การวัดหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าในวงจรสำหรับการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ

บทความนี้อธิบายถึงวิธีการสร้างแบบจำลองกระแสของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงที่มีความแม่นยำสูงเพื่อความปลอดภัยในวงจรป้องกันรีเลย์— การวัดหม้อแปลงกระแสในวงจรสำหรับการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ.

นอกจากนี้ยังอธิบายวิธีการแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นสิบและหลายร้อยกิโลโวลต์เพื่อควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติตามหลักการสองประการ:

1. การแปลงกระแสไฟฟ้า

2. การแยกความจุ

วิธีแรกช่วยให้สามารถแสดงเวกเตอร์ของปริมาณปฐมภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงแพร่หลาย วิธีที่สองใช้เพื่อตรวจสอบเฟสเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าเครือข่าย 110 kV ในบัสบายพาสและในบางกรณี แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพบว่ามีการใช้งานมากขึ้น

วิธีการสร้างและใช้งานเครื่องแปลงแรงดันไฟฟ้าของเครื่องมือ

ความแตกต่างพื้นฐานที่สำคัญระหว่างการวัดหม้อแปลงแรงดัน (VT) จาก หม้อแปลงกระแส (CT) คือเช่นเดียวกับแหล่งจ่ายไฟทุกรุ่นได้รับการออกแบบมาสำหรับการทำงานปกติโดยไม่ทำให้ขดลวดทุติยภูมิลัดวงจร

ในเวลาเดียวกัน หากหม้อแปลงไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ส่งพลังงานที่ขนส่งโดยมีความสูญเสียน้อยที่สุด การวัดหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าจะได้รับการออกแบบโดยมีจุดประสงค์เพื่อการทำซ้ำที่มีความแม่นยำสูงในระดับของเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิ

หลักการทำงานและอุปกรณ์

การออกแบบหม้อแปลงแรงดัน คล้ายกับหม้อแปลงกระแส สามารถแสดงด้วยวงจรแม่เหล็กที่มีขดลวดสองขดล้อมรอบ:

• หลัก;

• ที่สอง.

เหล็กกล้าเกรดพิเศษสำหรับวงจรแม่เหล็ก ตลอดจนโลหะของขดลวดและชั้นฉนวน ได้รับการคัดสรรสำหรับการแปลงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำที่สุดโดยมีความสูญเสียน้อยที่สุด จำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิถูกคำนวณเพื่อให้ค่าเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าแบบเส้นต่อเส้นแรงดันสูงที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมินั้นทำซ้ำเป็นค่าทุติยภูมิ 100 โวลต์เสมอโดยมีทิศทางเวกเตอร์เดียวกันสำหรับ ระบบสายดินที่เป็นกลาง

หากวงจรส่งกำลังหลักได้รับการออกแบบให้มีความเป็นกลางแบบแยก ดังนั้นจะมี 100 / √3 โวลต์ที่เอาต์พุตของขดลวดวัด

เพื่อสร้างวิธีการต่าง ๆ ในการจำลองแรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิบนวงจรแม่เหล็ก ไม่สามารถหาขดลวดทุติยภูมิได้หลายเส้น

วงจรสวิตชิ่ง VT

หม้อแปลงเครื่องมือใช้ในการวัดปริมาณปฐมภูมิเชิงเส้นและ/หรือเชิงเฟส ในการทำเช่นนี้ คอยล์กำลังรวมระหว่าง:

• ตัวนำสายสำหรับควบคุมแรงดันไฟฟ้าของสาย

• บัสหรือสายไฟและดินเพื่อรับค่าเฟส

องค์ประกอบป้องกันที่สำคัญของการวัดหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าคือการต่อสายดินของตัวเครื่องและขดลวดทุติยภูมิ ข้อควรระวังเนื่องจากเมื่อฉนวนของขดลวดปฐมภูมิพังลงมาที่ตัวเรือนหรือวงจรทุติยภูมิ ศักยภาพของไฟฟ้าแรงสูงจะปรากฏขึ้น ซึ่งอาจทำร้ายผู้คนและทำให้อุปกรณ์ไหม้ได้

การต่อลงดินของตัวเครื่องโดยเจตนาและขดลวดทุติยภูมิหนึ่งเส้นทำให้เกิดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับดิน ซึ่งจะป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุขึ้นอีก

