Выбор и проверка трансформаторов тока

Тема: Электрические станции и подстанции

Лекция№ 13. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СХЕМАХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК.

13.1 Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока. 1

13.2 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения. 3

Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока.

Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током I_1ном(стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40 000 А) и номинальным вторичным током I_2ном, который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации K=I_1ном/I_2ном.

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью ΔI=(I₂K—I₁)100/I (в процентах) и угловой погрешностью δ (в минутах). В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счётчиков электроэнергии — класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов — классов 1 и 3.

Нагрузка трансформатора тока — это полное сопротивление внешней цепи Z₂, выраженное в омах. Сопротивления r₂и х₂представляют собой сопротивление приборов, проводов и контактов. Нагрузку трансформатора можно также характеризовать кажущейся мощностью S₂ = I 2 _2номZ₂В-А. Под номинальной нагрузкой трансформатора тока Z_2hомпонимают нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности. Значение Z_2ном дается в каталогах.

Электродинамическую стойкость трансформаторов тока характеризуют номинальным током динамической стойкости I_mдинили отношением k_дин=I_mдин/(√2I_1ном )Термическая стойкость определяется номинальным током термической стойкости I_T или отношением k_T = I_T/I_1номи допустимым временем действия тока термической стойкости t_Т.

Условия выбора трансформаторов тока:

Рассмотрим подробнее, как рассчитывается нагрузка Z₂. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому Z₂ ≈r₂. Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

Сопротивление приборов r_приб=S_приб/I 2 _2ном, где S_приб — мощность, потребляемая приборами.

Трансформаторы тока установлены во всех цепях (цепи генераторов, трансформаторов, линий и пр.). Необходимые измерительные приборы в цепи выбираются по разработанным рекомендациям. Необходимо также учесть схемы включения и распределение приборов по комплектам или сердечникам трансформаторов тока.

Сопротивление контактов r_кпринимают равным 0,05 Ом при двух-трех и 0,1 Ом — при большем числе приборов.

Зная Z_2hом, определяем допустимое сопротивление r_пр=Z_2hом –r_приб-r_ки площадь сечения провода S=ρl_расч/r_пр, где ρ — удельное сопротивление материала провода; l_расч— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора тока и расстояния l от трансформаторов тока до приборов: при включении в неполную звезду l_расч= √З lпри включении в звезду l_расч= l; при включении в одну фазу l_расч=2l.

Для разных присоединений принимается приблизительно следующая длина соединительных проводов I(в метрах):

Все цепи ГРУ 6—10 кВ, кроме линий к потребителям . 40—60

Линии 6—10 кВ к потребителям. . 4—6

Цепи генераторного напряжения блочных станций 20—40

Все цепи РУ 35 кВ . 60—75

Все цепи РУ ПО кВ. 75—100

Все цепи РУ 220 кВ. 100—150

Все цепи РУ 330—500 кВ. 150—175

Для подстанций указанные длины снижают на 15—20%.

Полученная площадь сечения не должна быть меньше 4 мм 2 для проводов с алюминиевыми жилами и 2,5 мм 2 для проводов с медными жилами — по условиям механической прочности. Провода с площадью сечения больше 6 мм 2 обычно не применяются.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10094 – | 7530 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Трансформаторы тока (ТТ) устанавливают во всех цепях (цепи генераторов, трансформаторов, линий и пр.). Состав измерительных приборы, подключаемых к ТТ зависит от конкретной цепи и выбирается согласно рекомендациям предыдущего раздела 13. В первую очередь это будут амперметры и приборы, для работы которых необходима информация о токе и напряжении: ваттметры, варметры, счетчики активной и реактивной энергии.

ТТ являются однофазными аппаратами и могут быть установлены в одну, две или три фазы, как это показано на рис. 14.1. Обычно в цепях 6 – 10 кВ ТТ устанавливают в двух фазах по схеме неполной звезды, при напряжении 35 кВ и выше – в трех фазах, по схеме полной звезды.

Рис. 14.1 Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и приборов (показаны только амперметры): а – включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду; в – включение в полную звезду. Здесь l-расстояние от ТТ до приборов, l_расч –расчетное расстояние учитывающее l и схему соединения соединения ТТ.

Ниже в таблице приводится набор параметров, которыми характеризуются трансформаторы тока

Выбор трансформаторов тока при проектировании энергоустановок заключается в выборе типа трансформатора, проверке на электродинамическую и термическую стойкость, определении ожидаемой вторичной нагрузки Z₂ и сопоставлении ее с номинальной в заданном классе точности Z_2hом.

