Studia dzienne - semestr IV

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Ćwiczenie nr 3

Temat: Badanie przekładników prądowych i napięciowych.

1. Zakres badań:

• pomiar rezystancji izolacji głównej i uzwojeń wtórnych przekładników

• próba napięciowa izolacji przekładników,

• pomiar rezystancji czynnej uzwojeń przekładników,

• wyznaczenie charakterystyki magnesowania U₂=f(l2),

2. Przekładniki prądowe - wiadomości ogólne.

Przekładnik prądowy (nazywany również transformatorem miernikowym lub mierniczym prądowym) jest w istocie jednofazowym transformatorem, pracującym w warunkach zbliżonych do stanu znamionowego zwarcia. Do jego bowiem zacisków wtórnych jest przyłączony obwód zawierający szeregowo połączone elementy o znikomej oporności (np. cewkę amperomierza, cewki prądowe licznika i watomierza, uzwojenie przekaźnika nadmiarowego itp.). Równocześnie w obu uzwojeniach przekładnika płyną prądy nie przekraczające trwale wartości znamionowych, wyznaczonych dopuszczalnym przyrostem temperatury tych uzwojeń.

W transformatorze jednofazowym zwykłej konstrukcji, który jest zasilany znamionowym napięciem pierwotnym i który jest obciążony znamionowym prądem wtórnym, prąd magnesujący potrzebny do wytworzenia roboczego strumienia magnetycznego i pokrycia strat w rdzeniu stanowi zaledwie drobny odsetek (np. 10%) pierwotnego prądu znamionowego. W stanie znamionowego zwarcia w uzwojeniach transformatora jednofazowego płyną prądy znamionowe. Napięcie na zaciskach uzwojenia pierwotnego w tym przypadku jest wielokrotnie mniejsze od wartości znamionowej tego napięcia (wynosi np. 5% napięcia znamionowego), gdyż równoważy ono wyłącznie napięcia na opornościach czynnych i biernych obu uzwojeń, przez które płyną prądy znamionowe. Strumień roboczy w rdzeniu w tych warunkach jest tak mały, że amperozwoje magnesujące mogą być pominięte w ogólnym bilansie amperozwojów, co prowadzi do zależności

(1-1)

Gdzie: I1 l₂ - wartości skuteczne prądów, Z1, Z2 - liczba zwojów poszczególnych uzwojeń transformatora.

Na tej własności transformatora jednofazowego w stanie znamionowego zwarcia, scharakteryzowanej zależnością (1-1), oparta jest zasada działania przekładnika prądowego.

Równanie (1-1) posiada charakter przybliżony, ponieważ w każdym przekładniku prądowym musi występować prąd magnesujący, skoro występuje strumień roboczy w rdzeniu, indukujący prąd w obwodzie wtórnym w tych warunkach wartość prądu pierwotnego I₁ wyliczona z zależności (1-1) na podstawie pomiaru prądu 1% zawsze będzie obarczona pewnym błędem. Błąd ten może być dokładnie wyznaczony. Poza tym istnieją środki, które pozwalają błąd ten sprowadzić do pożądanego w danych warunkach minimum.

B. Przekładniki prądowe, umożliwiające pośredni pomiar prądu w sieci są stosowane przede wszystkim w celu:

1) zapewnienia bezpieczeństwa pracy personelu obsługującego przyrządy pomiarowe
i przekaźniki;

2. umożliwienia standaryzacji przyrządów pomiarowych i przekaźników;

3. ochrony przyrządów pomiarowych przed bezpośrednim działaniem prądów zwarciowych;

2. zapewnienia dokładności wskazań przez usuniecie przyrządu pomiarowego z zasięgu pola magnetycznego prądu pierwotnego, jeżeli ma on znaczną wartość.

Brak metalicznego połączenia między uzwojeniami przekładnika pozwala na ich wzajemne odizolowanie z pożądanym w danych warunkach stopniem pewności. Prócz tego istnieje cenna możliwość uziemienia ochronnego wtórnego obwodu (uziemienie ochronne), co zapewnia temu obwodowi całkowita niezależność od ewentualnego wysokiego potencjału obwodu pierwotnego.

