Лабораторная работа №2. Измерительные трансформаторы напряжения
Отчет по лабораторной работе №2
По дисциплине: «Основное и вспомогательное оборудование электрических станций подстанций»
на тему: «Измерительные трансформаторы напряжения»
Выполнил: Дилдабек А.,
Исламбакиева З.,
Кумисбекова Б.,
Титимова Д.
Группа: БЭ-11-11
Проверил:
к.т.н., доц. Михалкова Е.Г.
Алматы 2014
Лабораторная работа №2. Измерительные трансформаторы напряжения
Цель работы: изучение конструкций различных трансформаторов напряжения, схем их включения и проведение некоторых испытаний, предусматриваемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ).
1.1 Характеристики и векторная диаграмма измерительных трансформаторов напряжения
В электроэнергетических установках ИТН применяются для включения в их вторичную цепь параллельных обмоток приборов контрольно–измерительных систем, устройств синхронизации, релейной защиты, автоматики, для контроля изоляции и других целей.
Подключаемые приборы различаются назначением, потребляемой мощностью, коэффициентом мощности, местом установки, требованиями к надежности и точности измерений.
Рисунок 1 - Векторная диаграмма измерительного трансформатора напряжения (ИТН)
При построении диаграммы приняты следующие условности : векторы 
и 
изображены повернутыми на 1800, величины со штрихом, а именно: , , 
, 
приведены к первичной обмотке.
Поэтому для разных участков главной схемы электрических соединении – генераторов, трансформаторов, сборных шин и. т. п.- в зависимости от условий и назначения выбираются включаемые по разным схемам один или несколько однофазных или трехфазных ИТН. На небольших подстанциях ИТН иногда служат для питания осветительной сети.
В принципе ИТН – это небольшой силовой трансформатор, работающий в режиме, близком к режиму холостого хода. Для идеального ИТН (без потерь и погрешностей) коэффициент трансформации приблизительно равен отношению чисел витков 
(1)
поэтому
(2)
Номинальное вторичное напряжение обычно равно 100В или 100/ 
В. Шкалы подключаемых приборов градуируются по первичному напряжению.
У реальных ИТН возникают погрешности изменения из-за потерь в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи и из-за нагрева обмоток, эти погрешности снижают точность измерений.
Погрешность напряжения (в процентах) определяется выражением
(3)
Угловая погрешность определяется углом между векторами первичного и повернутого на 1800 вторичного напряжения.
Векторная диаграмма ИТН представлена на рисунке 10.
Для снижения погрешностей применяются сердечники с возможно меньшим магнитным сопротивлением, уменьшается индукция в магнитопроводах, магнитное рассеяние, плотность тока в обмотках.
Класс точности существенно зависит от вторичной нагрузки ИТН, при увеличении которой он снижается. Нагрузка (мощность) однофазного ИТН (в вольт – амперах) определяется выражением
(4)
или
(5)
где U – номинальное напряжение вторичной обмотки, В;
I- ток вторичной обмотки, А;
Р = S cos – суммарная активная мощность;
Q = S sin -суммарная реактивная мощность;
z = 
- полное сопротивление вторичной цепи, Ом;
r = z cos – активное сопротивление вторичной цепи;
х = z sin – реактивное сопротивление вторичной цепи.
С увеличением числа включенных приборов сопротивление вторичной цепи уменьшается, а нагрузка ИТН увеличивается.
2 Порядок выполнения работы
2.1 Изучение конструкции ТН
В данном пункте работы необходимо:
1) Записать паспортные данные следующих ТН: НОМ-6, НОМ-10, HTМK-6, НТМИ-6, И-50.
2) Ознакомиться и изучить конструкции перечисленных выше ТН. Обратите внимание на тип магнитопровода, количество и размещение обмоток трансформатора, изоляцию обмоток, выводы и маркировку выводов с низкой и высокой стороны, схемы соединения обмоток (для 3-х фазных ТН), бак с маслом и его заземление.
3.4.2 Проверка полярности выводов ТН
Для правильного подключения к вторичной обмотке ТН обмоток ваттметров, счетчиков электроэнергии и т.п. необходимо знать полярность зажимов обмоток ТН.
Все ТН должны иметь четкие обозначения выводов. На отечественных ТН однополярные выводы обозначаются одинаковыми буквами, прописными со стороны высокого напряжения и строчными со стороны низкого напряжения.
На однофазных ТН выводы обмотки со стороны высокого напряжения обозначаются:
А - начало обмотки, X - конец обмотки.
Однополярные с ними выводы низкого напряжения соответственно "а" и "х".
У трехфазных пятистержневых ТН со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" - "разомкнутый треугольник" ( 
) выводы со стороны высокого напряжения обозначаются: А, В, С, О и со стороны низкого напряжения соответственно а, в, с, о а выводы обмоток соединенной в разомкнутый треугольник обозначаются "ад" и "хд".