1. อุปกรณ์ไฟฟ้า

ตัวอย่างของการเชื่อมต่อหม้อแปลงเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย 110 กิโลโวลต์แสดงในรูปภาพ

เน้นที่นี่ว่าสายจ่ายไฟของแต่ละเฟสเชื่อมต่อด้วยกิ่งก้านไปยังขั้วของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงซึ่งตั้งอยู่บนฐานรองรับคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีสายดินทั่วไป ยกขึ้นที่ความสูงที่ปลอดภัยสำหรับบุคลากรไฟฟ้า

ร่างกายของการวัด VT แต่ละอันที่มีขั้วต่อที่สองของขดลวดปฐมภูมินั้นต่อสายดินโดยตรงบนแท่นนี้

เอาต์พุตของขดลวดทุติยภูมิประกอบอยู่ในกล่องขั้วต่อซึ่งอยู่ที่ด้านล่างของ VT แต่ละอัน พวกเขาเชื่อมต่อกับตัวนำของสายเคเบิลที่รวบรวมไว้ในกล่องจ่ายไฟฟ้าซึ่งอยู่ใกล้เคียงในระดับความสูงที่สะดวกสำหรับการบริการจากพื้นดิน

ไม่เพียงแต่เปลี่ยนวงจรเท่านั้น แต่ยังติดตั้งสวิตช์อัตโนมัติบนวงจรแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิและสวิตช์หรือบล็อกเพื่อดำเนินการสลับการทำงานและดำเนินการบำรุงรักษาอุปกรณ์อย่างปลอดภัย

บัสบาร์แรงดันไฟฟ้าที่รวบรวมไว้ที่นี่ถูกป้อนไปยังอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติด้วยสายไฟพิเศษ ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นเพื่อลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า พารามิเตอร์ที่สำคัญมากของวงจรการวัดนี้ครอบคลุมในบทความแยกต่างหากที่นี่ — การสูญเสียและแรงดันตก

เส้นทางเคเบิลสำหรับการวัด VT ยังได้รับการปกป้องด้วยกล่องโลหะหรือแผ่นพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กจากความเสียหายทางกลโดยไม่ได้ตั้งใจ เช่นเดียวกับ CT

ตัวเลือกอื่นสำหรับการเชื่อมต่อหม้อแปลงวัดแรงดันไฟฟ้าประเภท NAMI ซึ่งอยู่ในเซลล์กริด 10 kV แสดงอยู่ในรูปภาพด้านล่าง

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ด้านไฟฟ้าแรงสูงได้รับการป้องกันโดยฟิวส์แก้วในแต่ละเฟส และสามารถแยกแอคทูเอเตอร์แบบแมนนวลออกจากวงจรจ่ายเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพได้

แต่ละเฟสของเครือข่ายหลักเชื่อมต่อกับอินพุตที่สอดคล้องกันของขดลวดจ่ายไฟ ตัวนำของวงจรทุติยภูมิถูกดึงออกมาด้วยสายเคเบิลแยกต่างหากไปยังแผงขั้วต่อ

2. ขดลวดทุติยภูมิและวงจร

ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพอย่างง่ายสำหรับการเชื่อมต่อหม้อแปลงหนึ่งตัวกับแรงดันไฟหลักของวงจรจ่าย

การออกแบบนี้สามารถพบได้ในวงจรขนาดไม่เกิน 10 kV มีการป้องกันในแต่ละด้านด้วยฟิวส์ของพลังงานที่เหมาะสม

ในเครือข่าย 110 kV สามารถติดตั้งหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวในเฟสเดียวของระบบบัสบายพาสเพื่อให้การควบคุมแบบซิงโครนัสของวงจรเชื่อมต่อและ SNR ที่เชื่อมต่อ

ด้านทุติยภูมิใช้ขดลวดสองเส้น: ขดลวดหลักและขดลวดเพิ่มเติมซึ่งรับประกันการใช้งานโหมดซิงโครนัสเมื่อเบรกเกอร์วงจรถูกควบคุมโดยบอร์ดบล็อก

ในการเชื่อมต่อหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าเข้ากับระบบบัสบายพาสสองเฟสเมื่อควบคุมเบรกเกอร์จากแผงวงจรหลักจะใช้โครงร่างต่อไปนี้

