Мкостные трансформаторы напряжения

Электромагнитные измерительные ТН для высоких первичных напряжений получаются громоздкими и дорогими. Особые трудности возникают при выполнении их внутренней изоляции. Поэтому для первичных напряжений 110кВ, 150кВ, 220кВ и 330кВ измерительные ТН выполняются многоступенчатыми каскадного типа. В таких трансформаторах всё напряжение сети равномерно распределяется между двумя, - тремя отдельными каскадами.

В сетях с номинальным напряжением 500кВ и выше для питания устройств РЗ применяются ёмкостные делители напряжения совместно с электромагнитными ТН.

Если между фазным проводом линии электропередачи и землёй включить последовательно два конденсатора (две группы конденсаторов) С₁ и С₂ (рисунок 1.7), то фазное напряжение линии U _1ф распределится между конденсаторами обратнопропорционально их ёмкостям

(1.14)

Здесь С₁ < < C₂.

Рисунок 1.7 Ёмкостный измерительный ТН

Обычно ёмкости конденсаторов С₁ и С₂ выбираются таким образом, чтобы при номинальном фазном напряжении линии U_{1ф, ном} напряжение на конденсаторе С₂ составляло (0, 05 ÷ 0, 1) U_{1ф, ном}. Если к конденсатору С₂ подключить первичную обмотку трансформатора, то напряжение на его вторичной обмотке U₂ будет пропорционально фазному напряжению линии с учётом соотношения ёмкостей С₁ и С₂.

Ёмкостное сопротивление участка фаза-земля (рисунок 1.7) равно

(1.15)

Ток, проходящий через ёмкостный делитель

(1.16)

Напряжение на конденсаторе С₂ равно

(1.17)

С учётом коэффициента трансформации К_U

(1.18)

При отсутствии нагрузки (вторичная цепь ТН разомкнута) напряжение U ₂ совпадает по фазе с напряжениями U ₁ и U _1ф. При подключении к ТН обмоток реле искажается как величина вторичного напряжения, так и его фаза относительно первичного напряжения, что обусловливает возрастание погрешностей f_U и δ.

Для уменьшения погрешностей в работе ёмкостного ТН принимаются дополнительные меры – применяется компенсирующее устройство (рисунок 1.8), состоящее из дросселя L и дополнительного конденсатора С₃. Соответствующим подбором их параметров и ограничением нагрузки (уменьшением потребляемой мощности подключённых реле) можно с достаточной точностью обеспечить пропорциональность и совпадение по фазе напряжений U ₂ и U ₁.

Рисунок 1.8 Упрощённая схема ёмкостного ТН с коррекцией

Другими словами компенсирующее устройство позволяет уменьшить угловую погрешность δ и погрешность по напряжению Δ U (f_U). Существенным недостатком ёмкостных делителей напряжения является их относительно небольшая мощность (порядка 100 ÷ 150 В∙ А), что может ограничивать количество подключённых реле.