Ćwiczenie S 113 BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH

Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest powtórzenie wiadomości o przekładnikach napięciowych
oraz poznanie ich układów pracy.
2. Program ćwiczenia
2.1. Badania i pomiary
2.1.1. Oględziny
Na podstawie przeprowadzonych oględzin i danych tabliczki znamionowej
opracować charakterystykę techniczną przekładnika.
Obliczyć:
•
wartość impedancji obwodu wtórnego odpowiadającą mocy znamionowej
przekładnika,
•
wartość prądu odpowiadającą obciążeniu znamionowemu.
2.1.2. Wyznaczenie błędu napięciowego przekładnika.
Do
pomiaru
w
laboratorium
używamy
ze
względów
bezpieczeństwa
przekładników na znamionowe napięcie pierwotne 200-400 V.
Zadaniem pomiarów jest ustalenie wartości błędu napięciowego badanego
przekładnika i zbadanie jego zależności od wartości napięcia pierwotnego oraz od
obciążenia obwodu wtórnego przekładnika.
Pomiary
Zestawiamy układ na rysunku 2.1. Napięcie pierwotne mierzymy woltomierzem
wzorcowym. Miliamperomierz A2 w obwodzie wtórnym pozwala na ustalenie
obciążenia przekładnika – S2=U2⋅I2.
-1-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
L1
N
M
At
m
V1
V2
N
Rd
n
A
Rys. 2.1. Schemat układu pomiarowego dla sprawdzenia dokładności przekładnika
napięciowego przy pracy normalnej
Dla zmiany impedancji obwodu wtórnego jest włączony opornik Rd. Zdejmujemy
zależność ΔU = f (U1) dla dwóch wartości impedancji obwodu wtórnego
odpowiadającej:
•
mocy znamionowej, oraz
•
mocy pobieranej przez woltomierz (SV)
Wyniki pomiarów i obliczeń zastawiamy w tabeli 2.1. Następnie przy U1= U1n
zdejmujemy charakterystykę ΔU = f (Z2) - tabeli 2.2.
Tabela 2.1.
Lp.
S2
100
S1
U1
100
U1n
U1
U2
U1b
I2
ΔU
%
%
V
V
V
A
%
80
1
2
3
4
100
Z2n= …………. const
90
100
110
5
120
1
80
2
3
4
5
SV
Z2V= …………. const
90
100
110
120
-2-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
U1b = U2 ⋅ ϑ n
ΔU =
U2 ⋅ ϑn − U 1
⋅ 100
U1
Tabela 2.2
Lp.
I2
U2
Z2
S2
U1w =U1n
U1b
ΔU
A
V
Ω
VA
V
V
%
Z2 =
U2
I2
Opracowanie wyników pomiarów
Na podstawie pomiarów należy wykreślić:
ΔU = f(U1) dla Z2n i Z2V constans oraz ΔU = f(Z2) dla U1 – const.
Uzasadnić przebieg krzywych.
2.1.3. Badanie układu „V”
Zbadać zachowanie się układu w przypadku przerw w obwodzie pierwotnym lub
wtórnym.
Pomiary
Zestawiamy układ przedstawiony na rys. 2.2. Kondensatory odwzorowują
pojemności przewodów sieci wysokiego napięcia względem siebie i względem ziemi.
Układ zasilamy z transformatora separującego badany układ od sieci niskiego
napięcia. Otwarciu odłączników odpowiada przepalanie się jednej lub dwóch wkładek
bezpiecznikowych
-3-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
a)
L1
1A1
1A2
L2
1B1
L3
1C1
Tr
2A1
2A2
1B2
2B1
2B2
1C2
2C1
2C2
WR1
M
N
m
n
WS1
WS2
M
A
B
WR2
N
m
n
C
V2
V1
b)
N
M
n
m
M
N
m
n
M
N
n
m
M
N
n
m
Rys 2.2. Schemat układu połączeń 2 przekładników napięciowych w niepełną gwiazdę
(układ V): a) układ prawidłowy; b) układ błędnie połączony po stronie wysokiego napięcia; c)
układ błędnie połączony po stronie niskiego napięcia.
