призначені переважно для вимірювання напруг до сотень вольт, а струмів до одиниць ампер. Однак в електроенергетиці та системах електрозабезпечення необхідно вимірювати напруги до сотень тисяч вольт і струми до десятків кілоампер. Для розширення меж вимірю­вання струмів і напруг призначені трансформатори струму та напруги.

Трансформатор напруги є трансформатором невеликої потужності, в якого до вторинної обмотки вмикається вольтметр з великим опором, і тому можна вважати, що він працює в режимі холостого ходу.

Трансформатори напруги призначені для живлення котушок напру­ги електровимірювальних приладів, реле, кіл сигналізації, керування та автоматики.

За конструкцією та принципом роботи вони нагадують силові транс­форматори, відрізняючись від них невеликою потужністю.
Трансформатори напруги знижують високу напругу до 100 В, яка живить прилади вторинних пристроїв і релейний захист.

Схема вмикання однофазного трансформатора напруги показано на мал.1; первинна обмотка ввімкнена на напругу мережі U1, а до вторин­ної обмотки U2 приєднані паралельно котушки вимірювальних приладів і реле.

Для безпеки обслуговування один вихід вторинної обмотки заземлю­ють. Трансформатор напруги на відміну від трансформатора струму пра­цює в режимі, близькому до холостого ходу, тому що опір паралельних котушок приладів і реле вели­кий, а струм, що споживається ними малий.

Залежно від номінальної похибки розрізняють такі кла­си точності трансформаторів напруги 0,2; 0,5; 1; 3.

Похибка залежить від кон­струкції магнітопроводу, маг­нітної проникності сталі та від соsφ вторинного навантажен­ня.

Мал. 1. Схема вмикання трансформатора напруги: 1 – первинна обмотка; 2 – магнітопровід; 3 – вторинна обмотка.

У конструкції трансформа­торів напруги передбачена ком­пенсація похибки по напрузі шляхом деякого зменшення кількості витків первинної обмотки, а також компенсація кутової похибки за рахунок спеціальних компенсуючих обмоток.

Залежно від призначення трансформаторів напруги застосовують різні схеми з'єднання обмоток. Для вимірювання трьох міжфазних на­пруг можна використати два однофазних двообмоточні трансформато­ри НОМ, НОС. НОЛ, обмотки яких з'єднані за схемою трикутника мал.2, а, а також трифазний двообмоточний трансформатор НТМК, обмотки якого з'єднані в зірку мал. 2, б.

Мал. 2. Схеми з'єднання обмоток трансформаторів напруги
З огляду на конструкцію розрізняють трифазні й однофазні трансформатори напруги. Трифазні трансформатори напруги використову­ють при напрузі до 18 кВ, однофазні - при довільних напругах. За типом ізоляції трансформатори можуть бути сухими, масляними і з литою ізоляцією.

Мал. 3. Трансформатори напруги однофазні масляні:
а - типу НОМ-35; б - типу ЗНОМ -35; 1- ввід високої напруги; 2 - коробка виводів НН; 3 - бак

Сухі трансформатори застосовують в установках до 1000 В. Трансформатори напруги з масляною ізоляцією використовують на напруги 6 – 1150 кВ у закритих і відкритих розподільних пристроях. Однофазні масляні трансформатори напруги показано на мал. 3,а. Вони мають два вводи ВН і два вводи НН, їх можна з'єднати за схемами відкритого трикутника, зірки, трикутника. У трансформаторі, зображеному на мал. 3,б, один кінець обмотки ВН заземлений, один ввід ВН розміщений на кришці, а вводи НН - на боковій стінці бака. Обмотка ВН розрахова­на на фазну напругу, основна обмотка НН - на 100/√3 В, допоміжна об­мотка - на - 100/3 В. Такі трансформатори називаються заземлюючими і з'єднуються за схемою, показаною на мал. 2, в.

В установках 110 кВ і вище використовуються трансформатори на­пруги каскадного типу НКФ. У цих трансформаторах обмотка ВН рівно­мірно розподіляється по декількох магнітопроводах, внаслідок чого по­легшується його ізоляція.

Трансформатор НКФ-110 (мал. 4) має двостержневий магнітопровід, на кожному стержні якого розміщується обмотка ВН, що розрахована на Uф/2.

Мал. 4. Трансформатор напруги НКФ - 110:
а - схема; б - конструкція; 1 - ввід високої напруги; 2 - маслорозширювач; З - фарфоровий корпус; 4 - основа; 5 - коробка вводів НН

Оскільки спільна точка обмотки ВН з'єднана з магнітопроводом, то він стосовно землі перебуває під потенціалом Обмотки ВН ізолюються від магнітопроводу також на Uф/2. Обмотки НН (основна та допоміжна) намотані на нижньому стержні магнітопроводу.

Для рівномірного розподілу навантаження по обмотках ВН слу­жить обмотка зв'язку П. Такий блок, що складається із магнітопроводу і обмоток, поміщається у фарфоровий корпус і заливають маслом.