Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока
Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле. (5 А, реже 1 или 2,5 А), а также для отделения цепей управления и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Трансформаторы тока, применяемые в РУ, выполняют одновременно роль проходного изолятора (ТПЛ, ТПОЛ). В комплектных РУ применяются опорно-проходные (стержневые) трансформаторы тока - ТЛМ. ТПЛК, ТНЛМ, шинные - ТШЛ. в РУ 35 кВ и выше - встроенные, в зависимости от типа РУ и его напряжения.
Расчет трансформаторов тока на подстанции, по существу, сводится к проверке трансформатора тока, поставляемого комплектно с выбранной ячейкой. Итак, марка трансформатора тока зависит от типа выбранной ячейки; кроме того, трансформаторы тока выбирают:
1) по напряжению ;
2) по току ( первичному и вторичному)
При этом следует иметь в виду, что номинальный вторичный ток 1А применяется для РУ 500 кВ и мощных РУ 330 кВ, в остальных случаях применяют вторичный ток 5 А. Номинальный первичный ток должен быть как можно ближе к расчетному току установки, так как недогрузка первичной обмотки трансформатора приводит к увеличению погрешностей.
Выбранный трансформатор тока проверяют на динамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания. Кроме этого трансформаторы тока подбирают по классу точности, который должен соответствовать классу точности приборов, подключаемых ко вторичной цепи измерительного трансформатора тока (ИТТ) - Чтобы трансформатор тока обеспечил заданную точность измерений, мощность подключенных к нему приборов не должна быть выше номинальной вторичной нагрузки, указанной в паспорте трансформатора тока.
Термическую стойкость трансформатора тока сравнивают с тепловым импульсом Bk:
(6.31) |
где - номинальный первичный ток трансформатора тока;
- коэффициент термической устойчивости;
tT - продолжительность протекания тока короткого замыкания.
Bk - тепловой импульс из таблицы 4.4.
Величины , , tT , являются паспортными данными трансформатора тока.
Динамическую стойкость сравнивают с ударным током (iуд):
(6.32) |
где - коэффициент динамической устойчивости.
Нагрузка вторичной цепи трансформатора тока может быть подсчитана по выражению:
, | (6.33) |
где - номинальный вторичный ток трансформатора тока;
- полное сопротивление внешней цепи.
, | (6.34) |
где - сумма сопротивлений всех последовательно включенных обмоток приборов или реле;
- сопротивление соединительных проводов;
- сопротивление контактных соединений ( = 0.05 Ом, при 2 – 3-х приборах: при числе приборов большем 3 = 0,1 Ом).
Сопротивление приборов определяется по формуле:
, | (6.35) |
где - полная мощность всех приборов, присоединенных к трансформатору тока.
Сопротивление соединительных проводов находится по формуле:
, | (6.36) |
где - удельное сопротивление провода;
lрасч - расчетная длина проводов;
q - сечение проводов.
Длина соединительных проводов зависит от схемы соединения трансформатора тока:
, | (6.37) |
где m - коэффициент, зависящий от схемы включения;
l - длина проводов (для подстанций принимают l = 5 м).
При включении трансформатора тока в одну фазу m = 2, при включении трансформатора тока в неполную звезду, , при включении в звезду, m =1.
Минимальное сечение проводов вторичных цепей трансформатора тока не должно быть меньше 2,5 мм2 (для алюминия) и 1,5 мм2 (для меди) по условию механической прочности. Если к трансформатору тока присоединены счетчики, эти сечения должны быть увеличены на одну ступень.
В РУ НН подстанции следует выбирать (проверять) трансформаторы тока в ячейках следующих типов: ввода, секционных, отходящих линий, а также в ячейках трансформатора собственных нужд. Расчетные токи этих ячеек определяются по выражениям (6.21-6.23), а в ячейках ТСН:
, | (6.38) |
где Sнтсн - номинальная мощность ТСН.
Результаты расчета сводятся в таблицу 6.8:
Таблица 6.8 - Сводная таблица по выбору трансформаторов тока РУ НН подстанци:
Параметр трансформатора | Условие выбора (проверки) | Типы ячеек | |||
ввода | секционирования | отходящих линий | ТСН | ||
Тип трансформатора | определяется серией ячейки (по справочнику) | ||||
Номинальное напряжение | |||||
Номинальный ток | |||||
первичный | |||||
вторичный | А | ||||
Класс точности | В соответствии с классом точности, присоединенных приборов | ||||
Номинальная вторичная нагрузка | или | ||||
Динамическая устойчивость | |||||
Термическая устойчивость |
Рекомендуемый перечень приборов и их размещение приведены в таблице 4.11 /11/.
Пример 1
Выбрать трансформатор тока в ячейке ввода силового трансформатора на подстанции. Номинальная мощность трансформатора 6,3 МВА, коэффициент трансформации 110/10,5 кВ. На подстанции установлено два трансформатора. Расчетная нагрузка подстанции составляет Smax 10,75 МВА. Сеть 10 кВ не заземлена. Ударный ток на стороне низкого напряжения составляет 27,5 кА. К трансформаторам тока должны быть присоединены амперметры и счетчики активной и реактивной мощности. Тип ячеек в РУ-10 кВ - КРУ-2-10П.
Максимальный расчетный ток ячейки ввода (для наиболее неблагоприятного эксплуатационного режима):
А.
Выбирается ближайший стандартный трансформатор тока, встроенный в ячейку ввода (КРУ-2-10П) - ТПОЛ-600/5-0,5/Р с двумя вторичными обмотками: для измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока класса точности 0,5 - S2 = 10 ВА (r2 = 0,4 Ом), кратность электродинамической устойчивости, kдин = 81, кратность термической устойчивости, kТ = 3 с. Эти данные указаны в /3, 10/.
Выбранный трансформатор тока проверяется на электродинамическую устойчивость:
,
,
а также на термическую устойчивость:
,
,
.
c из расчета (таблица 4.4); Ta =0,025 с по таблице 4.3;
кА ,
1105,92 > 121,78.
В незаземленных цепях достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах, например, в A и C. Определяются нагрузки на трансформатор тока от измерительных приборов, данные сводятся в таблицу 6.9:
Таблица 6.9 – Нагрузка измерительных приборов по фазам
Наименование прибора | Тип | Нагрузка по фазам | ||
А | В | С | ||
Амперметр | Н-377 | 0,1 | ||
Счетчик активной энергии | САЗ-И673 | 2,5 | 2,5 | |
Счетчик реактивной энергии | СРЧ-И676 | 2,5 | 2,5 | |
Итого | 5,1 |
Из таблицы видно, что наиболее нагруженной является фаза А, ее нагрузка составляет ВА или rприб = 0,204 Ом. Определяется сопротивление соединительных проводов из алюминия сечением q = 4 мм2, длиной l= 5 м.
Ом,
где = 0,0283 Ом/м·мм2 для алюминия;
Полное сопротивление вторичной цепи:
Ом,
где rконт = 0,05 Ом.
Сравнивая паспортные и расчетные данные по вторичной нагрузке трансформаторов тока получаем:
0,4 > 0,315
Следовательно, выбранный трансформатор тока проходит по всем параметрам.