3 ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1 Выбор трансформаторов тока
Трансформатор тока предназначен для преобразования тока до значения удобного для измерения, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Для питания измерительных приборов и устройств релейной защиты и автоматики целесообразно использовать трансформаторы тока (ТА) с несколькими сердечниками. Класс точности измерительного трансформатора тока выбирается в зависимости от его назначения. Если к трансформатору тока подключаются расчетные счетчики электроэнергии, то класс точности его работы должен быть 0,5. Если же к трансформатору тока подключаются только измерительные приборы, то достаточен класс точности единица.
Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбираются:
а) по напряжению
; (3.1)
б) по току
. (3.2)
Номинальный первичный ток трансформатора тока должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;
в) по конструкции и классу точности.
Выбранные трансформаторы тока должны быть проверены:
а) по электродинамической стойкости
или 
(3.3)
где 
- ударный ток КЗ в месте установки трансформатора тока;
- кратность электродинамической стойкости трансформатора тока по каталогу;
- номинальный первичный ток трансформатора тока;
- ток электродинамической стойкости трансформатора тока по каталогу.
Шинные трансформаторы тока на электродинамическую устойчивость не проверяются, так как их устойчивость определяется устойчивостью шинной конструкции;
б) по термической стойкости
, (3.4)
где 
- тепловой импульс тока КЗ в месте установки трансформатора тока;
- допустимое значение теплового импульса для трансформатора тока, которое определяется по (1.21) при 
или по (1.22) при 
.
в) по вторичной нагрузке
, (3.5)
где 
- расчетная вторичная нагрузка трансформатора тока;
- номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока для выбранного класса точности.
Расчетная вторичная нагрузка трансформатора тока состоит из сопротивления приборов 
, соединительных проводов 
и переходного сопротивления контактов 
:
. (3.6)
Сопротивление приборов определяется по выражению
, (3.7)
где 
- мощность, потребляемая приборами;
- номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока.
Для подсчета мощности потребляемой приборами нужно составить таблицу 3.1 , в которую необходимо внести все приборы, подключенные к вторичной обмотке трансформатора тока.
Расчет сопротивления приборов ведется для наиболее нагруженной фазы.
Таблица 3.1 - Вторичная нагрузка трансформаторов тока
Наименование прибора | Тип прибора | Потребляемая мощность ВА | ||
фаза А | фаза В | фаза С | ||
Амперметр показывающий | Э-335 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Ваттметр регистрирующий | Н-348 | 10 | - | 10 |
Счетчик активной энергии | САЗ-И681 | 2,5 | - | 2,5 |
ИТОГО |
| 13,0 | 0,5 | 13,0 |
Сопротивление контактов принимается равным 0,05 Ом при количестве приборов три и менее и 0,1 Ом при количестве приборов более трех. Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Для того чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выполнить условие
,
откуда 
.
Зная сопротивление проводов 
можно определить их сечение:
, (3.8)
где 
- удельное сопротивление материала провода;
- расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, рисунок 3.1.
а - включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду,
в - включение в полную звезду
Рисунок 3.1 - Схемы присоединения измерительных приборов к трансформаторам тока
Во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100 МВт и более, а также на подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше применяются медные провода (
). В остальных случаях во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами (
).
Длину соединительных проводов для разных присоединений берут из таблицы 3.2.
Таблица 3.2 - Длина соединительных проводов
Наименование присоединения | Длина соединительных проводов, м |
Все цепи ГРУ 6 - 10 кВ, кроме линий к потребителям | 40 ¸ 60 |
Цепи генераторного напряжения блочных электростанций | 20 ¸ 40 |
Линии 6 ¸ 10 кВ к потребителям | 4 ¸ 6 |
Все цепи распределительных устройств |
|
35 кВ | 60 ¸ 75 |
110 кВ | 75 ¸ 100 |
220 кВ | 100 ¸ 150 |
330 кВ и выше | 150 ¸ 175 |
Синхронные компенсаторы | 25 ¸ 40 |
Для подстанций указанные длины снижают на 15 - 20 процентов [1].