ที่นี่ เวกเตอร์ «uk» ถูกเพิ่มเข้าไปในเวกเตอร์รอง «kf» ที่เกิดจากโครงร่างก่อนหน้า

รูปแบบต่อไปนี้เรียกว่า «สามเหลี่ยมเปิด» หรือดาวที่ไม่สมบูรณ์

ช่วยให้คุณสามารถจำลองระบบแรงดันไฟฟ้าสองหรือสามเฟสได้

การเชื่อมต่อหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าสามตัวตามวงจรเต็มดาวนั้นมีความเป็นไปได้มากที่สุด ในกรณีนี้ คุณสามารถรับแรงดันทั้งเฟสและไลน์ทั้งหมดในวงจรทุติยภูมิ

เนื่องจากความเป็นไปได้นี้ จึงใช้ตัวเลือกนี้ที่สถานีย่อยที่สำคัญทั้งหมด และวงจรทุติยภูมิสำหรับ VT ดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นโดยมีขดลวดสองประเภทรวมอยู่ในวงจรสตาร์และเดลต้า

รูปแบบที่กำหนดสำหรับการเปิดขดลวดเป็นแบบทั่วไปและไม่ใช่แบบเดียว หม้อแปลงวัดสมัยใหม่มีความสามารถที่แตกต่างกันและมีการปรับเปลี่ยนบางอย่างในการออกแบบและโครงร่างการเชื่อมต่อสำหรับพวกมัน

คลาสความแม่นยำของหม้อแปลงวัดแรงดัน

เพื่อระบุข้อผิดพลาดในการวัดทางมาตรวิทยา VTs จะได้รับคำแนะนำจากวงจรสมมูลและแผนภาพเวกเตอร์

วิธีการทางเทคนิคที่ค่อนข้างซับซ้อนนี้ทำให้สามารถระบุข้อผิดพลาดของการวัด VT แต่ละครั้งในแง่ของแอมพลิจูดและมุมเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิจากหลัก และกำหนดระดับความแม่นยำสำหรับหม้อแปลงทดสอบแต่ละตัว

พารามิเตอร์ทั้งหมดวัดที่โหลดเล็กน้อยในวงจรทุติยภูมิซึ่งสร้าง VT หากเกินระหว่างการดำเนินการหรือการตรวจสอบ ข้อผิดพลาดจะเกินค่าของค่าเล็กน้อย

การวัดหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้ามีความแม่นยำ 4 ระดับ

คลาสความแม่นยำของหม้อแปลงวัดแรงดัน

ระดับความแม่นยำของการวัด VT ขีดจำกัดสูงสุดสำหรับข้อผิดพลาดที่อนุญาต FU,% δU, นาที 3 3.0 ไม่ได้กำหนดไว้ 1 1.0 40 0.5 0.5 20 0.2 0.2 10

Class No. 3 ใช้ในรุ่นที่ทำงานในการป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น เพื่อทริกเกอร์องค์ประกอบการเตือนสำหรับการเกิดโหมดความผิดปกติในวงจรไฟฟ้า

ความแม่นยำสูงสุดที่ 0.2 ทำได้โดยใช้เครื่องมือที่ใช้สำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูงเมื่อตั้งค่าอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ทำการทดสอบการยอมรับ ตั้งค่าการควบคุมความถี่อัตโนมัติ และงานที่คล้ายกัน VT ที่มีคลาสความแม่นยำ 0.5 และ 1.0 มักจะติดตั้งบนอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงสำหรับการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิไปยังแผงสวิตช์ มิเตอร์ควบคุมและควบคุม ชุดรีเลย์ของอินเทอร์ล็อก การป้องกัน และการซิงโครไนซ์วงจร

วิธีการดึงแรงดันไฟฟ้าแบบ Capacitive

หลักการของวิธีนี้ประกอบด้วยการปล่อยแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนผกผันบนวงจรของแผ่นตัวเก็บประจุที่มีความจุต่างกันซึ่งเชื่อมต่อเป็นอนุกรม

หลังจากคำนวณและเลือกการจัดอันดับของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับบัสหรือแรงดันเฟสเฟส Uph1 เป็นไปได้ที่จะได้รับค่าทุติยภูมิ Uph2 บนตัวเก็บประจุสุดท้าย C3 ซึ่งจะถูกลบออกจากคอนเทนเนอร์โดยตรงหรือผ่านอุปกรณ์หม้อแปลงที่เชื่อมต่อกับ อำนวยความสะดวกในการตั้งค่าด้วยจำนวนขดลวดที่ปรับได้

ลักษณะการทำงานของการวัดหม้อแปลงแรงดันและวงจรทุติยภูมิ

ข้อกำหนดในการติดตั้ง

เพื่อความปลอดภัย วงจรทุติยภูมิ VT ทั้งหมดต้องได้รับการป้องกัน เบรกเกอร์อัตโนมัติ รุ่น AP-50 และต่อสายดินด้วยลวดทองแดงที่มีหน้าตัดอย่างน้อย 4 มม. ตร.ม.

