Перейти к содержимому
E ECHE16.PRO
трансформатор напряжения ТН 3U0 класс точности феррорезонанс проверка измерительные трансформаторы релейная защита наладка и испытания

Трансформаторы напряжения: типы, схемы соединения, классы точности, феррорезонанс, проверка

Как устроены и выбираются ТН для РЗА: электромагнитные и ёмкостные, схемы звезды и открытого треугольника, классы 0,5/3Р/6Р, феррорезонанс, проверка.

Л

Лев Яковлевич

2 мин. чтения

Трансформатор напряжения (ТН) — источник информации для всех защит, работающих по напряжению: дистанционных, направленных, защит минимального/максимального напряжения, защит от замыканий на землю, а также для измерений и учёта. Если ТН врёт или его вторичные цепи неисправны, «слепнет» сразу целый набор функций — причём часто незаметно, потому что защита просто не срабатывает, когда должна.

Разберу типы ТН, схемы соединения, классы точности, отдельно — феррорезонанс (причина, по которой ТН выходят из строя), и порядок проверки.

Типы ТН

ТипОсобенностьГде применяют
Электромагнитный (НАМИ, ЗНОМ, НКФ, НАЛИ и др.)классический трансформатор, понижает напряжениебольшинство подстанций, все классы напряжения
Ёмкостный (CVT, делитель напряжения)делитель на конденсаторах + промежуточный трансформаторОРУ 110–500 кВ, экономичнее для высоких классов
Антирезонансныйконструкция, устойчивая к феррорезонансусети с изолированной нейтралью, где риск феррорезонанса высок
Каскадныйнесколько магнитопроводов, на высокие напряженияОРУ 220–750 кВ

Отдельно стоят ТН для защиты от замыканий на землю — с обмоткой, включённой в разомкнутый треугольник, дающей 3U0.

Схемы соединения вторичных обмоток

Схема определяет, какие величины получает защита:

СхемаЧто даётПрименение
Звезда с нулём (Y0)фазные напряжения и 3U0 (при соединении нулей)основные защиты, измерения, учёт
Звезда без нуляфазные/межфазные напряженияизмерения, где 3U0 не нужно
Открытый треугольник (два ТН)межфазные напряженияэкономия на простых присоединениях
Разомкнутый (открытый) треугольникнапряжение нулевой последовательности 3U0защиты от замыканий на землю, сигнализация

Практический момент: 3U0 получается из разомкнутого треугольника (три обмотки последовательно), и правильность этой сборки — отдельный предмет проверки. При ошибке в фазировке 3U0 будет не тем, что ожидается, и защита от замыканий на землю либо не сработает, либо сработает ложно.

Классы точности и вторичная нагрузка

Классы точности ТН:

  • 0,2 / 0,5 — для учёта и коммерческих измерений;
  • 3Р / 6Р — для защиты: гарантируют погрешность при определённых условиях, включая режимы КЗ.

Как и у ТТ, класс точности обеспечивается только при определённой вторичной нагрузке. Нагрузка ТН складывается из:

  • обмоток напряжения приборов, терминалов, счётчиков;
  • сопротивления соединительных проводов (зависит от длины и сечения);
  • потерь в предохранителях и контактных соединениях.

Превышение номинальной нагрузки ведёт к росту погрешности: замеры «уезжают», направленные и дистанционные защиты начинают работать некорректно. Поэтому при добавлении нового прибора в цепь напряжения нужно пересчитывать нагрузку ТН, а не просто «подключить ещё один терминал».

Феррорезонанс: почему ТН выходят из строя

Одна из главных причин повреждений ТН в сетях с изолированной нейтралью. Механизм:

  1. В сети с изолированной нейтралью при замыкании на землю или при коммутации возникает несимметрия;
  2. Насыщающийся магнитопровод ТН вместе с ёмкостью сети образует колебательный контур;
  3. Возникает феррорезонанс — ток и напряжение в обмотках ТН многократно возрастают, обмотка перегревается и разрушается.

Проявляется это классически: «гудит» ТН, растёт ток, срабатывает сигнализация, затем аппарат выходит из строя. И самое неприятное: феррорезонанс может «перекидываться» на соседние ТН.

Меры защиты:

  • антирезонансные ТН (специальная конструкция), применение в новых проектах;
  • демпфирование — включение активного сопротивления в разомкнутый треугольник или специальных устройств;
  • правильная схема коммутации (порядок включения/отключения) и защита от неполнофазных режимов;
  • контроль состояния (нагрев, шум) при обходах.

[практика] Если на объекте «сгорел ТН» и его заменили таким же без разбора причин, он сгорит снова. Первое, что проверяю — не феррорезонанс ли это: смотрю схему сети, наличие антирезонансных мер, журналы событий (были ли замыкания на землю перед отказом).

Защита цепей напряжения и БНН

Вторичные цепи ТН защищаются предохранителями или автоматическими выключателями. Важно:

  • защита должна быть селективной — отключение одного участка не должно «гасить» всю схему напряжения;
  • номиналы — по расчётной нагрузке и по условиям селективности;
  • после срабатывания защиты цепи — нужна сигнализация, иначе схема «слепнет» незаметно.