Wykonujemy pomiary napięć pierwotnych i wtórnych dla następujących przypadków:
a. wszystkie odłączniki zamknięte - praca normalna,
b. jak wyżej lecz uzwojenie pierwotne jednego z przekładników włączono
błędnie,
c. jak w punkcie a lecz uzwojenie wtórne jednego z przekładników włączono
błędnie,
d. odłącznik WR1 otwarty - przerwa w fazie R po stronie pierwotnej,
e. odłącznik WS1 otwarty - przerwa w fazie S po stronie pierwotnej,
f. odłącznik WR2 otwarty - przerwa w fazie R po stronie wtórnej,
g. odłącznik WS2 otwarty - przerwa w fazie S po stronie wtórnej.
Wyniki pomiarów zestawiamy w tabeli 2.3.
-4-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
Tabela 2.3.
Lp.
U1RS
U1ST
U1TR
U2RS
U2ST
U2TR
U’1RS
U’1ST
U’1TR
V
V
V
V
V
V
V
V
V
a
b
c
d
e
f
g
U’1=ϑ⋅U2
Opracowanie wyników pomiarów.
Narysować wykresy wskazowe dla przypadków a, c, d, f.
2.1.4. Badanie układu gwiazdowego
Zbadać zachowanie się układu w następujących przypadkach:
•
pracy normalnej,
•
przepalanie się wkładki bezpiecznikowej po stronie pierwotnej lub wtórnej,
•
błędnego włączenia jednego przekładnika,
•
zwarcia jednej fazy z ziemią.
Pomiary.
Zestawiamy układ przedstawiony na rys. 2.3. Zamkniecie odłącznika WZ
odpowiada zwarciu jednej fazy z ziemią.
L1 1A1
1A2
L2
1B1
L3
1C1
Tr
2A1
2A2
1B2
2B1
2B2
1C2
2C1
2C2
WR1
WS1
A
B
M
N
n
m
M
N
n
m
M
N
n
m
WR2
WS2
C
V1
V2
Rys. 2.3. Schemat układu połączeń 3 przekładników napięciowych w gwiazdę: CO pojemności doziemne przewodów fazowych linii
-5-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
Mierzymy napięcia pierwotne i wtórne dla podanych przypadków
odłącznik WZ – otwarty
a. wszystkie odłączniki zamknięte - praca normalna,
b. jak wyżej, lecz uzwojenie pierwotne jednego z przekładników włączono
błędnie (zamieniono zaciski),
c. jak w punkcie a, lecz uzwojenie jednego z przekładników włączono błędnie
(zamieniono zaciski),
d. odłącznik WR1 otwarty - przerwa w fazie R po stronie pierwotnej,
e. odłączniki WR1 i WS1 otwarte - przerwa w fazie R i S po stronie pierwotnej,
f. odłącznik WR2 otwarty - przerwa w fazie R po stronie wtórnej
g. odłączniki WR2 i WS2 otwarte - przerwa w fazie R i S po stronie wtórnej
odłącznik WZ – zamknięty
h. wszystkie odłączniki zamknięte – praca normalna przy zwarciu jednej fazy z
ziemią
i. analogicznie jak w p. d
j. analogicznie jak w p. e
k. analogicznie jak w p. f
l. analogicznie jak w p. g
Wyniki pomiarów zestawiamy w tabeli 2.4.
Tabela 2.4.
Lp.
U1RS
U1ST
U1R
U1S
U1T
V
V
V
V
V
U1RS U2RS
V
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
-6-
V
U2ST
U2TR
U2R
U2S
U2T
V
V
V
V
V
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
Opracowanie wyników pomiarów.
Narysować wykresy wskazowe dla przypadków a, b, d, g.
