Трансформаторы тока и напряжения высокого напряжения внутренней и наружной установки предназначены для измерения тока и напряжения, питания схем релейной защиты, изолирования измерительных приборов, реле, обслуживающего персонала от высокого напряжения и применяются в ОРУ и ГРУ сетей переменного и постоянного тока, а также в устройствах защиты и регулирования, в токопроводах генераторных распределительных устройств.
Предназначенные для работы в ОРУ ТТ и ТН, отличаются от таковых для внутренней установки требованиями к характеристикам окружающей среды.
Трансформаторы внутренней установки предназначены для работы в отапливаемых или неотапливаемых помещениях при определенных характеристиках окружающей среды. Различное климатическое исполнение ТТ и ТН и категория их размещения установлены ГОСТ 15543-70.
Группы ТТ и ТН как внутренней, так и наружной установки весьма разнообразны и по конструктивному исполнению. Это обусловлено различной компоновкой РУ, их габаритами, способами крепления трансформаторов и т.п. Кроме того, на конструктивное исполнение ТТ и ТН в известной мере оказывают влияние номинальные параметры. Так, однофазные ТН могут иметь либо один, либо два ввода первичной обмотки, изоляция которых соответствует полному рабочему напряжению. В зависимости от этого ТН называются однополюсными или двухполюсными. Трехфазные ТН выполняются трехстержневыми и пятистержневыми.
В трансформаторах часто применяется литая изоляция. В таких конструкциях трансформатора полностью или частично (одни обмотки) залиты компаундной массой или эпоксидной смолой. Такие ТТ и ТН при внутренней установке имеют меньшую массу и габариты и не требуют ухода при эксплуатации; этим они выгодно отличаются от масляных трансформаторов, где для изоляции обмоток от заземленных частей и их предохранения от увлажнения применяют масляное заполнение.
Для КРУЭ применяют трансформаторы с элегазовым наполнением.
Вследствие сравнительной дешевизны получили широкое применение встроенные ТТ — это трансформаторы, в которых отсутствуют не только первичная обмотка, но и изоляция между элементами токоведущих частей (выполняющих роль первичной обмотки) и вторичной обмоткой. Встроенные ТТ устанавливаются на баковых масляных выключателях, на ряде проходных изоляторах в РУ на шинных опорах, а также на генераторных токопроводах. На одном аппарате возможна установка нескольких встроенных ТТ.
Основную часть стоимости обычного ТТ составляет стоимость первичной обмотки и ее изоляции относительно земли. Во встроенном ТТ этих элементов нет; кроме того, существенное снижение стоимости встроенных ТТ достигается за счет снижения затрат на ошиновку, отчуждение территории. Причем, чем выше номинальное напряжение аппарата тем выше эффективность от применения встроенного ТТ. Размеры встроенного ТТ определяются в основном размерами проходного изолятора или токопровода.
Для улучшения характеристик встроенных ТТ приходится увеличивать поперечное сечение магнитопровода и применять лучшие сорта электротехнической стали или методы компенсации токовой погрешности.
Последовательное соединение двух одинаковых встроенных ТТ равносильно удвоению поперечного сечения магнитопровода. Параллельное соединение приводит к удвоению номинального вторичного тока.. Изоляция магнитопровода и вторичной обмотки в процессе эксплуатации может увлажняться от воздействия сырого воздуха, подвергаться воздействию росы, трансформаторного масла и т.п. Поэтому изоляция должна быть влагостойкой, механически прочной и маслостойкой.
Встроенные ТТ для силовых ТТ и выключателей получили применение на номинальные напряжения 10 — 1500 кВ и могут иметь воздушное (естественное или принудительное) либо водяное (масляное) охлаждение.
Ввиду ограниченного объема главы рассмотрим в ней лишь некоторые конструкции ТТ и ТН.
Рис. 1. Трансформатор тока ТШЛО-20
1. Трансформаторы тока ТШЛО-20 предназначены для передачи сигнала измерительной информации на схемы поперечной дифференциальной защиты турбогенераторов (рис. 1). Нормальная работа ТТ обеспечивается при невзрывоопасной, не содержащей агрессивных газов, паров и пыли окружающей среды, при защищенности места установки ТТ от попадания брызг воды, масла, эмульсии и т. п., при воздействии механических факторов внешней среды в соответствии с ГОСТ 17516-72.
Трансформатор тока типа Т1Ш10-20 — шинный, с литой изоляцией, опорного типа, весьма компактен и надежен в эксплуатации. Номинальное напряжение 20 кВ, номинальный коэффициент трансформации 1500/5.
