 |
Выбор и проверка трансформатора тока
|
|
|
|
Измерительные трансформаторы тока применяют в электроустановках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность персонала при работе с измерительными приборами и реле, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены. Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь измеряемого тока последовательно. Она имеет один виток или несколько, выполненных проводом большого сечения.
При номинальном первичном токе /|ном по вторичной обмотке протекает номинальный вторичный ток равный 5 А (реже 1 или 2,5 А), что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов, а шкалы приборов градуировать в соответствии с измеряемым первичным током.
Вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое число витков и выполняется проводом, рассчитанным на длительное протекание тока равного 5 А.
К трансформатору токаподключены последовательно амперметр, реле тока и токовая обмотка счетчика активной энергии (обмотка напряжения подключается к трансформатору напряжения ). Первичная и вторичная обмотки располагаются на сердечнике из листовой или ленточной электротехнической стали и надежно изолируются друг от друга. Вторичная обмотка заземляется для обеспечения безопасности обслуживающего персонала.
В зависимости от величины погрешностей трансформаторы тока делятся на пять классов точности.
Трансформаторы тока применяют: класса точности 0,2 применяют для точных измерений в лабораториях. Для подключения счетчиков денежного расчета и для точных защит используются трансформаторы класса точности 0,5. Для присоединения щитовых измерительных приборов используют трансформаторы классов 1. для подключения релейных защит применяют трансформаторы тока 3 и 10 класса точности.
|
|
|
По конструкции и области применения трансформаторы тока классифицируются:
- по роду установки – для внутренних и наружных электроустановок, а также встроенные в силовые трансформаторы и масляные выключатели;
- по способу установки – проходные, устанавливаемые в проемах стен, потолков или металлических ограждений комплектных распределительных устройств, и опорные, устанавливаемые на опорных конструкциях;
- по конструкции первичной обмотки –: одновитковые стержневые с первичной обмоткой в виде прямолтнейного стержня с линейными зажимами на концах; одновитковые шинные, в которых роль первичной обмотки выполняют шины электроустановок, пропускаемые при монтаже через внутренние отверстия трансформаторов тока; многовитковые с первичным обмотками петлевого, звеньевого и катушечного типов.
Условия выбора:
- по конструкции;
- по номинальному напряжению
Uн ≥ Uраб;
- по номинальному току первичной обмотки
I1н ≥ Iр.max.
Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как нагрузка первичной обмотки трансформатора тока приводит к увеличению погрешностей. В справочниках для трансформаторов тока обычно указываются нижний и верхний пределы первичных номинальных токов, на которые они выполняются. Например, I1н = 5 - 5000 А. Это означает, что в этих пределах изготовляются трансформаторы тока согласно следующей шкале номинальных токов:
5; 7,5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500*;600; 750*; 800; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000 А.
Трансформаторы тока, рекомендуемые к применению, и их технические данные и условия выбора можно выбрать в таблице 4.8.10 методических указаний или в таблице 5.23 – 5.27 [3]. Результаты проверки заносятся в таблицу 4.8.11.
|
|
|
Таблица 4.8.10 - Электрические характеристики трансформаторов тока
| Тип ТТ | Номинальные | Кратность стойкости | Номинальная вторичная нагрузка в классе точности, ВА | |||
| Uном, кВ | I1 ном, А | термической КТ | динамической КД | 0,5 | ||
| ТПЛ-10 | 5-200 | |||||
| ТПОЛ-10 | 160 | |||||
| ТПШЛ-10 | - | |||||
| ТПОЛА-10 | 600,800 | - | ||||
| ТФЗМ-35А | 15-600 800-1500 1000-2000 | - | - | |||
| ТФЗМ-110А | 50-600 | - | - | |||
| ТФЗМ-110Б | 750-2000 | |||||
| ТФЗМ-220А | 300-1200 | |||||
| ТФЗМ-220Б | 1000-2000 | - |
Примечания
Uном -напряжение номинальное;
I1 ном - ток номинальный;
i дин – ток электродинамической стойкости;
Iт – ток термической стойкости, где для трансформаторов ТФЗМ-35А, ТФЗМ-110Б, ТФЗМ-220А указан ток 1- секундной термической стойкости, а для ТФЗМ-35Б, ТФЗМ-110А, ТФЗМ-220Б 3 - секундной термической стойкости. Для трансформаторов тока 10 кВ указан ток 1- секундной термической стойкости.
