Трансформатор напруги (VT) — клас точності та навантаження при непрямому вимірюванні напруги, дзеркальне відображення трансформатора струму

Посібник про клас точності та навантаження трансформатора струму при непрямому вимірюванні кВт·год розглядає, як трансформатор струму (CT) перетворює великий первинний струм на вимірюваний вторинний струм. При непрямому вимірюванні вищих рівнів напруги — наприклад, на стороні середньої напруги трансформаторної підстанції — напруга перетворюється аналогічним чином за допомогою трансформатора напруги (VT, voltage transformer, також званого PT, potential transformer). Ця стаття розглядає клас точності та навантаження VT, а також ключову відмінність від CT щодо безпечного використання.

Класи точності згідно з IEC 61869-3

IEC 61869-3 (трансформатори напруги) визначає для цілей вимірювання такі класи точності:

Клас 0,1 та 0,2: призначені насамперед для лабораторних та еталонних застосувань, з найсуворішими межами похибки.
Клас 0,5 та 1: класи, що використовуються в більшості промислових та розрахункових вимірювальних застосувань.
Клас 3: ширший клас, застосовуваний переважно там, де достатньо грубої індикації.

Кожен клас визначає максимальну похибку коефіцієнта трансформації та кутову похибку, яку VT може мати за своєї номінальної напруги та номінального навантаження.

Навантаження: два ряди, залежно від коефіцієнта потужності

Як і у трансформатора струму, навантаження (burden) VT — це навантаження (виражене у ВА), підключене до вторинної обмотки — на практиці вимірювальний прилад плюс кабельна проводка між ними. IEC 61869-3 визначає два стандартні ряди номінального навантаження:

Діапазон навантаження I (cos φ = 1): стандартні значення 1,0 – 2,5 – 5,0 – 10 ВА.
Діапазон навантаження II (cos φ = 0,8 індуктивний): стандартні значення 10 – 25 – 50 – 100 ВА.

Як і у CT, вказаний клас точності VT діє саме за номінального навантаження; навантаження, що значно відрізняється від значення, для якого охарактеризовано VT, може вивести фактичну похибку вимірювання за межі позначення класу.

Дзеркальне відображення CT: ніколи не замикати, а розмикати можна

Найважливіша практична відмінність між VT та CT полягає у протилежному ризику пошкодження на вторинній стороні:

Трансформатор струму (CT) ніколи не можна експлуатувати без навантаження (розімкнутим), поки через нього протікає первинний струм: весь первинний прохід поводиться тоді як намагнічувальна обмотка, що дає небезпечно високий пік вторинної напруги.
Трансформатор напруги (VT), навпаки, ніколи не можна замикати накоротко на вторинній стороні: VT поводиться як джерело напруги з відносно низьким внутрішнім опором, і коротке замикання на вторинній стороні спричиняє дуже великий струм через обмотку, що призводить до перегріву та, можливо, вигорання VT.

Ці два режими відмови протилежні один одному, що за одночасної роботи з CT та VT в одній вимірювальній чи захисній установці може бути реальним джерелом плутанини — а отже, й помилок.

Тимчасова перенапруга та роль VT при замиканні на землю

При замиканні на землю в мережі з ізольованою нейтраллю або компенсаційною котушкою (Петерсена) напруга на непошкоджених фазах може тимчасово підвищитися (принципово порівнянно з посібником про тимчасову перенапругу внаслідок замикання на землю в мережі високої напруги, хоча на іншому рівні напруги і в іншому контексті). VT, що використовується для виявлення пошкоджень у такій мережі, повинен під час цієї тимчасової перенапруги продовжувати точно вимірювати, не насичуючись — цю здатність виробник вказує як номінальний коефіцієнт напруги (Vf) трансформатора. Точне значення Vf та пов'язана з ним допустима тривалість залежать від системи заземлення мережі, в якій застосовується VT; визначальними тут є повний текст IEC 61869-3 та вказівки оператора мережі або виробника.

Практична значущість

Під час оцінки вимірювальної чи захисної схеми з VT — наприклад, на стороні середньої напруги трансформаторної підстанції — варто перевірити, чи не створюють вторинна проводка та підключений прилад ризику ненавмисного короткого замикання вторинного кола VT, а також чи відповідає вказане навантаження приладу номінальному навантаженню VT. Під час робіт на вторинних колах VT, як і за протилежного правила для CT, важливо заздалегідь знати, яка дія становить небезпеку саме для цього трансформатора.

Часті помилки

Неправильне застосування правила CT ("ніколи не залишати розімкнутим") до VT — для VT діє протилежний ризик: ніколи не замикати накоротко вторинну сторону.
Відсутність порівняння навантаження підключеного приладу з номінальним навантаженням VT, через що фактична точність вимірювання може вийти за межі вказаного класу.
Вибір класу 0,1/0,2 для звичайного розрахункового чи технологічного вимірювання, де цілком достатньо класу 0,5 або 1, що призводить до непотрібних додаткових витрат.
Неврахування номінального коефіцієнта напруги (Vf) при застосуванні VT для виявлення пошкоджень у мережі з ізольованою нейтраллю або нейтраллю, заземленою через компенсаційну котушку, через що VT може насититися і почати ненадійно вимірювати під час тимчасової перенапруги.

Пов'язані матеріали

Клас точності та навантаження трансформатора струму при непрямому вимірюванні кВт·год
[Тимчасова перенапруга внаслідок замикання на землю в мережі високої напруги (§442)](/guides/nen-1010/442-tijdelijke-overspanning-hoogspanningsaardfout)
Система IT — IMD та виявлення першого пошкодження
Вимірювання гармонік аналізатором мережі та K-фактор