В конструктивном отношении ТТ представляет собой Т-образный литой блок с залитыми в нем магнитопроводом (сердечником), на который наложена вторичная обмотка, и первичной обмоткой. Первичная обмотка представляет собой трубу (см. рис. 1) с расплющенными концами в виде лопаток. В каждой лопатке имеется по одному отверстию диаметром 14 мм для присоединения медных шин.
Выводы вторичной обмотки и вывод ее экрана расположены на литой опоре трансформатора. Вывод экрана при помощи проводника соединен с основанием, имеющим болт заземления.
Рис. 2. Трансформатор тока ТПОЛ-20
В основании имеются четыре отверстия диаметром 14 мм для крепления ТТ.
2. Трансформаторы тока ТПОЛ-20 и ТПОЛ-35 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в закрытых РУ на номинальные напряжения 20 и 35 кВ.
Номинальная работа ТТ обеспечивается при тех же условиях, что и трансформатора тока ТШЛО-20.
Трансформаторы ТПОЛ-20 и ТПОЛ-35 — проходные, одновитковые, с литой изоляцией.
Трансформатор тока (рис. 2) имеет две независимые вторичные обмотки, каждая из которых намотана на кольцевой ленточный магнитопровод. Вторичные обмотки вместе с первичной обмоткой, выполненной из медной трубы, проходящей через "окно" вторичных обмоток, залиты в эпоксидный компаунд и образуют изоляционный блок. В средней части блока залиты три специальные гайки для крепления фланца, с которыми электрически соединены экраны вторичных обмоток. На фланце имеются четыре отверстия диаметром 14 мм для крепления ТТ на месте установки, болт М8 для заземляющей шины (провода).
Выводы первичной обмотки имеют плоскую форму и снабжены болтами и гайками М12 для присоединения шин первичной цепи. Выводы вторичных обмоток расположены на приливе изоляционного блока в выемке фланца.
3. Трансформатор тока ТФНУ-66 наружной установки применяется в ОРУ и предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в сетях переменного тока частоты 50 и 60 Гц с заземленной нейтралью.
Трансформатор тока ТФНУ-66 для наружной установки выполнен в фарфоровой покрышке с усиленной изоляцией, на номинальное напряжение 66 кВ. Масса трансформатора с маслом 830 кг.
Трансформатор (рис. 3) опорного типа, состоит из первичной и вторичной обмоток, изолированных кабельной бумагой и помещенных в фарфоровую покрышку, заполненную трансформаторным маслом. Первичная обмотка представляет собой петлю и имеет две секции, соединяемые последовательно или параллельно, благодаря чему трансформатор можно включить на токи 200 и 400, 600 и 1200 А соответственно. Выводы первичной обмотки укреплены в стенке фарфоровой покрышки. Секции переключаются перестановкой контактных перемычек, расположенных снаружи покрышки.
Рис. 3. Трансформатор тока ТФНУ-66
Вторичная обмотка состоит из трех обмоток, изолированных одна от другой и заключенных в общую бумажную изоляцию. Две из них (P1 и Р2) предназначены для релейной защиты, одна (класса точности 0,5) — измерительная.
На крышке трансформатора имеется воздухоосушитель, предназначенный для очистки от влаги и пыли воздуха, поступающего в трансформатор.
Опорой трансформатора, на которой монтируются элементы его конструкции, является цоколь. Крепление фарфоровой покрышки к цоколю — механическое. Уплотнение соединений достигается за счет прокладок из маслостойкой резины.
Слив и отбор проб масла осуществляются через масловыпускной патрубок.
Коробка вторичных выводов расположена на одной из стенок цоколя. В нижней части коробки выводов находятся отверстия для установки двух кабельных муфт, имеющих отверстия для разделки и укрепления кабелей, подходящих к выводам вторичных обмоток. Коробка вторичных выводов закрыта крышкой.
4. Трансформаторы тока наружной установки типов ТРН 500 и ТРН 750 предназначены для питания цепей измерительных приборов и релейной защиты и применяются в сетях переменного тока напряжением 500 и 750 кВ, частотой 50 Гц с большим током замыкания на землю.
Нормальная работа трансформаторов обеспечивается на высоте не более 500 м над уровнем моря, при температуре окружающего воздуха от +40 до -40 °С. Трансформаторы ТРН выпускаются с рымовидными обмотками с номинальным первичным током 1000 — 2000 А при номинальном вторичном токе, равным 1 А.