Для определения полярности выводов или проверки правильности их обозначения наиболее удобным является способ гальванометра, при котором необходимо иметь источник постоянного тока ( 
), однополюсный выключатель и гальванометр или любой измерительный прибор магнитоэлектрической системы с обозначением полярности выводов.
Для выполнения данного пункта нa панель стенда выведены выводы обмоток однофазного ТН типа HOM-6: 6000/l00B.
В данном пункте студент должен:
1) Определить правильность обозначения выводов НОМ-6. Для этого подключить выводы обмоток НОМ-6 к поляриметру по схеме рисунка 11. При кратковременном замыкании цепи первичной обмотки НОМ-6 кнопкой “К” во вторичной обмотке индуктируется ЭДС, направление которой зависит от того, к каким выводам подключен контрольно-измерительный прибор. Если стрелка прибора отклоняется вправо от среднего положения, то полярность обозначения соответствует изображенной на рисунке 3.2. Если отклонение влево, то следует изменить полярность на одной из обмоток (следует помнить, что при размыкании кнопки "К" направление отклонения стрелки прибора будет противоположным).
Рисунок 2 – Определение полярности ТН методом гальванометра
2) При известном обозначении выводов И-60 определить полярность выводов обмотки низкого напряжения НН а2 и х2 трансформатора НОМ-6 по схеме рисунка 11.
3 Определение погрешности и коэффициента трансформации
Определение коэффициента трансформации ТН и его погрешности производятся непосредственным измерением и расчетом с помощью формул.
3..1 Снятие характеристики 
а) Собрать схему по рисунку 3.4, где АП-1 - автоматический выключатель типа АП-50.
Примечание: на панель лабораторного стенда выведены выводы обмоток низкого напряжения трансформаторов напряжения ТНx (НОМ-6) и ТН0 (И-50). Высоковольтная часть схемы собрана за панелью.
б) В режиме х.х (при включенном В) плавным регулированием 
(при помощи ЛАТРа) для испытуемого ТНх снять и построить зависимость
Зависимость снять при от 4800 до 6300 В через 300В. Полученные данные занести в таблицу 3.2.
Рисунок 3-Определение погрешности и коэффициента трансформации
Т а б л и ц а 1 - Погрешности и коэффициент трансформации ТН при холостом ходе
| Показание V1 , В | ||||||
| U1 - показание V1, умноженное на 60 В | ||||||
| U2, В | ||||||
| K = U1/ U2 | 61,54 | 60,6 | ||||
| -2,5 | -1,052 | -2 | -0,952 |
Рисунок 4 –График зависимости U2=f(U1)
Т а б л и ц а 2 – Погрешности ТН при различных нагрузках
| U2 при хх ТНх, S2, ВА | ||||
| 25ВА | U1, В | |||
| U2, В | 94,5 | 99,5 | ||
| K | 1,006 | 1,006 | 1,01 | |
 ,%
| 0,07 | -1,01 | -0,04 | |
| 50ВА | U1, В | |||
| U2, В | 94,3 | 99,2 | 103,5 | |
| K | 1,007 | 1,008 | 1,014 | |
| ,%
| 0,04 | -0,0064 | -0,049 | |
| 75ВА | U1, В | |||
| U2, В | 94,1 | 103,5 | ||
| K | 1,01 | 1,01 | 1,014 | |
| ,%
| 0,043 | 0,01 | -0,049 | |
| 200ВА | U1, В | |||
| U2, В | ||||
| K | 1,011 | 1,02 | 1,019 | |
| ,%
| 0,0035 | -0,04 | -0,0041 | |
| 300В:А | U1, В | |||
| U2, В | 93,8 | 97,4 | 102,8 | |
| K | 1,013 | 1,027 | 1,021 | |
| ,%
| 0,02 | 0,03 | -0,039 |
Теперь строятся зависимости U1=f(U2)
при S=25ВА
| 94,5 | |
| 99,5 | |
при S=50ВА
| 94,3 | |
| 99,2 | |
| 103,5 |
при S=75ВА
| 94,1 | |
| 103,5 |
при S=200ВА
при S=300ВА
| 93,8 | |
| 97,4 | |
| 102,8 |
Заключение
В данной лабораторной работе мы научились строить векторные диаграммы измерительных ТН. При известных обозначениях выводов И-60 определили полярность выводов обмотки низкого напряжения НН. Также изучили конструкцию различных трансформаторов напряжения, схем их включения и проведение некоторых испытаний, предусматриваемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ).
ТН предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Список литературы
1.Л.Д.Рожкова, Л.К.Карнеева., Т.В.Чиркова. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Учебник для вузов.-М.:Издательский центр «Академия», 2004.-448 с.
2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Учебник для вузов. 2-изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-310 с.
3. Электрическая часть станций и подстанций. / Под ред. Васильева А.В. Учебник для вузов. 2-изд. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-210 с.
4. Электротехнический справочник. / Под ред. Орлова И.Н. и др. 7-изд. т 3, кн1. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 429 с.
5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 315 с.