Условия выбора трансформаторов тока (ТТ):

1. В нагрузочном режиме трансформатор тока должен неограниченно долго выдерживать воздействие первичного номинального тока I_1ном и номинального напряжения U_ном, т.е.

где I_{раб.форс} – рабочий форсированный ток в цепи ТТ (зависит от того, в цепи какого присоединения стоит ТТ), U_уст – напряжение установки, где применён ТТ.

Вторичный номинальный ток I_2ном может выбран 1А или 5А, в зависимости от конкретного ТТ и дополнительных условий.

2. Проверка трансформатора тока на электродинамическую стойкость.

Электродинамическая стойкости ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

где i_дин – амплитуда предельного сквозного тока (тока динамической стойкости), который ТТ выдерживает по условию механической прочности, а i_у (3) –значениеударного тока при трёхфазном КЗ.

3. Проверка трансформатора тока на термическую стойкость.

Термическая стойкость ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

I_тс 2 t_тс ≥B_к, где I_тс — номинальный ток термической стойкости ТТ, t_тс – номинальное время термической стойкости; В_к — расчетный тепловой импульс в цепи ТТ (методика расчета В_к рассматривалась в разделе 9).

4. Проверка трансформатора тока по работе в заданном классе точности.

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью f_i=(I₂K—I₁)100/I₁ (в процентах), где I₁ и I₂ – токи первичной и вторичной обмоток ТТ, а K=I_1ном/I_2ном – коэффициент трансформации ТТ.

В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов — классов 1 и 3. Класс 10 применяется для присоединения устройств релейной защиты, но этот класс должен быть обеспечен при больших токах КЗ, а не при токах нагрузки.

При одном и том же первичном токе I₁ токовая погрешность ТТ зависит от сопротивления вторичной нагрузки Z₂, чем оно больше тем больше погрешность. Чтобы ТТ работал в заданном классе точности необходимо выполнить условие:

где Z_2hом – номинальная нагрузка трансформатора тока при работе в заданном классе точности (выраженная в Омах, дается в каталогах на ТТ).

Рассмотрим подробнее, как рассчитывается нагрузка Z₂. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому можно принять Z₂ ≈r₂. Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов (r_приб), соединительных проводов (r_пр) и переходного сопротивления контактов в местах подключения приборов (r_к):

Сопротивление приборов r_приб=S_приб/I 2 _2ном, где S_приб — мощность, потребляемая приборами в наиболее нагруженной фазе.

Сопротивление контактов r_к принимают равным 0,05 Ом при двух-трех и 0,1 Ом — при большем числе приборов.

Таким образом, при заданном составе приборов, удовлетворить условие (14.1) можно только за счет площади сечения соединительных проводов r_пр.

Зная Z_2hом, определяем допустимое сопротивление r_пр= Z_2hом – r_приб-r_к и площадь сечения провода q=ρl_расч/r_пр, где ρ — удельное сопротивление материала провода; l_расч— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока и расстояния l от трансформаторов тока до приборов: при включении в неполную звезду l_расч = √З l (рис.14.1б),при включении в звезду l_расч= l (рис.14.1в); при включении в одну фазу l_расч=2l (рис.14.1а).

При реальном проектировании расстояния l известно, но при учебном проектировании это расстояние может быть не задано и тогда для разных присоединений принимается приблизительно следующая длина соединительных проводов l (в метрах):

Все цепи ГРУ 6—10 кВ, кроме линий к потребителям . 40—60

Линии 6—10 кВ к потребителям. . 4—6

Цепи генераторного напряжения блочных станций 20—40

Все цепи РУ 35 кВ . . 60—75

Все цепи РУ 110 кВ. 75—100

Все цепи РУ 220 кВ. 100—150

Все цепи РУ 330—500 кВ. 150—175

Для подстанций указанные длины снижают на 15—20%.

В качестве соединительных проводников применяют контрольные четырехжильные кабели (три фазных жилы и жила обратного проводника). Их сопротивление зависит от материала и сечения жил. Кабели с медными жилами (удельное сопротивление ρ=0,0175 Ом мм 2 /м) применяют во вторичных цепях мощных электростанций с высшим напряжением 220 кВ и выше. Во вторичных цепях остальных электроустановок используют кабели с алюминиевыми жилами (удельное сопротивление ρ=0,028 Ом • мм 2 /м).