Właściwie zaprojektowana izolacja oddzielająca uzwojenie pierwotne od uzwojenia wtórnego, rdzenia i obudowy przekładnika prądowego oraz ochronne uziemienie uzwojenia wtórnego stwarzają łącznie personelowi obsługującemu w rozdzielniach przyrządy pomiarowe i przekładniki warunki zupełnego bezpieczeństwa w stosunku do wysokiego potencjału występującego w obwodzie pierwotnym.

Ogólnie przyjętą obecnie, normalną wartością znamionowego prądu wtórnego przekładników prądowych jest 5A. Znormalizowanie tej wartości sprzyja daleko posuniętej standaryzacji przyrządów pomiarowych, liczników i przekaźników, które mogą być jednolicie budowane na prąd znamionowy 5A. Ułatwia to znacznie produkcję tych aparatów jak również stwarza dogodne warunki eksploatacji dzięki łatwej wymienności przyrządów.

3. Opis ćwiczenia.

Badania i wymagania dla przekładników prądowych i napięciowych

• oględziny zewnętrzne,

• pomiar rezystancji izolacji głównej i uzwojeń wtórnych przekładników,

• próba napięciowa izolacji przekładników,

• pomiar rezystancji czynnej uzwojeń przekładników,

• wyznaczenie charakterystyki magnesowania U₂=f(l2),

3.1.1. Oględziny

Oględziny zewnętrzne powinny polegać na sprawdzeniu:

• szczelności,

• stanu izolatorów (zabrudzenia, pęknięcia),

• odstępów iskierników zgodnie z wymaganiami koordynacji izolacji.

3.1.2. Rezystancja izolacji głównej i uzwojeń wtórnych przekładników

- nie powinna być mniejsza niż:

a) przekładniki prądowe

-1000 MQ dla napięć znamionowych poniżej 110 kV,

• 3000 MQ dla napięć znamionowych 110 kV i 220 kV,

• 5000 MO. dla napięć znamionowych 400 kV i wyższych,

b) przekładniki napięciowe

- 1000 MD dla przekładnika dwubiegunowo izolowanego,

- 200 MQ dla przekładnika jednobiegunowo izolowanego (pomiar napięciem 1 kV),

- 5000 MQ dla przekładnika z dzielnikiem pojemnościowym.

Pomiar należy wykonywać przy wilgotności powietrza nie większej niż 80%.

Wartości rezystancji izolacji zmierzone przy innej niż podano wilgotności mają charakter orientacyjny,

jednak nie powinny być one mniejsze niż 20% wartości podanych powyżej.

Pomiar rezystancji izolacji głównej wykonuje się megaomomierzem 2,5 kV.

Rezystancja izolacji uzwojeń wtórnych przekładników prądowych i napięciowych mierzona

megaomomierzem lkV nie powinna być mniejsza niż 100MD

3.1.3. Próba napięciowa izolacji przekładnikow

a) izolacja główna przekładnikow prądowych i napięciowych powinna wytrzymywać bez przebicia i
przeskoków próbę napięciową napięciem przemiennym 0,8xU_prob o częstotliwości

50 Hz w ciągu 60 sekund dla przekładnikow prądowych SN i napięciowych SN dwubiegunowo izolowanych.

b) 1,5 kV - dla przekładnikow napięciowych SN jednobiegunowo izolowanych

c) izolacja uzwojeń wtórnych przekładnikow prądowych i napięciowych powinna
wytrzymywać bez przebicia i przeskoków próbę napięciową napięciem przemiennym

Uprob =1/5 kV o częstotliwości 50 Hz w ciągu 60 sekund. Próby napięciowe wykonuje się układem probierczym.

3.1.4. Rezystancja czynna uzwojeń przekładnikow prądowych i napięciowych

- wartości rezystancji powinny być zgodne z wymaganą w dokumentacji.

Pomiar rezystancji czynnych uzwojeń wykonuje się mostkiem do małych rezystancji.

3.1.5. Charakterystyka magnesowania U₂=f(I₂)

Pomierzona charakterystyka magnesowania musi być funkcją o wartościach prądu i napięcia narastających.

4. Przebieg ćwiczenia.

• pomiar rezystancji izolacji głównej i uzwojeń wtórnych przekładnikow (w załączniku 1)

• próba napięciowa izolacji przekładnikow,

• pomiar rezystancji czynnej uzwojeń przekładnikow,

• wyznaczenie charakterystyki magnesowania U₂=f(I₂),

5. Wnioski.

5. Literatura.

Walenty Starczakow - „Przekładniki"

---