Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для подключения катушек напряжения фазометров, счетчиков, вольтметров, ваттметров, реле защиты и других устройств. Изготавливаются они на первичные напряжения в 0,5;3;6;10;35 кВ и выше при вторичном напряжении в 100 В.
Бывают измерительные трансформаторы напряжения однофазными и трехфазными. Наибольшее распространение имеют трансформаторы с масляным заполнением. В электроустановках до 1000 В применяют сухие трансформаторы напряжения.
Ниже показан общий вид трехфазного трансформатора напряжения заполненного маслом:
В зависимости от схемы включения измерительных приборов и аппаратов защиты применяют трехфазные или однофазные измерительные трансформаторы напряжения:
Трехфазные трансформаторы бывают обычные трехстержневые, трехстержневые компенсированные и пятистержневые.
Обычные трехстержневые и однофазные устройства во всем подобны силовым двухобмоточным трансформаторам и отличаются лишь мощностью, порядка всего лишь нескольких десятков вольт-ампер.
У трехфазных трехстержневых компенсированных устройств на каждом стержне сердечника находятся одна первичная и две вторичные обмотки (основная и компенсационная).
Первичная обмотка одной фазы соединяется последовательно с компенсационной обмоткой (имеющей малое число витков) другой фазы. Это необходимо для снижения угловой погрешности.
Пятистержневые трансформаторы напряжения предназначаются не только для подключения обычных измерительных приборов, но и для включения вольтметров контроля изоляции сети относительно земли.
Трехфазные трансформаторы напряжения с трехстержневым магнитопроводом нельзя использовать для измерения напряжений относительно земли с целью контроля изоляции сети высокого напряжения. Это связано с тем, что при однофазном замыкании на землю соответствующая первичная обмотка трансформатора напряжения окажется зашунтированной. При этом в стержнях магнитопровода появляются магнитные потоки нулевой последовательности, совпадающие по фазе. Эти потоки, замыкаясь по случайным путям (кожух, воздух) с большими магнитными сопротивлениями и обуславливают в обмотках большие намагничивающие токи, вызывающие опасный перегрев.
Пятистержневой трансформатор типа НТМИ лишен этого недостатка, так как магнитные потоки при режиме однофазного замыкания на землю будут замыкаться через дополнительные стержни с малым магнитным сопротивлением.
Трансформаторы напряжения имеют погрешность угловую, а также погрешность по напряжению.
Погрешность по напряжению можно определить по формуле:
Угловая погрешность характеризует сдвиг фаз между первичным и вторичным напряжениями.
Величины погрешности зависят от конструкции трансформатора напряжения (активного и индуктивного сопротивлений, тока холостого хода и так далее), а также от изменений величины первичного напряжения и величины нагрузки во вторичной цепи.
В зависимости от подключенной нагрузки один и тот же трансформатор напряжения может работать с различной величиной погрешности.
Существуют следующие классы точности трансформаторов напряжения: 0,5(fт.н. = ±0,5% и σ = 20/), 1(fт.н. = ±1% и σ = 40/), 3(fт.н. = ±3% и σ – не нормируется).
Для обеспечения безопасности на случай пробоя изоляции и перехода высшего напряжения на сторону низшего нейтраль или один из выводов вторичной обмотки должны быть надежно заземлены.
Технические данные некоторых трансформаторов напряжений приведены в таблице ниже:
