計器用変圧器
変圧器の目的と動作原理
測定用変圧器は、AC 設備に供給される高電圧を保護と自動化のためにメーターやリレーに降圧するために使用されます。
高電圧を直接接続するには、高電圧絶縁を実装する必要があるため、非常に扱いにくいデバイスとリレーが必要になります。このような機器の製造と使用は、特に 35 kV 以上の電圧では事実上不可能です。
変圧器を使用すると、標準の測定装置を使用して高電圧を測定できるようになり、測定限界が拡大します。変圧器を介して接続されたリレー コイルも標準バージョンにすることができます。
さらに、変圧器は測定機器やリレーを高電圧から絶縁（分離）し、サービスの安全性を確保します。
変圧器は高電圧電気設備で広く使用されており、精度はその動作に依存します。 電気測定 リレー保護と緊急自動化の信頼性だけでなく、電力計測も可能です。
設計原理によれば、測定用変圧器は、 電源降圧トランス… 電磁鋼板からなる鋼鉄心、一次巻線、および 1 つまたは 2 つの二次巻線で構成されます。
図では。図１ａは、単一の二次巻線を備えた変圧器の概略図を示す。高電圧 U1 が一次巻線に印加され、測定装置が二次電圧 U2 に接続されます。一次巻線と二次巻線の始まりには文字 A と a が付けられ、終わりには X と x が付けられます。このような指定は通常、変圧器本体の巻線の端子の隣に適用されます。
一次側の定格電圧と二次側の定格電圧の比を定格電圧といいます。 変換係数 変圧器 Kn = U1nom / U2nom
米。 1. 変圧器のスキームとベクトル図: a — 図、b — 電圧ベクトル図、c — 電圧ベクトル図
変圧器がエラーなく動作する場合、その一次電圧と二次電圧は位相が一致し、それらの値の比はKnに等しくなります。変換係数 Kn = 1 の場合、電圧 U2= U1 (図 1、c)。
凡例: H — 1 つの端子が接地されています。 O — 単相。 T — 三相。 K — カスケードまたは補償コイル付き。 F — s 磁器の外側断熱材。 M - オイル; C — 乾燥（空気断熱あり）。 E — 容量性。 Dは約数です。
一次巻線 (HV) 端子には、単相変圧器の場合は A、X、三相変圧器の場合は A、B、C、N のラベルが付けられます。二次巻線 (LV) の主端子にはそれぞれ a、x、二次追加巻線の端子には a、b、c、N とマークされます。
まず、一次巻線と二次巻線をそれぞれ端子 A、B、C、および a、b、c に接続します。主二次巻線は通常、オープンデルタ方式に従ってスター型 (接続グループ 0) で接続されます。ご存知のとおり、ネットワークの通常動作中、追加巻線の端子の電圧はゼロに近く (不平衡電圧 Unb = 1 - 3 V)、地絡の場合は 3UО 電圧の 3 倍に等しくなります。ゼロシーケンス UО 相。
中性点が接地されたネットワークでは、絶縁された三相電圧ストレスの場合、最大値は相電圧に等しい 3U0 です。したがって、定格電圧Unom=100Vと100/3Vの追加巻線が行われます。
定格電圧 TV はその一次巻線の定格電圧です。この値は絶縁クラスと異なる場合があります。二次巻線の公称電圧は 100、100/3、および 100/3 V であると想定されます。通常、変圧器は無負荷モードで動作します。
2次巻線が2つの計器用変圧器
2 つの二次巻線を備えた変圧器は、電力メーターやリレーに加えて、絶縁された中性点を備えたネットワークで地絡信号装置を動作させるため、または接地された中性点を備えたネットワークで地絡保護を行うために設計されています。
2 つの二次巻線を備えた変圧器の概略図を図に示します。 2、a.信号伝達または地絡時の保護に使用される 2 次 (追加) 巻線の端子には、ad および xd のラベルが付いています。
図では。 2.6 は、三相ネットワークに 3 つのそのような変圧器が含まれる図を示しています。一次巻線と主二次巻線はスター接続されています。一次巻線の中性点は接地されています。三相および中性点は、主二次巻線からメーターおよびリレーに適用できます。追加の二次巻線はオープンデルタで接続されます。これらから、3 相すべての相電圧の合計が信号装置または保護装置に供給されます。
変圧器が接続されているネットワークの通常の動作では、このベクトルの合計はゼロです。これは図のベクトル図からわかります。ここで、Ua、Vb、Uc は一次巻線に印加される相電圧のベクトル、Uad、Ubd、Ucd は一次および二次追加巻線の電圧ベクトルです。追加の二次巻線の電圧。対応する一次巻線のベクトルと方向が一致します (図 1、c と同じ)。
米。 2. 2 つの二次巻線を備えた電圧変圧器。 — 図。 b — 三相回路への組み込み。 c — ベクトル図
ベクトル Uad、Ubd、Ucd の合計は、追加の巻線を接続するスキームに従ってそれらを組み合わせることで得られますが、一次電圧と二次電圧のベクトルの矢印は変圧器巻線の始まりに対応すると想定されます。
