Naponski transformatori su transformatori koji služe za merenja a zovu se još i naponski merni transformatori. Uglavnom se koristi se kada je potrebno izmeriti visoke napone koje je teško izmeriti direktnom metodom. Trenutno ne postoje takvi uređaji ili i kad budu postojali najverovatnije će biti veoma glomazni i skupi.
Koja je uloga naponskih transformatora?
Upotrebom naponskih mernih transformatora visoki naponski se transformišu na vrednosti koje je moguće izmeriti upotrebom standardnih mernih instrumenata i releja, a na taj način se postiže i bezbedan rad osoblja. Naponski transformatori su dizajnirani da imaju tačan prenosni odnos, da precizno snize napon tako da se može meriti na bezbednom naponu (tipično 100 V). Dizajnirani su tako da predstavljaju neznatno opterećenje naponu koji se meri.
Konstrukcija
Namotaji mernih transformatora uglavnom se koriste od bakarne žice izvučene od elektrolitskog bakra, gotovo 100% bakra, tačnije čistoća mu je najmanje 99.9%.
Bakarne žice okruglog preseka su izolovane lakom na bazi sintetičkih smola. Osim lakiranih žica upotrebljavaju se žice sa jednim slojem prediva od svile; ovakva izolacija se koristi kad se mora postići mala kapacitivnost namotaja da bi se mogao upotrebiti za visoke frekvencije.
Prema vrsti upotrebljene izolacije između namotaja, razlikuju se:
- Suvi (do 145 kV)
- Malouljni (za sve napone)
- Uljni
- Sa gasom SF6
Prema izvođenju razlikuju se dva osnovna tipa naponskih transformatora:
- Jednopolno izolovani naponski transformaotori,
- Dvopolno izolovani naponski transformatori.
Osnovna razlika između jednopolnog i dvopolnog naponskog mernog transformatora je to što dvopolno izolovani naponski transformator ima dva visokonaponska priključka koja su izolovana od kućišta transformatora, a jednopolno izolovani naponski transformatori imaju jedan visokonaponski priključak, dok se drugi kraj uzemljuje.
Za srednje napone, do 38 kV upotrebljavaju se jednopolni ili dvopolni izolovani suvi (najčešći izolator je epoksidna smola) ili malouljni naponski merni transformatori, koji se mogu koristiti za sve napone. Za visoke napone od preko 110 kV i više naponski transformatori se izrađuju isključivo kao jednopolno izolovani, jer je za ove napone znatno jeftinije upotrebiti tri jednopolno izolovana nego dva dvopolno izolovana transformatora. U zatvorenim postrojenjima koja su izolovana gasom SF6 koriste se naponski transformatori sa gasom SF6 pod pritiskom.
Obeležavanje krajeva transformatora
Obeležavenje mernih transformatora je od velike važnosti. Mora se poštovati i raditi po uputstvu jer greške mogu izazvati havarije pa i gubitak ljudskog života.
Krajeve dvopolno izolovanih jednofaznih naponskih transformatora se na primarnoj strani obeležavaju sa U i V, a na sekundarnoj strani sa u i v.
Krajevi jednopolno izolovanih naponskih transformatora na primarnoj strani se obeležavaju sa U i X, a na sekundarnoj strani su u i x, tako da su priključci X i x uzemljeni.
Primarni namotaj se po pravilu priključuje preko visokonaponskih osigurača, ako je naponski transformator spojen na sabirnice. Sekundarni vodovi se uvek osiguravaju, izuzev onih koji su uzemljeni.
U pogonu naponski transformatori mogu raditi neopterećeni ili opterećeni, ali se ne smeju, za razliku od strujnih transformatora, nikada kratko spojiti, jer namotaj može da pregori. Iz tog razloga sekundarni namotaji naponskih transformatora se uvek osiguravaju. Jedna stezaljka sekundarnog namotaja se mora uzemljiti i obično je to stezaljka v. To se čini radi zaštite pogonskog osoblja od eventualnog proboja između namotaja visokog i namotaja niskog napona. Naponski transformatori se mogu uzemljiti i preko nulte tačke na sekundarnoj strani. Pri uzemljenju sekundarne strane naponskih transformatora mora se voditi računa da ono bude izvedeno na isti način kod svih naponskih transformatora u postrojenju.
Klasa tačnosti, fazna i naponska greška
Klasa tačnosti naponskog transformatora je u direktnoj vezi sa naponskom i ugaonom greškom. Ako se napon na krajevima transformatora menja u granicama od 0,8*Un do 1,2*Un, onda je klasa tačnosti jednaka grešci transformatora u procentima.
Prenosni odnos naponskog transformatora je definisan odnosom naznačenog primarnog i naznačenog sekundarnog napona :
Pod naponskom greškom Gn se podrazumeva greška koju transformator unosi u merenje efektivnih vrednosti napona:
Fazna (ugaona) greška δn predstavlja faznu razliku između faza primara i sekundarna. Fazna greška je posledica pada napona, pa primarni i sekundarni naponi se razlikuju. Ako sekundarni napon U2 prednjači primarnom U1, onda imamo pozitivnu faznu grešku.
Tabela br.1 Granice naponske i fazne greške za datu klasu tačnosti mernih
naponskih transformatora
Kako izabrati naponski merni transformator
Naponski transformatori su određeni sledećim karakteristikama: prenosnim odnosom, klasom tačnosti i naznačenom snagom. Klasa tačnosti naponskog transformatora se bira u zavisnosti od namjene i to možete pogledati u tabeli br.2
Tabela br.2 Klase tačnosti naponskih transformatora u zavisnosti od
namene
