Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Измерительные трансформаторы предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяют унифицировать конструкцию приборов и реле.

· Выбор трансформаторов напряжения:

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:

по напряжению установки

;

по конструкции и схеме соединения обмоток.

по классу точности;

по мощности вторичной нагрузки:

;

где - номинальная мощность в выбранном классе точности

- нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, определяется по формуле:

(6.1)

где Р_приб и Q_приб – активная и реактивная нагрузка приборов.

· Выбор трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбирают по следующим условиям:

по напряжению установки

;

по току в первичной цепи:

; ;

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

по конструкции и классу точности;

по термической стойкости:

где - тепловой импульс по расчету;

- ток термической стойкости по справочнику;

- время термической стойкости по справочнику;

по вторичной нагрузке:

где - вторичная нагрузка трансформатора тока;

- номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Сопротивление вторичной цепи определяется следующим образом:

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому можно принять . Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов r_приб , соединительных проводов r_пр и переходного сопротивления контактов r_к :

r₂ = r_приб + r_пр + r_к

Сопротивление контактов принимается 0,05 Ом при двух-трех приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.

Сопротивления приборов определяется по выражению:

где S_приб – мощность, потребляемая приборами;

I₂ – вторичный номинальный ток прибора (I₂=5 А).

Сопротивления соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

r_приб + r_пр + r_к

откуда

r_пр = Z_2ном – r_приб – r_к

Зная r_пр , можно определить сечение соединительных проводов:

где – удельное сопротивления провода

l_расч – длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец ).

· Выбор трансформаторов тока на стороне ВН 110 кВ:

Максимальный рабочий ток 524 А; ударный ток 8,51 кА; тепловой импульс 2,93кА²с.

Принимаем ТТ: ТФНД-110 М (Номинальные параметры: k_эд = 100; k_т = 34,6; t_т = 3; I_1.ном = 400¸800 А; I_2.ном = 5 А; класс точности 0,5; Z_2.ном = 1,2 Ом).

ТТ устанавливаются в цепи силовых трансформаторов и в цепи выключателей.

Проверка по динамической стойкости:

≥8,51 кА

Проверка по термической стойкости:

≥2,93кА²с.

Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока (табл. 9.3).

Общее сопротивление

Таблица 9.3

Прибор	Тип	Нагрузка, В×А, фазы
А	В	С
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счетчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Ваттметр	Д-305	0,5	-	0,5
Итого		4,0	-	4,0

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 1,2 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0,1 Ом, тогда сопротивление проводов

r_пр = r_2.ном - r_приб. - r_к = 1,2 - 0,16 - 0,1 = 0,94 Ом.

Принимая длину соединительных проводов с алюминиевыми жилами 40 м, определяем сечение

Принимаем контрольный кабель АКВРГ с жилами сечением 4 мм².

· Выбор трансформаторов напряжения на стороне ВН 110 кВ:

ТН: НКФ-110-57 . Sном=400 ВА.

На стороне ВН устанавливается один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения.

Принимаем к установке вольтметры марки э-379, Sном=2ВА.

Сечение соединительных проводов выбираем из условия механической прочности минимального сечения: 2,5 мм².

· Выбор трансформаторов тока на стороне СН 35 кВ:

Максимальный рабочий ток 970 А; ударный ток 15,34 кА; тепловой импульс 8,6 кА²с.

Принимаем ТТ: ТФНД-35 М (Номинальные параметры: k_эд = 50; k_т = 32,5; t_т = 4; I_1.ном = 1000 А; I_2.ном = 5 А; класс точности 0,5; Z_2.ном = 1,2 Ом).

ТТ устанавливаются в в цепи силовых трансформаторов и в цепи выключателей.

Проверка по динамической стойкости:

≥15,34 кА

Проверка по термической стойкости:

≥228 кА²с.

Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока (табл.9.4).

Общее сопротивление

Таблица 9.4

Прибор	Тип	Нагрузка, В×А, фазы
А	В	С
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Амперметр	Э-377	0,1	0,1	0,1
Счетчик активной энергии	И-675	2,5	-	2,5
Счетчик реактивной энергии	И-673М	2,5	-	2,5
Итого		5,6	-	5,6

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 1,2 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0,1 Ом, тогда сопротивление проводов

r_пр = r_2.ном - r_приб. - r_к = 1,2 - 0,22 - 0,1 = 0,88 Ом.

Принимая длину соединительных проводов с алюминиевыми жилами 40 м, определяем сечение

Принимаем контрольный кабель АКВРГ с жилами сечением 2,5 мм².

(минимально допустимое сечение).

· Выбор трансформаторов напряжения на стороне СН 35 кВ:

ТН: ЗНОМ-35-65 . Sном=65 ВА.

На стороне ВН устанавливается один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения, ТАКЖЕ ПОДКЛЮЧАЮТСЯ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ВАТТМЕТРОВ, СЧЕТЧИКОВ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ. пЕРЕЧЕНЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИВОДИТСЯ В тАБЛ. 9.5.

