Трансформаторы напряжения (ТН). ТН есть измерительный трансформатор, в котором при номинальных условиях вторичное напряжение практически пропорционально первичному и фазовый сдвиг между ними близок к нулю.
ТН предназначен для питания от вторичной (вторичных) обмотки цепей автоматики, релейной защиты, сигнализации и измерения в электроустановках высокого напряжения. Первичная обмотка ТН включается параллельно в цепь высокого напряжения и может иметь один (однополюсный) или два (двухполюсный) вывода изолированных от земли на полное рабочее напряжение. При наличии в ТН одного изолированного вывода первичной обмотки второй вывод заземляется. Выводы первичной обмотки обозначаются А, В, С, О или А, Х. Выводы вторичной обмотки а, b, с, 0 или а, х. Выводы дополнительной вторичной обмотки ад, хд. Начала первичных и вторичных обмоток обозначаются соответственно А, В, С, а, b, с, ад (см. рис. 1).
ТН классифицируются
а) по способу подключения к цепи:
непосредственное (электромагнитные ТН);
через емкость (емкостные ТН). б) по числу обмоток:
двухобмоточные; трехобмоточные.
в) по числу фаз:
однофазные;
трехфазные (трехфазные ТН только до 35 KB).
г) по способу охлаждения:
с естественным воздушным охлаждением (сухие);
с естественным масляным охлаждением (масляные).
д) по роду установки:
внутренней; наружной.
Для ТН, вторичные обмотки которых включаются на напряжение между фазами, номинальное напряжение данных обмоток равно 100 В, а включаемых между фазой и землей 100/ 
. Соответственно номинальное напряжение первичных обмоток однофазных ТН, один вывод которых всегда соединен с землей, равно фазному, т.е. 6/, 10/
и т. д.
Предельные погрешности ТН, соответствующие классам точности 0,2; 0.5; 1; 3, определены для частоты 50+5 Гц . первичного напряжения 0,8÷1,2 1U1ном, нагрузки подключенной ко вторичной обмотке в пределах от 
до 
при коэффициенте мощности cosφ = 0,8 и зависят от размеров магнитопровода, магнитных свойств стали, конструкции и сечения обмотки, а также от нагрузки и первичного напряжения. Если нагрузка ТН незначительна, то к вторичным обмоткам подключаются балластные резисторы, чтобы обеспечить работу ТН в необхо
димом классе точности.
ТН напряжением до 35 кВ и каскадные ТН типа НКФ-110-58У1 предназначены для сетей с изолированной нейтралью, а напряжением 110 кВ и выше - для сетей с заземленной нейтралью.
В цепи первичной обмотки ТН до 35 кВ, как правило, устанавливаются предохранители. Предохранители обеспечивают защиту шин и других первичных цепей, к которым подключен ТН. Токи к.з. в цепях вторичной обмотки и на ее выводах в большинстве случаев имеют значения недостаточные для срабатывания предохранителей и, поэтому, ими не защищается.
В тех случаях, когда возникновение к.з. в цепи первичной обмотки маловероятно или последствия его не представляют опасности для электроснабжения потребителей, предохранители на стороне высокого напряжения ТН не устанавливаются. На напряжение 110 кВ и выше ТН включаются без предохранителей.
Для защиты ТН от повреждений при к.з. во вторичных цепях применяют предохранители или автоматы. Предохранители могут устанавливаться только на ТН, не питающих быстродействующие устройства релейной защиты, подверженных неправильным действиям (ложным срабатываниям) при обрыве цепей напряжения. При наличии таких устройств для защиты ТН должны применяться автоматы. Это необходимо для обеспечения эффективного действия специальных блокировок, устанавливаемых в от дельных комплектах быстродействующих защит для предотвращения их ложного срабатывания при нарушении исправности вторичных цепей ТН, т.к. предохранители могут срабатывать недостаточно быстро. Автоматы более надежны и позволяют быстро восстановить питание цепей напряжения, а их блок-контакты могут использоваться для сигнализации при нарушении исправности этих цепей. Автоматы должны включаться во все незаземленные провода за исключением выводов обмотки "разомкнутый треугольник 3·Uном" (cм. рис. 1r).
Некоторые распространенные схемы включения ТН представлены на рис. 1. Два двухобмоточных ТН могут быть включены на междуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 1a). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений и применяются в установках 6-35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюсным автоматическим выключателем, при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Для создания видимого разрыва вторичной цепи установлен двухполюсный рубильник. Фаза b шинок вторичного напряжения заземлена по условиям безопасности.