図の C 相巻線の終わりと A 相巻線の始まりの間に生じる電圧 3U0 はゼロです。
実際の条件下では、通常、オープンデルタの出力における不平衡電圧は無視できる程度であり、定格電圧の 2 ～ 3% を超えません。この不均衡は、二次相電圧の常に存在するわずかな非対称性と、その曲線の形状の正弦波からのわずかな偏差によって引き起こされます。
オープンデルタ回路に適用されるリレーの信頼性の高い動作を保証する電圧は、変圧器の一次巻線側で地絡が発生した場合にのみ発生します。地絡は中性点を通る電流の通過に関連しているため、対称コンポーネントの方法に従ってオープンデルタの出力に生じる電圧はゼロシーケンス電圧と呼ばれ、3U0 と表示されます。この表記では、数字の 3 は、この回路の電圧が 3 つの相の合計であることを示します。 3U0 という記号は、警報または保護リレーに適用されるオープン デルタ出力回路も指します (図 2.6)。
米。 3. 単相地絡のある一次および二次追加巻線の電圧のベクトル図: a — 接地された中性点のあるネットワーク内、b — 絶縁された中性点のあるネットワーク内。
電圧 3U0 は、単相地絡の最大値です。絶縁された中性点を備えたネットワークの電圧 3U0 の最大値は、接地された中性点を備えたネットワークよりもはるかに高いことを考慮する必要があります。
変圧器の一般的なスイッチング方式
を使用する最も単純なスキーム 単相変圧器図に示されています。 1、aは、モーターキャビネットを始動するとき、およびAVRデバイスの電圧計と電圧リレーをオンにするために6〜10 kVのスイッチングポイントで使用されます。
図 4 に、三相二次回路に電力を供給するための単相単巻変圧器の接続図を示します。図に示す 3 つ星単相変圧器のグループ。 4、aは、単相接地の発生の信号伝達が必要とされない、絶縁された中性線および非分岐ネットワークを備えた0.5〜10 kVの電気設備における絶縁監視用の測定装置、測定装置および電圧計に電力を供給するために使用されます。
これらの電圧計で「アース」を検出するには、各相とアースの間の一次電圧の大きさを表示する必要があります (図 3.6 のベクトル図を参照)。この目的のために、HV 巻線の中性点が接地され、電圧計が二次相電圧に接続されます。
単相地絡の場合、変圧器は長時間通電される可能性があるため、変圧器の定格電圧は最初の線間電圧と一致する必要があります。その結果、相電圧で動作する通常モードでは、各変圧器の電力、したがってグループ全体の電力は 1 回 √3 減少します。回路では接地された二次巻線がゼロであるため、二次ヒューズが 3 つの相すべてに設置されます。 。
米。 4.1 つの二次巻線を備えた単相電圧測定変圧器の接続図: a — 絶縁ゼロを備えた 0.5 — 10 kV の電気設備用のスタースター回路、b — 0.38 — 10 kV の電気設備用のオープンデルタ回路、c — 同様電気設備 6 - 35 kV、d - 同期機の ARV デバイスに電力を供給するための三角スター方式による変圧器 6 - 18 kV を含む。
図では。 4.6 および相間電圧に接続された測定装置、メーター、リレーに電力を供給するように設計された変圧器は、オープンデルタ回路で接続されます。この方式は、変圧器をどのクラスの精度でも動作させるときに、ライン Uab、Ubc、U°Ca 間に対称な電圧を提供します。
関数オープンデルタ回路 これは、変圧器の電力の使用が不十分です。なぜなら、このような 2 つの変圧器のグループの電力は、完全な三角形で接続された 3 つの変圧器のグループの電力より 1.5 倍ではなく、√3 小さいからです。一度。
図の図。図 4 の b は、電気設備の非分岐電圧回路に 0.38 ～ 10 kV を供給するために使用されます。これにより、二次回路の接地を変圧器に直接取り付けることができます。
図に示す回路の二次回路では、 4、c、ヒューズの代わりに二極ブレーカーが取り付けられており、それがトリガーされると、ブロックの接点が信号回路を閉じます«電圧遮断»...二次巻線の接地はシールドで行われます。 B 相はさらに、故障ヒューズを介して変圧器に直接接地されます。このスイッチは、目に見える断線で変圧器の二次回路を確実に切断します。この方式は、2 つ以上の変圧器から分岐二次回路に給電する場合に、6 ～ 35 kV の電気設備で使用されます。
図では。 4、g変圧器はデルタ回路 - スターに従って接続され、二次ラインに電圧U = 173 Vを提供します。これは、同期発電機および補償器の自動励磁制御装置（ARV）に電力を供給するために必要です。 ARV 動作の信頼性を高めるため、二次回路にはヒューズが設置されていません。 PUE 非分岐電圧回路用。
以下も参照してください。 測定用変圧器の接続図