Таблица 9.5

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, В×А	Число катушек	Число приборов	Общая потребляемая мощность
Р, Вт	Q, В×А
Вольтметр	Э-335	2,0			8,0	-
Ваттметр	Д-335	1,5			3,0	-
Варметр	Д-335	1,5			3,0	-
Счетчик активной энергии	И-680	2 Вт			4,0	9,7
Счетчик реактивной энерии	И-673	2,0			4,0	9,7
Итого					22,0	19,4

Вторичная нагрузка

Мощность трансформатора напряжения 65 ВА, т.е. он пригоден к установке.

Сечение соединительных проводов выбираем из условия механической прочности минимального сечения: 2,5 мм².

· Выбор трансформаторов тока на стороне НН 10 кВ:

Максимальный рабочий ток 2880 А; ударный ток 42,8 кА; тепловой импульс 228 кА²с.

Принимаем ТТ: ТШЛ-10К (Номинальные параметры: i_эд = 81кА; I_т = 35,4; t_т = 3; I_1.ном = 3000 А; I_2.ном = 5 А; класс точности 0,5; Z_2.ном = 0,8 Ом).

ТТ устанавливаются в в цепи силовых трансформаторов и в цепи выключателей.

Проверка по динамической стойкости:

≥42,2 кА

Проверка по термической стойкости:

≥228 кА²с.

Устанавливаем в цепь ТТ амперметр типа Э-377, S=0,1 ВА.

Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока (табл. 9.6).

Общее сопротивление

Таблица 9.6

Прибор	Тип	Нагрузка, В×А, фазы
А	В	С
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Амперметр	Э-377	0,1	0,1	0,1
Счетчик активной энергии	И-675	2,5	-	2,5
Счетчик реактивной энергии	И-673М	2,5	-	2,5
Итого		5,6	-	5,6

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 0,8 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0,1 Ом, тогда сопротивление проводов

r_пр = r_2.ном - r_приб. - r_к = 0,8 - 0,22 - 0,1 = 0,48 Ом.

Принимая длину соединительных проводов с алюминиевыми жилами 40 м, определяем сечение

Принимаем контрольный кабель АКВРГ с жилами сечением 2,5 мм².

(минимально допустимое сечение).

Выбор трансформаторов напряжения на стороне НН 10 кВ:

ТН: НОМ-10-75 . Sном=75 ВА.

На стороне ВН устанавливается один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения, ТАКЖЕ ПОДКЛЮЧАЮТСЯ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ВАТТМЕТРОВ, СЧЕТЧИКОВ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ. пЕРЕЧЕНЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИВОДИТСЯ В тАБЛ.9.7.

Таблица 9.7

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, В×А	Число катушек	Число приборов	Общая потребляемая мощность
Р, Вт	Q, В×А
Вольтметр	Э-335	2,0			8,0	-
Ваттметр	Д-335	1,5			3,0	-
Варметр	Д-335	1,5			3,0	-
Счетчик активной энергии	И-680	2 Вт			4,0	9,7
Счетчик реактивной энерии	И-673	2,0			4,0	9,7
Итого					22,0	19,4

Вторичная нагрузка

Мощность трансформатора напряжения 75 ВА, т.е. он пригоден к установке.

Сечение соединительных проводов выбираем из условия механической прочности минимального сечения: 2,5 мм².

На линиях высокого напряжения устанавливаются приборы, фиксирующие параметры, необходимые для определения места повреждения.

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Наибольшее количество измерительных приборов необходимо в цепи мощных генераторов, где осуществляется контроль за нагрузкой во всех фазах, за активной и реактивной мощностью, ведется учет выработанной электроэнергии, а так же контролируется ток в цепи ротора и в цепи возбудителя.

Трансформаторы тока выбираются:

- по напряжению установки:

; (9.29)

- по току:

(9.30)

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

- по конструкции и классу точности;

- по электродинамической стойкости;

- по термической стойкости:

(9.31)

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины 100 или 100/ В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются:

- по напряжению установки:

; (9.32)

- по конструкции и схеме соединения обмоток;

- по классу точности;

- по вторичной нагрузке:

(9.33)

ЛИТЕРАТУРА

1. Нормы технологического проектирования электрических станций
и тепловых сетей. — М.: Минэнерго СССР, 1980.

2. Нормы технологического проектирования гидроэлектростанций.
— М.: Минэнерго СССР, 1977.

3. Нормы технологического проектирования атомных электростанций.
— М.: Минэнерго СССР, 1980.

4. Электротехнический справочник: В 3-х томах / Под общей редакции
В. Г. Герасимова и др. — М.: Энергоиздат, 1982.

5. Нормы технологического проектирования подстанций с высшим
напряжением 35 – 750 кВ. — М.: Минэнерго СССР, 1979.

6. Электрическая часть электростанций / Под редакцией С. В. Усова
— Л.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Электрическая часть станций и подстанций / Под редакцией
А. А. Васильева. — М.: Энергоатомиздат, 1990, 575 с.

8. Околович. М.Н. Проектирование электрических станций:
Учебник для вузов. — М.: Энергоиздат, 1982, 100 с.

9. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения.
— М.: Госком СССР по стандартам, 1987, 30 с.

10. Баптиданов Л.Н. и Тарасов В.И. Электрооборудование электрических
станций и подстанций. В двух томах. М, Л. Госэнергоиздат, 1960.

11. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций.
— М.: Энергия, 1975, 700с.

12. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. 4-е издание. М.: Энергоатомиздат, 1989, 607 с.

Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985, 640с.