2.1.5. Układ gwiazdowy z uzwojeniem wtórnym połączonym w otwarty trójkąt
Zbadać wskazania woltomierza włączonego na zaciski otwartego trójkąta przy
pracy normalnej, przy zwarciu z ziemią oraz przy przepaleniu się wkładek
bezpiecznikowych po stronie pierwotnej
Pomiary
Zestawiamy układ przedstawiony na rys. 2.4.
L1
1A1
1A2
L2
1B1
L3
1C1
Tr
2A1
2A2
1B2
2B1
2B2
1C2
2C1
2C2
WR1
WS1
A
B
C
M
N
n
m
M
N
n
m
M
N
n
m
V2
WZ
V1
Rys. 2.4. Schemat układu połączeń uzwojeń pierwotnych 3 przekładników napięciowych w
gwiazdę, przy połączeniu uzwojenia wtórnego w otwarty trójkąt.
Mierzymy napięcia pierwotne i wtórne dla niżej podanych przypadków:
a. odłączniki WR1 i WS1 zamknięte, WZ otwarty - praca normalna
b. jak wyżej lecz WZ zamknięty - zwarcie jednej fazy z ziemią
c. odłączniki WR1 i WZ otwarte, WS1 zamknięty - przerwa w fazie R
d. odłączniki WR1 i WS1, WZ otwarte - przerwa w dwóch fazach
Wyniki pomiarów zestawiamy w tabela 2.5
Tabela 2.5.
Lp.
U1R
V
U1S
V
U1T
V
U1RS
V
a
b
c
d
-7-
U1ST
V
U1TR
V
U2
V
U’2
V
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
U’2 = U2 ⋅ ϑ
Opracowanie wyników pomiarów.
1. Opisać jakie zmiany we wskazaniach woltomierzy wywołują zwarcie jednej
fazy z ziemią.
2. Narysować wykresy wskazowe dla przypadku a oraz b.
3. Podstawy teoretyczne
3.1. Wprowadzenie
3.1.1. Rodzaje badań
Zakres badań przekładnika napięciowego pełnych (typu) niepełnych (wyrobu)
podany jest w normie PN-71/E-06551:
1.
Oględziny
2.
Sprawdzenie wymiarów
3.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolacji przy doprowadzonym napięciu
przemiennym
4.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolacji przy napięciu przemiennym
indukowanym
5.
Sprawdzenie oznaczeń zacisków
6.
Sprawdzenie dokładności
7.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolacji przy napięciu udarowym (t)
8.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolatorów przekładników napowietrznych
na zagrożenie zabrudzeniowe
9.
Sprawdzenie poziomu zakłóceń radioelektrycznych (t)
10.
Sprawdzenie nagrzewania (t)
11.
Sprawdzenie tłumienia drgań ferrorezonansowych (t)
12.
Sprawdzenie zanikania napięcia wtórnego (t)
Badania oznaczone (t) obowiązują tylko przy próbach typu, a pozostałe zarówno
przy próbach typu jak i wyrobu
3.1.2. Dane znamionowe
Rozróżnia
się
przekładniki
indukcyjne
i
pojemnościowe.
Przekładnik
pojemnościowy składa się z pojemnościowego dzielnika napięcia, indukcyjnego
-8-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
przekładnika napięciowego oraz wyposażenia dodatkowego (dławik, opornik
tłumiący).
Przekładnik indukcyjny obok uzwojenia pierwotnego i wtórnego może posiadać
uzwojenie dodatkowe wtórne, mrużące do pomiaru składowej zerowej napięcia
przeznaczone do pracy w układzie otwartego trójkąta i obciążone w sposób
dorywczy.
Moc znamionowa Sn (moc, na którą przekładnik został wykonany: oznaczony)
największe obciążenie wtórne, przy którym błędy przekładnika nie przekraczają
wartości dopuszczalnej w danej klasie dokładności.