Рис. 1. Схемы включения и примеры обозначения обмоток однофазных и трехфазных ТН
Три однофазных двухобмоточных ТН могут быть включены в трехфазную группу по схеме звезда-звезда с заземлением нейтралей обмоток высокого и низкого напряжения (рис. 1б). Схема позволяет включать измерительные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, данная схема используется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях напряжением до 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. ТН работают в нормальном режиме под напряжением в раза меньше номинального, что вызывает большие погрешности. Поэтому, данная схема не применяется для включения счетчиков электрической энергии. Вторичные цепи ТН защищены предохранителями во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной обмотки.
Для измерения линейных и фазных напряжений в сетях 6-10 кВ используют трехфазный трехстержневой двухобмоточный ТН типа НТМК, включенный по схеме рис. 11.1 в. В связи с отсутствием заземления нейтрали первичной обмотки, данная схема не может быть применена для измерения напряжения по отношению к земле.
По схеме рис. 1г включается трехфазные трехобмоточные ТН типа НТМИ, предназначенные для сетей 6-10 кВ, работающих с изолированной или компенсированной нейтралью. Такие ТН изготовляются групповыми, т. е. состоящие из трех однофазных ТН. Применяются также трехфазные трехобмоточные трансформаторы старой серии, которые выпускались с бронестержневыми магнитопроводами (три стержня и два боковых ярма). Основные вторичные обмотки защищены трехполюсными автоматическими выключателями. Вспомогательные контакты автоматических выключателей ис
пользуются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокирования защит минимального напряжения и АРВ. Дополнительные вторичные обмотки ТН, соединенные в разомкнутый треугольник, служат для
сигнализации о замыкании на землю. К зажимам этой обмотки непосредственно подключается только реле повышения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. По
рассматриваемой схеме включаются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные ТН типа СHOM в сетях напряжением 6-35 кВ.
Для обозначения типа ТН принято следующие буквенно-цифровые обозначения: Н - трансформатор напряжения; О - однофазный; Т - трехфазный; С - сухой; Л - с литой изоляцией; Г - с газовой изоляцией; М — масляный; Ф - в фарфоровой покрышке; 3 - с заземленным выводом первичной обмотки; И - с обмоткой для контроля изоляции; Э - для установки на экскаватор; К - в серии НОСК - для комплектных распределительных устройств; К - в серии НКФ - каскадный; К - в серии НТМК - с компенсацией угловой погрешности; первое число -класс напряжения; второе (при наличии) год разработки. В серии НОЛ (например НОЛ 08-6) цифры 08 - порядковый номер или шифр разработки, вторая - напряжение. Буква (буквы) и цифра в конце означает климатическое исполнение и категорию размещения. Например: СHOM-35-65У1 - есть ТН, однофазный, масляный, с заземленным выводом первичной обмотки, на напряжение 35 кВ, год разработки 1965, для умеренного климата и для работы на открытом воздухе.
Трансформаторы тока (ТТ). ТТ есть трансформатор, в котором при нормальных условиях работы вторичный ток практически пропорционален первичному току и фазо вый сдвиг между ними близок к нулю.
Первичная обмотка ТТ включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (токовые обмотки измерительных приборов, реле), обеспечивая ток в ней, пропорциональный току в первичной обмотке.
ТТ осуществляют преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, допустимый по значению для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов или для работы реле защиты. ТТ обеспечивают также изоляцию измерительных приборов и защитных реле, к которым имеет доступ обслужи вающий персонал, от цепи высокого напряжения. ТТ в установках высокого напряжения необходимы также и в тех случаях, когда уменьшения тока не требуется.
ТТ классифицируются
а) по месту установки:
на открытом воздухе; в закрытом помещении;
в полостях электрооборудования.
б) по способу установки:
проходные; опорные; встроенные.
в) по числу ступеней трансформации:
одноступенчатые; многоступенчатые (каскадные).
г) по выполнению первичной обмотки:
одно витковые; многовитковые.
д) по назначению вторичных обмоток:
для измерения; для защиты; для измерения и защиты.
е) по числу коэффициентов трансформации:
с одним коэффициентом трансформации;
с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми изменением числа витков первичной или вторичной обмоток, либо применение нескольких вторичных обмоток с различным числом витков на соответствующие номинальные токи.
ТТ выпускаются на номинальные токи вторичной обмотки 1 или 5 А (2 или 2.5 А - по отдельному заказу). Ток 1 А только для ТТ с номинальным первичным током до 4000 А. ТТ характеризуются также действительным и номинальным коэффициентами трансформации: действительный - отношение действительного первичного тока к действительному значению вторичного тока; номинальный - соответствующее отношение номинальных токов.