Выбранные трансформаторы тока проверяют по следующим условиям:
- по электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)
где I1н – первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА;
КД – кратность электродинамической стойкости по паспорту трансформатора. Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного устройства, вследствие чего такие трансформаторы по этому условию не проверяются;
- по термической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока)
где KТ – кратность термической стойкости по паспорту трансформатора тока;
tТ – время прохождения тока термической стойкости, с (по паспорту);
I1н – первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА.
Встроенные трансформаторы тока в силовые трансформаторы и высоковольтные выключатели по этим условиям не проверяют, так как токоведущие части их вводов являются их же первичными обмотками.
В условиях выбора и проверки трансформаторов тока обозначения Uн, Iр.mах, Uраб, tТ, ВК – те же, что и в условиях выбора и проверки выключателей.
|
|
|
Если в результате проверки на динамическую и термическую стойкость оказалось, что выбранный трансформатор тока не удовлетворяет этим условиям (или одному из них), то выбирают ближайший, больший по первичному номинальному току, который этим условиям удовлетворяет.
Проверка по классу точности (по нагрузке вторичных цепей).
Для выполнения этой проверки необходимо вначале составить расчетную схему, на которой нужно указать количество подключаемых приборов и способ их подключения. Проверка производится по одной наиболее загруженной фазе.
Рекомендуется совместное подключение счетчиков, измерительных приборов и релейной защиты, если трансформатор тока не выходит из класса 0,5.
Условие проверки
,
где Z2 – вторичная нагрузка трансформатора тока, Ом;
Z2н – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом.
Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому с допустимой погрешностью можно принять Z2 = R2. Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов 
, соединительных проводов R при переходного сопротивления контактов R к.
Сопротивление одного прибора определяется по выражению
где Sприб – мощность, потребляемая прибором, ВА;
I2н – вторичный номинальный ток прибора, А.
Значения Sприб и Rпр для некоторых типов приборов приведены в таблице 3.7 [1] и 5.22 [2].
Переходные сопротивления контактов RК принимаются равными 0,05 Ом при числе приборов 1-3 и 0,1 Ом при большем числе приборов.
Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины, удельной проводимости материала и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:
откуда
Зная сопротивление соединительных проводов, можно определить их необходимое сечение
где ρ – удельное сопротивление материала провода, Ом·м;
lрасч – расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока
Провода и кабели с медными жилами (ρ = 1,75·10-8 Ом·м) обязательно применяют во вторичных цепях подстанции с питающим напряжением 220 кВ, а провода и кабели с алюминиевыми жилами (ρ = 2,83·10-8 Ом·м) применяют во всех остальных случаях.
|
|
|
Длину соединительных проводов l от трансформатора тока до приборов, если не известна точная длина, можно принять для разных присоединений приблизительно равной:
РУ-10 кВ при использовании КРУН l = 4 – 6 м;
РУ-10 кВ при расположении РУ в здании подстанции l = 30 – 50 м;
РУ-27,5 и РУ-35 кВ l = 60 – 75 м;
РУ-110 кВ l = 75 – 100 м;
РУ-220 кВ l = 100 – 150 м.
По условию механической прочности сечение проводов и жил кабелей должно быть не менее 2,5 мм2 для медных и 4 мм2 для алюминиевых.
Проверку на соответствие класса точности следует производить, начиная с наименьшего допустимого сечения провода или кабеля. Если эти сечения не удовлетворяют нагрузке вторичной обмотки трансформатора тока, то принимают следующие стандарты сечения провода – 2,5; 4; 6; 10 мм2, однако сечение провода выше 10 мм2 не рекомендуется и следует разгрузить трансформатор тока от части приборов, приняв для их подключения дополнительный комплект.
Выбор и проверку измерительных трансформаторов тока следует выполнить в виде таблицы 4.8.11.
Таблица 4.8.11 – Выбор и проверка трансформаторов тока
| Наименование присоединения | Тип аппа-рата | Условия выбора | Паспортные данные | Условия проверки | |||||||
| 
| Мощность трансформатора тока в классе точности | Кратность стойкости | на терми-ческую стойкость | на электроди-намическую стойкость | ||||||
| терми-ческой | электро-динами-ческой | 
| 
| ||||||||
| кВ | А | 0,5 | КТ | КД | кА | кА2·с | |||||
Пример
Выполнить проверку трансформатора тока на соответствие классу точности для обмотки с классом точности 0,5 присоединения районного потребителя 10 кВ согласно расчетной схеме (рисунок 4.8.3).