В соответствии с ПУЭ в качестве соединительных проводов применяются многожильные кабели с бумажной, резиновой, полихлорвиниловой или полиэтиленовой изоляцией параметры которых приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Контрольные кабели
Марка кабеля | Сечение токопроводящих жил, мм2 | Число жил |
Кабели с медными жилами и резиновой изоляцией | ||
КРСГ, КРСБ, КРСБГ, КРСК | 1,00; 1,50; 2,50; | 4, 5, 7, 10; |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
КРВГ, КРВГЭ, КРВБ, КРВБГ, КРНГ, КРВБбГ, КРНБГ, КРБбГ, КРНБ | 0,75; 1,00; 1,50 | 4, 5, 7, 10 |
КРВБ, КРВБГ, КРВБбГ, КРНГ | 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
Кабели с медными жилами и поливинилхлоридной изоляцией | ||
КВВГ, КВВГЭ, КВВБ, КВВБГ, КВВБбГ, КВБбШв, КВПбШв | 0,75; 1,00; 1,50; 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
Кабели с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией | ||
КПВГ, КПВБ, КПВБГ, КПВБбГ, КПБбШв, КППбШв, КПсВГ, КПсВГЭ, КПсВБ, КПсВБГ, КПсВБбГ, КПСБбШв, КПсПбШв | 0,75; 1,00; 1,50; 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
Кабели с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией | ||
АКРВГ, АКРВГЭ | 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
АКРВБ, АКРВБГ, АКРВБбГ, АКРНГ, АКРНБ, АКРНБГ, АКРНБбГ | 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
Кабели с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией | ||
АКВВГ, АКВВГЭ, АКВВБ, АКВВБГ, АККВВБбГ, АКВБбШв | 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
Кабели с алюминиевыми жилами и полиэтиленовой изоляцией | ||
АКПВГ, АКПВБ, АКПВБГ, АКПВБбГ, АКПБбШв, АКПсВГ, АКПсВГЭ, АКПсВБ, АКПсВБГ, АКПсВБбГ, АКПсБбШв | 2,50 | 4, 5, 7, 10 |
4,00; 6,00 | 4, 7, 10 | |
По условиям механической прочности сечение для алюминиевых жил должно быть не менее 4 мм2, а для медных жил - 2,5 мм2. Провода сечением больше 6 мм2 обычно не применяются.
Перечень необходимых измерительных приборов устанавливаемых в рассматриваемой цепи выбирается по таблице 3.4.
Таблица 3.4- Контрольно-измерительные приборы на электростанциях и подстанциях
Наименова-ние цепи | Место установки приборов | Перечень приборов | Примечания | |
Электростанции | ||||
Турбогене-ратор | Статор | Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности. Регистрирующие приборы: ваттметр, амперметр и вольтметр на генераторах 63 МВт и более | а) Перечисленные приборы устанавливаются на БШУ или ГШУ | |
Ротор | Амперметр, вольтметр. | |||
Гидрогене-ратор | Статор | Такие же приборы, что и в цепи статора турбогенератора | В цепи генератора устанавливаются осциллограф и приборы синхронизации | |
Ротор | Амперметр, вольтметр | |||
Блок гене- | Генератор | Такие же приборы что и в цепи турбогенератора | ||
Блочный трансфор-матор |
НН | - | ||
СН | Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой | |||
ВН | Амперметр | |||
Трансфор-матор связи с энерго-системой или РУ разных напряжений | Двухобмо-точный | ВН | - | У трансформаторов, работающих в блоке трансформатор-линия, амперметры устанавливаются во всех фазах |
НН | Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней | |||
Трехобмо-точный и автотранс-форматор | ВН | Амперметр |
| |
СН | Амперметр, ваттметр и | |||
Линия или трансфор- | На одну секцию | Со стороны питания: амперметр, ваттметр, счетчик активной энергии | На блочных ТЭС приборы устанавливаются на вводе 6,3 кВ | |
На две секции | На вводе к секциям 6,3кВ: амперметр, ваттметр счетчик активной |
| ||
Линии 6-10 кВ к потребителям |
|
Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на линиях, принадлежащих потребителю | Если по счетчикам не ведется денежный расчет, то счетчик реактивной энергии не устанавливается | |