Нагрузка ТТ есть полное сопротивление (Ом) или мощность (В А) его внешней вторичной цепи с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка с cosφ2 = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения, называется номинальной вторичной нагрузкой ТТ.
ТТ, в соответствии с ГОСТ 7746-78, характеризуются классом точности и нормами погрешности. Номинальный класс точности ТТ для измерений численно равен токовой погрешности данного ТТ при номинальной вторичной нагрузке. Классы точности ТТ для измерений приняты 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10, а для защиты 5Р; 10Р.
Обозначение выводов обмоток ТТ представлено на рис. 2.
Рис. 2. Схемы обозначения выводов обмоток ТТ
а - первичная обмотка с одной секцией; б - ТТ с одной вторичной обмоткой без ответвлений; в - тоже с ответвлениями; г - первичная обмотка с несколькими секциями; г - ТТ с несколькими вторичными обмотками (варианты исполнения)
Выводы первичной обмотки на ТТ обозначаются буквой"Л" (линия), а выводы вторичных обмоток - буквой "И" (измерение). Начала и концы соответственно указываются цифровыми индексами 1 и 2 у этих букв. Выводы Л1 и И1, а также Л2 и И2 называют однополярными.
У шинных ТТ, не имеющих первичной обмотки, до установки на место их использования, обозначения Л1 и Л2 ставятся на корпусе трансформатора у соответствующих входного и выходного отверстий, предназначенных для продевания шины.
У ТТ, встраиваемых в электрооборудование, вместо Л1 и Л2 на сердечнике обозначаются "Верх" и "Низ". При правильной укладке трансформатора ввод высокого напряжения со стороны верха считают за начало, а его внутренний (нижний) зажим - за конец первичной обмотки ТТ. Началом вторичной обмотки при этом является провод, имеющий марку "А", а концом - провод, имеющий марку "Д".
Для определения типа ТТ внутренней установки принято следующее буквенноцифровое обозначение: цифры - номинальное напряжение в кВ; Т - трансформатор тока; П - проходной; 0 - одновитковый стержневой; Ш - одновитковый шинный; В - с воз душной изоляцией, встроенный или с водяным охлаждением магнитопровода; Г - для генераторных токопроводов; К - катушечный; Л - с литой изоляцией; М - модернизированный или малогабаритный; Ч - для повышенной частоты; С - специальный.
В обозначении начальной всегда является буква Т; следующая буква характеризует способ установки (П - проходной; опорный обозначения не имеет); далее - конструкцию первичной обмотки (О, Ш, К; петлевая первичная обмотка обозначения не имеет); последняя - конструкцию или условия применения ТТ (В, Л, М, Г, Ч). Например: ТПОЛ- 10 — ТТ проходной, одновитковый стержневой, с литой изоляцией из эпоксидных компаундов, на напряжение 10 кВ.
ТТ наружной установки выполняются опорного типа с бумажно-масляной изоляцией на напряжение 35 кВ и выше. Для трансформаторов данного типа принято следующее буквенное обозначение: Т - трансформатор тока; Ф - с фарфоровой изоляцией (покрышкой); Н - наружной установки; К - с конденсаторной бумажно-масляной изоля цией или каскадный; Д - для дифференциальной защиты; Р - для релейной защиты или изоляцией рамовидной формы; 3 - для защиты от замыканий на землю, с звеньевой обмоткой; М - маслонаполненный или модернизированный. Например: ТФНД-35 - ТТ в фарфоровой покрышке, наружной установки, с обмотками для дифференциальной за щиты, на напряжение 35 кВ.
Особенностью ТТ является то, что нельзя размыкать цепь вторичной обмотки работающего трансформатора. При таком размыкание во вторичной обмотке появляется э.д.с. порядка сотен вольт (до десятков киловольт) представляющая опасность для обслуживающего персонала и изоляции ТТ. Кроме того. из-за существенного увеличения магнитного потока потери в сердечнике и, следовательно, нагрев и расширение послед него резко увеличиваются, что может привести к пробою изоляции и короткому замыканию на землю первичной обмотки ТТ.
Общие технические требования и методы испытаний трансформаторов напряжения и трансформаторов тока определены ГОСТ 1983-77Е и ГОСТ 774б-78Е.
Перед началом испытаний должен быть проведен внешний осмотр измерительного трансформатора. При этом проверяют состояние и целостность фарфора и литой изоляции, наличие и уровень масла, отсутствие течи масла, состояние выводов обмоток, отсутствие вмятин на корпусе трансформатора, целость масломерного стекла, затяжку контактных соединений, наличие пломб, надежность заземления выводов обмоток и корпусов трансформаторов.