МЭ-32_НалЭО_2 пара_2-58
Практическая работа №8
Определение погрешности трансформатора напряжения
ЗАДАНИЕ:
1. Составить конспект (текст, схемы, графики, таблицы).
Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик. По этой причине для ТН не опасен разрыв вторичной цепи, но опасно короткое замыкание во вторичной цепи, так как в этом случае в обмотках ТН будут протекать большие токи. От длительного протекания этих токов защищает плавкий предохранитель F со стороны вторичной обмотки. От токов замыкания в обмотках самого ТН служат плавкие предохранители F со стороны первичной обмотки.
Рис. 1 Принципиальная конструкция однофазного трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой и подключение его к первичной и вторичной цепи.
Номинальный коэффициент трансформации ТН определяется следующим выражением:
где U1ном, U2ном — номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно. Коэффициент трансформации примерно может быть выражен через отношение чисел витков обмоток: KU≈w1/w2. Чтобы ТН уменьшал первичное напряжение, необходимо выполнение условия: w1> w2.
При работе ТН по его обмоткам протекают токи. В первичной обмотке протекает ток, обусловленный вторичной нагрузкой и током намагничивания, во вторичной обмотке протекает ток, обусловленный вторичной нагрузкой. Токи, протекающие в обмотках, вызывают в их активно-индуктивных сопротивлениях падения напряжения. Падения напряжения приводят к тому, что вторичное напряжение приведенное к первичной стороне KUU2 не будет равно первичному напряжению U1. Это приводит к погрешности ТН по величине и фазе. Эта погрешность зависит от конструкции магнитопровода и магнитной проницаемости стали, а также и от cosφ и величины вторичной нагрузки. Погрешность по величине, выраженная в процентах, определяется формулой:
.
В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3. Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.
Пределы погрешности трансформаторов напряжения в зависимости от класса точности представлены в Табл.1.
Таблица1. Пределы погрешностей трансформатора напряжения
| Класс точности | Первичное напряжение, % номинального значения | Предел допускаемой погрешности | Значение нагрузки, % номинального значения | ||
| напряжения, % | угловой | ||||
| 80 - 120 | ±0,1 | ±5' | ±0,15 срад | 25 ÷ 100 | |
| 0,2 | ±0,2 | ±10' | ±0,3 срад | ||
| 0,5 | ±0,5 | ±20' | ±0,6 срад | ||
| 1,0 | ±1,0 | ±40' | ±1,2 срад | ||
| 3,0 | ±3,0 | Не нормируют | |||
| 3Р | 20 ÷ 120 | ±3,0 | ±120' | ±3,5 срад | 25 ÷ 100 |
| 6Р | ±6,0 | ±240' | ±7,0 срад |
Примечание:
Класс точности 0,2 – точные лабораторные приборы для измерения;
Класс точности 0,5 – приборы учета электроэнергии;
Класс точности 3Р и 6Р – для целей релейной защиты и автоматики.
Основные виды погрешностей в измерительных трансформаторах напряжения
К трансформаторам напряжения предъявляются высокие требования по точности, однако любой трансформатор напряжения имеет погрешность измерения. Погрешность трансформатора напряжения — это разница между величиной вторичного и первичного напряжения приведённого ко вторичной цепи.
В измерительных трансформаторах напряжения различают два вида погрешностей:
• относительная погрешность напряжения - характеризует отклонение действительного коэффициента трансформации от номинального.Если пренебречь углом δ (так как он мал), то разницу в величинах напряжений можно определять как арифметическую разность между приведенным к первичной цепи действительным вторичным напряжением и действительным первичным напряжением, которая выражена в процентах от действительного первичного напряжения
• угловая погрешность - характеризует угол сдвига вторичного напряжения относительно первичного. Данная вид погрешности влияет на результаты измерений, выполненных с помощью ваттметров, счетчиков, фазометров и прочих приборов, показания которых зависят не только от силы тока и напряжения, но и от угла сдвига фаз между ними. Угловая погрешность считается положительной, если вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного напряжения.
Следует отметить, что один и тот же трансформатор напряжения в зависимости от нагрузки, подключенной к его вторичной обмотке, может работать с различным классом точности и переходить из одного класса в другой при изменении нагрузки относительно его номинальной мощности. Поэтому в каталогах и паспортах на трансформаторы напряжения указываются два значения мощности: номинальная мощность в вольт-амперах, с которой трансформатор напряжения может работать в гарантированном классе точности, и предельная мощность, с которой трансформатор напряжения может работать с допустимым нагревом обмоток.
Так же следует обратить внимание, что кроме рассмотренных выше основных погрешностей, возникающих при трансформации первичного напряжения на вторичную сторону, на работу релейной защиты и точность измерений влияют также дополнительные погрешности от падения напряжения в цепях напряжения от трансформатора напряжения до места установки панелей защиты или измерений. Поэтому согласно требованиям ПУЭ сечение жил кабелей должно выбираться так, чтобы падение напряжения в указанных цепях не превышало: 3% для релейной защиты, 1,5% для щитовых измерительных приборов и 0,5% и для счетчиков.