หากใช้ระบบบัสคู่ในสถานีย่อยวงจรของหม้อแปลงวัดแต่ละตัวจะต้องเชื่อมต่อผ่านวงจรรีเลย์ของตัวทำซ้ำของตำแหน่งตัวตัดการเชื่อมต่อซึ่งไม่รวมการจ่ายแรงดันไฟฟ้าพร้อมกันไปยังอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์หนึ่งตัวจาก VT ที่แตกต่างกัน

วงจรทุติยภูมิทั้งหมดจากโหนดเทอร์มินัล VT ไปยังอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติจะต้องดำเนินการด้วยสายไฟเส้นเดียว เพื่อให้ผลรวมของกระแสของแกนทั้งหมดเท่ากับศูนย์ เพื่อจุดประสงค์นี้ ห้าม:

• แยกบัสบาร์ «B» และ «K» และรวมเข้าด้วยกันเพื่อต่อสายดิน

• เชื่อมต่อบัส "B" กับอุปกรณ์ซิงโครไนซ์ผ่านหน้าสัมผัสสวิตช์, สวิตช์, รีเลย์;

• เปลี่ยนบัส «B» ของตัวนับด้วยหน้าสัมผัส RPR

การสลับการทำงาน

การทำงานกับอุปกรณ์ปฏิบัติงานทั้งหมดดำเนินการโดยบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นพิเศษภายใต้การดูแลของเจ้าหน้าที่และตามแบบฟอร์มการเปลี่ยน เพื่อจุดประสงค์นี้จะมีการติดตั้งเบรกเกอร์วงจร ฟิวส์ และสวิตช์อัตโนมัติในวงจรของหม้อแปลงแรงดัน

เมื่อวงจรแรงดันไฟฟ้าบางส่วนหยุดให้บริการ จะต้องระบุวิธีการตรวจสอบการวัดที่ใช้

การบำรุงรักษาเป็นระยะ

ระหว่างการทำงาน วงจรทุติยภูมิและวงจรปฐมภูมิของหม้อแปลงจะต้องตรวจสอบระยะเวลาต่างๆ ซึ่งเชื่อมโยงกับเวลาที่ผ่านไปตั้งแต่อุปกรณ์ถูกใช้งาน และรวมถึงขอบเขตการวัดทางไฟฟ้าและการทำความสะอาดอุปกรณ์ที่แตกต่างกันโดยช่างซ่อมที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นพิเศษ .

ความผิดปกติหลักที่อาจเกิดขึ้นในวงจรแรงดันไฟฟ้าระหว่างการทำงานคือการเกิดกระแสลัดวงจรระหว่างขดลวด สิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่อช่างไฟฟ้าไม่ทำงานอย่างระมัดระวังในวงจรแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่

ในกรณีที่ขดลวดไฟฟ้าลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ สวิตช์ป้องกันที่อยู่ในกล่องขั้วต่อของการวัด VT จะถูกปิด และวงจรแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายรีเลย์กำลัง ชุดอินเตอร์ล็อก การซิงโครไนซ์ การป้องกันระยะห่าง และอุปกรณ์อื่นๆ จะหายไป

ในกรณีนี้ การเปิดใช้งานการป้องกันที่มีอยู่อย่างผิดพลาดหรือการทำงานผิดพลาดในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดในลูปหลักนั้นเป็นไปได้ การลัดวงจรดังกล่าวไม่เพียงต้องกำจัดอย่างรวดเร็วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์ที่ปิดใช้งานโดยอัตโนมัติทั้งหมดด้วย

ต้องใช้หม้อแปลงวัดกระแสและแรงดันในสถานีย่อยไฟฟ้าทุกแห่ง จำเป็นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