Линии 35 кВ |
|
Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на тупиковых потребительских линиях | ||
Линии 110-220 кВ |
|
Амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на тупиковых потребительских линиях |
а) Для линий с пофазным управлением устанавливаются три амперметра | |
Линии 350-750 кВ |
|
Амперметр в каждой фазе, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, осциллограф, фиксирующий прибор для определения места КЗ, датчики активной и реактивной мощности |
На линиях межсистемной связи устанавливаются счетчики активной энергии со стопорами | |
Сборные шины генератор- | На каждой секции или системе шин | Вольтметр для измерения междуфазного напряжения, вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений, частотомер, приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра и синхроноскоп |
Приборы синхронизации устанавливаются при возможности синхронизации | |
Общие приборы с переключением на любую секцию или систему шин | Два регистрирующих вольтметра для измерения междуфазных напряжений и два частотомера |
| ||
Шины 6 кВ собствен-ных нужд |
|
Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений |
| |
Электро-двигатель | Статор | Амперметр | На двухскоростных электродвигателях устанавливаются в каждой обмотке | |
Сборные шины высшего напряже- | На каждой секции или системе шин | Вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений; регистрирующие приборы: частотомер, вольтметр и суммирующий ваттметр на электростанциях 200 МВт и более; приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра, синхроноскоп; осциллограф | а) На шинах 35 кВ устанавливается один вольтметр для контроля линейного напряжения и один вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений | |
Шиносое-динитель-ный и секционный вык-лючатели |
|
Амперметр |
| |
Обходной выключа- |
| Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, расчетные счетчики и фиксирующий прибор |
| |
Шунтирую-щий реактор |
| Амперметр, варметр |
| |
Шунтирую-щая емкость |
| Амперметр в каждой фазе, варметр |
| |
Подстанции | ||||
Двухобмо- | ВН | - | а) Ваттметр - только для трансформаторов 110 кВ и выше | |
НН | Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии | |||
Трехобмо- |
ВН |
Амперметр | ||
СН | Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии | |||
Синхрон- | Статор |
Амперметр, вольтметр, варметр с двусторонней шкалой, счетчики реактивной энергии со стопорами |
| |
Ротор |
мперметр, вольтметр | |||
Сборные шины 6, 10, 35 кВ | На каждой секции или системе шин |
Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений |
| |
Сборные шины 110-220 кВ | На каждой секции или системе шин | Вольтметр с переключателем для измерения линейных напряжений и регистрирующий вольтметр; осциллограф на транзитных подстанциях, фиксирующий прибор | На транзитной подстанции на шинах 110-220 кВ устанавливается регистрирующий вольтметр, если шины подстанции являются контрольными точками по напряжению в системе | |
Сборные шины 330 кВ и выше | На каждой секции или системе шин | Те же приборы, что и на шинах 110-220 кВ и регистрирующий частотомер | На подстанции, где по условиям работы энергосистемы требуется точная ручная синхронизация, устанавливается колонка синхронизации | |
Трансфор-матор собствен- | ВН | - | - | |
НН | Амперметр, расчетный счетчик активной энергии | |||
Дугогаси-тельная катушка | - | Регистрирующий | - | |
Сравнение расчетных и каталожных данных выбранного трансформатора тока сводят в таблицу 3.5.
Таблица 3.5 - Расчетные и каталожные данные трансформатора тока
Расчетные параметры | Каталожные данные | Условия выбора |
|
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