Рис. 4. Трансформатор тока ТРН-500
Опорные маслонаполненные двухступенчатые каскадные ТТ (рис. 4) выполнены с рымовидными обмотками. Внутренняя бумажно-масляная изоляция с проводящими выравнивающими потенциал прокладками нанесена на вторичные обмотки с сердечниками равномерно. Роль внешней изоляции ступени выполняет опорная фарфоровая покрышка.
Каждая ступень трансформатора конструктивно представляет собой самостоятельный элемент.
Верхняя ступень устанавливается на верхнем корпусе нижней ступени и соединена с ней механически и электрически. Нижняя ступень смонтирована на сварном основании. Обе ступени связаны с основанием растяжками из изоляторов типа СП-110. Обе ступени заполнены трансформаторным маслом. Герметизация внутренней полости каждой ступени позволяет защищать масло от увлажнения и окисления, причем изменение его объема при температурных перепадах осуществляется за счет использования металлических сильфонов — компенсаторов.
На наружной части верхнего корпуса смонтирован переключатель, посредством которого две одинаковые секции первичной обмотки верхней ступени соединяются последовательно или параллельно, что обеспечивает два значения коэффициента трансформации, находящихся в отношении 1:2.
Блок вторичной обмотки верхней ступени и покрышка установлены на сварном металлическом цоколе, в котором размещены выводы обмотки и патрубок для отбора проб масла.
Блок вторичных обмоток нижней ступени и покрышка установлены на сварном металлическом цоколе, в котором размещены выводы всех четырех обмоток, зажим потенциальной обкладки, патрубок для отбора проб масла и гнездо для крепления кабельной муфты.
В верхнем корпусе верхней ступени установлена защитная арматура для предотвращения коронирования при рабочем напряжении.
Масса трансформатора тока типа ТРН-500 — 7 т, ТРН-750 — 9 т.
5. Трансформатор напряжения типа НДЕ-750 предназначен для питания измерительных приборов и защитных устройств в электрических системах переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 750 кВ с заземленной нейтралью (рис. 5).
Емкостный делитель трансформаторного напряжения включает в себя четыре конденсатора связи ДМРИ-188-3-0,012У1 и конденсатор отбора мощности ДМРИ-15-0.105У1.
Электромагнитное устройство состоит из реактора, однофазного трехобмоточного понижающего трансформатора и демпфера, размещенных в общем баке с масляным наполнением.
Рис. 5. Трансформатор напряжения НДЕ-750
Основные узлы высокочастотного заградителя — катушка индуктивности, разрядник, конденсатор и резистор — компонуются в фарфоровой покрышке, установленной на двух опорных изоляторах.
Кроме перечисленных устройств, в состав трансформатора НДЕ-750 входят вентильный разрядник РВС-20 и однополюсный разъединитель РНДЭ-35 с ручным приводом.
6. Трансформаторы тока для элегазовых КРУ. Трансформаторы тока, применяемые в КРУЭ, выполняются в виде отдельных блоков, которые соединяются с другими блоками КРУЭ. На рис. 6 изображен блок ТТ для отечественного КРУЭ на 110 кВ.
Первичной обмоткой является медный стержень 3, закрепленный в фасонной шайбе 2 из специального эпоксидного материала. Фасонная шайба крепится посредством прижимного кольца к алюминиевому корпусу 1.. Два магнитопровода 5 с намотанными на них вторичными обмотками с помощью латунных упорных шайб 12, цилиндра 10, стеклотекстолитового кольца 8 и упорных винтов 9 закреплены внутри корпуса 1. Между обоими магнитопроводами находится стеклотекстолитовое кольцо 11 с вырезом для выводов вторичных об моток. Выводные концы вторичных обмоток присоединены к проходному изолятору 6. От проходного изолятора сделаны выводы на клеммы 4, которые закрыты кожухом 7. Вторичные обмотки ТТ секционированы и имеют выводы на 600, 800 и 1200 А. Номинальный вторичный ток 1 А. Класс точности 0,5. При сборке КРУЭ концы первичной обмотки 3 входят в розеточные контакты соседних блоков КРУЭ (на рисунке эти контакты не показаны), а фланцы корпуса 1 соединяются с корпусами соседних блоков. По окончании сборки КРУЭ его внутреннее пространство заполняется элегазом. Элегаз является изолирующей средой между первичной и вторичными обмотками.
Рис. 6. Трансформатор тока для элегазового КРУ на 110 кВ