Отдельный элемент — БНН (блокировка при неисправности цепей напряжения). Она фиксирует неисправность цепей (по отсутствию/несимметрии напряжений) и блокирует функции, которые могли бы ложно сработать: дистанционные, направленные, защиты минимального напряжения, пуск АВР по ЗМН. Без БНН перегоревший предохранитель ТН приводит к ложным отключениям или, наоборот, к отказу защиты.

Проверка ТН при наладке

  1. Измерение сопротивления изоляции первичных и вторичных обмоток.
  2. Проверка коэффициента трансформации по всем обмоткам.
  3. Проверка группы соединения и полярности (одноимённых выводов) — критично для направленных защит и для правильного 3U0.
  4. Проверка тока намагничивания / характеристики ХХ — выявляет витковые замыкания.
  5. Проверка сборки разомкнутого треугольника — что 3U0 формируется правильно и «ноль» соответствует отсутствию несимметрии.
  6. Проверка под напряжением — сравнение вторичных напряжений с ожидаемыми, проверка углов между каналами, проверка 3U0 при имитации несимметрии.
  7. Проверка БНН — имитация неисправности цепей напряжения, контроль блокировок и сигнализации.
  8. Проверка нагрузки ТН — фактическое сопротивление цепей не должно превышать номинальную нагрузку класса точности.

Типовые ошибки

  • Неверная группа/полярность — направленные защиты работают «не туда», 3U0 неверное.
  • Нагрузка ТН превышена — погрешность растёт, защиты теряют точность.
  • Отсутствие антирезонансных мер в сети с изолированной нейтралью — регулярные отказы ТН.
  • Не проверен разомкнутый треугольник — защита от замыканий на землю молчит.
  • Отсутствие сигнализации срабатывания защиты цепей напряжения — «слепота» незамеченной.
  • БНН не проверена — ложные срабатывания при неисправности цепей или отказ защит.

Частые вопросы

Чем ТН отличается от ТТ? ТТ работает в режиме, близком к короткому замыканию (ток фиксированный, напряжение мало), ТН — в режиме, близком к холостому ходу (напряжение фиксировано, ток мал). Поэтому требования к их проверке и нагрузке разные.

Зачем нужен разомкнутый треугольник? Для получения напряжения нулевой последовательности 3U0, по которому работают защиты от замыканий на землю и сигнализация.

Почему горят ТН? Самая частая причина в сетях с изолированной нейтралью — феррорезонанс. Реже — перегрузка вторичных цепей (не по току, а по нагрузке), дефекты изоляции, коммутационные перенапряжения.

Что будет, если перегорит предохранитель в цепи ТН? Цепи напряжения «потеряют» одну фазу: защиты по напряжению могут ложно сработать или заблокироваться (по БНН), а измерения и учёт исказятся. Поэтому обязательна сигнализация и БНН.

Можно ли ставить ТН другого класса точности? Можно, если его характеристики достаточны для задачи. Для учёта нужен класс 0,2/0,5, для защит — 3Р/6Р; при этом обязательно проверяется нагрузка.

Итог

ТН — это источник напряжений для защит, и его состояние определяет работу сразу группы функций. Ключевое: правильная схема (звезда, разомкнутый треугольник для 3U0), класс точности при фактической нагрузке, защита от феррорезонанса и обязательная БНН. Проверка — Ктн, группа и полярность, намагничивание, сборка 3U0 и работа под напряжением.

Нужна проверка ТН, расчёт нагрузки вторичных цепей или наладка — напишите, разберём по схеме.


Источники: фонд библиотеки РЗА по трансформаторам напряжения, схемам вторичных соединений и феррорезонансным явлениям; «Методика выбора уставок РС830-В2» (РЗА СИСТЕМЗ) — блокировки БНН1/БНН2 и защиты по напряжению; практика наладки.

Назад к статьям
Поделиться:

Читайте также

Выбор и проверка трансформаторов тока для релейной защиты: класс, нагрузка, кратность

Как выбирают ТТ для РЗА: класс точности, вторичная нагрузка, предельная кратность k10, полная погрешность 10% и проверка при наладке. С формулами.

Л Лев Яковлевич
2 мин. чтения
трансформатор тока ТТ выбор ТТ погрешность наладка РЗА релейная защита измерительные трансформаторы наладка и испытания

ДЗШ: дифференциальная защита шин — принцип, торможение, проверка при наладке

Как работает дифференциальная защита сборных шин: сумма токов присоединений, ток небаланса, торможение, фиксация присоединений, проверка и типовые ошибки.

Л Лев Яковлевич
1 мин. чтения
ДЗШ дифференциальная защита шин сборные шины торможение наладка релейная защита дифференциальная защита 6-35 кВ наладка и испытания

Дифференциальная защита трансформатора и реле ДЗТ-11: принцип, уставки, проверка

Как работает ДЗТ: ток небаланса, бросок намагничивания, торможение в реле ДЗТ-11, расчёт уставок и проверка при наладке. Разбор от практика РЗА.

Л Лев Яковлевич
2 мин. чтения
дифференциальная защита ДЗТ-11 защита трансформатора уставки наладка релейная защита 110 кВ и выше наладка и испытания

Будьте на связи

Новые статьи и практические разборы по РЗА — в блоге и в RSS.