Рисунок 4.8.3– Расчетная схема для проверки трансформатора тока
на соответствие классу точности
Сопротивление соединительных проводов с алюминиевыми жилами длиной 5 м, сечением 4·10-6 м2
Нагрузка, присоединенная к вторичной обмотке трансформатора тока класса 0,5
Z2 = Zпр + Zа + Zсч.а + Zсч.p + Zконт = 0,06 + 0,02 + 0,1 + 0,1 + 0,05 = 0,33 Ом.
Условие проверки удовлетворяется, так как
Z2н = 0,4 Ом > Z2 = 0,33 Ом.
Список рекомендуемой литературы
1 Почаевец, В.С. Электрические подстанции / В.С. Почаевец -М.: ФГБОУ «УМЦ ЖДТ», 2012.
2 Петров, Е.Б. Электрические подстанции: Методическое пособие по дипломному и курсовому проектированию. Учебное пособие для техникумов железнодорожного транспорта / Е.Б. Петров - М.: Маршрут, 2004.-245 с.
|
|
|
3 Правила устройства электроустановок. 7-е издание [Текст]: Все действующие разделы ПУЭ-7. 6-й выпуск, стер. – Новосибирск: Сиб. унив. издательство, 2007. – 512 с.
Вопросы для подготовки к защите курсового проекта
1. Назначение расчета токов короткого замыкания в Вашем проекте. Ход расчета
2. Типы разрядников, их назначение
3. Для чего служит ОПН?
4. Назначение трансформаторного масла
5. Назначение и классификация высоковольтных выключателей
6. Выбор и проверка высоковольтных выключателей в Вашем проекте
7. В чем заключается принцип гашения электрической дуги в масляном и вакуумном выключателях?
8. В чем заключается принцип гашения электрической дуги в элегазовом и воздушном выключателях?
9. Назначение короткозамыкателей и отделителей
10. Что называется коротким замыканием в электроустановках? Причины к.з. и их опасность
11. Технические мероприятия по обеспечению безопасности выполнения работ
12. Назначение и классификация трансформаторов напряжения
13. Выбор и проверка трансформаторов напряжения в Вашем проекте
14. Организационные мероприятия по обеспечению безопасности выполнения работ
15. Назначение и классификация разъединителей
16. Выбор и проверка разъединителей в Вашем проекте
17. Технические средства защиты человека от электрического тока
18. Назначение и классификация изоляторов
19. Защита от атмосферного электричества
20. Назначение и классификация трансформаторов тока
21. Выбор и проверка трансформаторов тока в Вашем проекте
22. Назначение и классификация электрических подстанций
23. Назначение и типы предохранителей
24. Назначение сборных шин на подстанции, для чего их секционируют?
25. Что называется энергетической системой и электрической сетью?
26. Обязанности дежурного персонала на ТП
27. Категории приемников электроэнергии по степени их ответственности
28. Этапы оказания первой помощи пострадавшему от действия электрического тока
29. Назначение перемычек 110 кВ в вашем проекте
30. Источники и причины пожаров в электроустановках. Меры защиты
31. Назначение и принцип действия молниеотвода
32. Для чего служит РПН трансформатора
33. Что такое шаговое напряжение? Как выйти из зоны падения провода ЛЭП?
34. Назначение трансформатора собственных нужд
35. Как производится искусственное дыхание пострадавшему от воздействия электрического тока
36. Назначение и тип силового трансформатора в вашем проекте
37. Как производился выбор и проверка силовых трансформаторов в Вашем проекте?
38. Какие требования предъявляют к электротехническому персоналу, обслуживающему электроустановки?
39. Какая величина напряжения опасна для человека
40. Назначение и классификация кабелей
41. Назначение секционного выключателя РУ-35 (10) кВ
42. Назначение и классификация высоковольтных выключателей нагрузки
43. Порядок производства оперативных переключений при переводе питания потребителей РУ-35 (10) кВ 1 (2) секции на питание от 2 (1)секции
44. Порядок производства оперативных переключений при выводе в ремонт силового трансформатора Т 1 (Т 2) на Вашей подстанции
45. Порядок производства оперативных переключений при выводе в ремонт 1й (2й) линии ввода Вашей подстанции
46. Порядок производства оперативных переключений при выводе в ремонт 1й (2й) секции шин РУ-35 (10) кВ Вашей подстанции
47. Порядок производства оперативных переключений при выводе в ремонт рабочей (ремонтной) перемычки РУ – 110 кВ на Вашей подстанции
48. Назначение и классификация коммутационных аппаратов напряжением до 1000 В
49. Что относится к основным защитным средствам от поражения электрическим током?
50. Что относится к дополнительным защитным средствам от поражения электрическим током?
|
|
|