Moc graniczna Sg - największe obciążenie ciągłe przekładnika przy napięciu
znamionowym na uzwojeniu wtórnym, przy którym ustalony przyrost temperatury
dowolnej jego części nie przekracza wartości dopuszczalnych.
Znormalizowane napięcia znamionowe pierwotne przekładników tworzą dwa
szeregi napięć. Pierwszy szereg dotyczy przekładników do pomiaru napięć
międzyfazowych: 3, 6, 15, 20, 40, 45, 60, 110, 220, 400 kV. Drugi szereg stosuje się
w przekładnikach przeznaczonych do pomiaru napięć fazowych, wyraża się liczbami:
3 / 3 , 6 / 3 , 15 / 3 itd.
Znamionowe napięcia wtórne przekładników napięciowych wynoszą 100 V dla
przekładników przeznaczonych do pomiaru napięć międzyfazowych i 100 / 3 V dla
przekładników przeznaczonych do pomiaru napięć fazowych. Stosuje się też
napięcia 100/3V dla zabezpieczeń ziemnozwarciowych (uzwojenie dodatkowe). Błąd
napięciowy przekładnika - różnica między napięciem wtórnym U2 pomnożonym przez
przekładnię znamionową ϑ n i napięciem pierwotnym U1, wyrażona w procentach
napięcia pierwotnego wg wzoru:
ΔU =
U 2 ⋅ ϑn − U 1
⋅ 100
U1
3.1.3. Układy połączeń przekładników napięciowych
Najczęściej
stosowanym
układem
jest
układ
„V"
dwóch
przekładników
napięciowych o pełnej izolacji zacisków pierwotnych. Umożliwia on pomiar napięć
międzyfazowych oraz napięć fazowych względem środka ciężkości napięć
międzyfazowych. Stosuje się w sieciach z izolowanym punktem zerowym.
Układ gwiazdowy umożliwia odtworzenie po stronie wtórnej, zarówno trójkąta
napięć międzyfazowych jak i gwiazdy napięć fazowych. W sieci z uziemionym
-9-
Ćwiczenie S 113
BADANIE PRZEKŁADNIKÓW NAPIĘCIOWYCH
punktem zerowym znamionowe napięcie przekładnika powinno być równe napięciu
fazowemu sieci (np. 1500 : 3 / 100 : 3 ). Napięcie międzyfazowe w takiej sieci nigdy
nie wystąpi na zaciskach przekładnika.
Stosowanie w tym przypadku przekładników na napięcie międzyfazowe jest
niepożądane z następujących względów:
•
zbędny koszt pełnej izolacji jednego z zacisków (połączonego z ziemią)
•
moc przekładnika w danej klasie jest trzykrotnie mniejsza niż przy napięciu
fazowym.
W przypadku sieci z izolowanym punktem zerowym, przy zwarciu 1 przewodu
fazowego sieci z ziemią, dwa przekładniki znajdą się pod napięciem międzyfazowym.
W normalnej pracy na każdym przekładniku występuje napięcie fazowe. Przy
zastosowaniu w takiej sieci przekładników na napięcie międzyfazowe nie są one
należycie wykorzystane, pracują przeważnie przy napięciu fazowym, a moc ich jest
równa 1/3 mocy przy napięciu znamionowym (międzyfazowym). W przypadku
przekładników na napięcie fazowe ( U 1 : 3 / U 2 : 3 ) przy normalnej pracy moc ich
może być w pełni wykorzystana. Przy zwarciu z ziemią błędy mogą przekroczyć
znacznie granice dolnej klasy. Ze względu na krótki na ogół czas trwania zwarcia nie
ma to znaczenia dla pomiaru energii.
Błędy przekładników zabezpieczeniowych, w różnych warunkach pracy sieci, dla
poszczególnych klas przekładników, nie powinny przekraczać następujących
wartości:
•
dla klasy 3P, błąd napięciowy +3%, błąd kątowy 120',
•
dla klasy 6P, błąd napięciowy ±6%, błąd kątowy ± 240'
- 10 -