На основании вышеизложенного минимальное сечение жилы контрольного кабеля можно определить согласно соотношению:

.

По условию механической прочности сечение медных жил должно быть не менее 1,5 мм 2 , а алюминиевых жил — не менее 2,5 мм 2 . Если в число подключаемых измерительных приборов входят счетчики, предназначенные для денежных расчетов, то минимальные сечения жил увеличивают до 2,5 мм 2 для медных жил и до 4 мм 2 для алюминиевых жил.

Трансформаторы тока выбирают:

1)по номинальному напряжениюU_ном.ТТ≥U_ном.у;

2)по первичному номинальному токуI_1.ном≥I_p.max;

При питании от мощных энергосистем для обеспечения устойчивости к динамическим воздействиям тока КЗ принимают I_1.ном=(5-10) I_p.max;

3)по роду установки;

4)по классу точности: при этом учитываются тип и назначение присоединяемых приборов;

5)по вторичной нагрузке:

где S_2ном – допустимая (номинальная) нагрузка вторичной обмотки ТТ; S_2расч – расчетная нагрузка вторичной обмотки ТТ в нормаль­ном режиме.

где – номинальный ток вторичной обмотки (по каталогу); – полное допустимое сопротивление внешней цепи.

,

где – сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов и реле; – допустимое сопротивление соединительных проводов; – сопротивление контактов, = 0,1 Ом.

Рассчитаем допустимое сопротивление соединительных проводов. Максимальная длина соединительных проводов l = 10 м; минимальноерекомендуемое сечение для алюминиевого провода s = 2,5 мм 2 ; удельное сопротивлениеρ = 0,028 Ом∙мм 2 /м.

Для ТТ, расположенных при понизительных силовых трансформаторах, во вторичной цепи используются амперметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии. Сопротивления приборов: амперметра – 0,02 Ом; вольтметра – 0,08 Ом; ваттметра – 0,08 Ом; варметра – 0,32 Ом; счетчика ватт-часов – 0,48 Ом.

Определим полное допустимое сопротивление цепи понизительных силовых трансформаторов:

.

Для напряжения 35 кВ.

Выбираем трансформатор тока ТВ-35.

Для напряжения 6 кВ (на стороне потребителей 0,4 кВ).

Выбираем трансформатор тока ТПОЛ-10. Для обеспечения номинальной мощности во вторичной цепи нагрузку распределяем по двум обмоткам ТТ.

Проверка выбранных трансформаторов осуществляется в следующей последовательности:

1) определяется расчетный первичный ток:

где I_p.max – максимальный ток, проходящий через ТТ при КЗ в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешности ТТ сверх допустимой может вызвать срабатывание защиты; k_α – коэффициент, учитывающий влияние переходных процессов на быстродействующие защиты.

Для токовой отсечки и МТЗ с независимой выдержкой времени:

где I_cp.з – вторичный ток срабатывания защиты; k_т – коэффициент трансформации ТТ; 1,1 – коэффициент, учитывающий возможное уменьшение вторичного тока на 10% из-за погрешностей ТТ; k_сх – коэффициент схемы.

Коэффициент k_α принимается равным: для дифференциальных защит с БНТ (быстронасыщающийся трансформатор) k_α = 1.

Ток срабатывания защиты определяется как:

где k_н= 1,3-2,0 – коэффициент надёжности отстройки; I_ном – номинальный ток силового трансформатора.

где I_НБрасч – расчётный ток небаланса:

где I_{1НБрасч}– ток небаланса, определяемый погрешностями ТТ:

где k_а– коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ; k_одн – коэффициент однотипности работы, при токах отличных от номинальных k_одн = 1, а при токах, близких к номинальным k_одн = 0,5; δ = 0,1 – погрешность ТТ; I_{2НБрасч} – расчетный ток небаланса, определяемый изменением коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

2)определяется расчётная кратность первичного тока:

3)по кривым 10%-ной кратности для данного типа ТТ и данного коэффициента трансформации по расчётной кратности определяется допустимая нагрузка на вторичную обмотку ТТ.

4)сравниваются фактическая и допустимая нагрузки.

Для напряжения 35 кВ.

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч}= 220 + 220 = 440 А;

= 1 Ом≥

Трансформатор тока ТВ-35выбран правильно.

Для напряжения 6 кВ.

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч}= 170 + 170 = 340 А;

= 10 Ом≥

Трансформатор тока ТПОЛ-10 выбран правильно.

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 228 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