4. Выбор измерительных трансформаторов

Питание всех токовых измерительных приборов осуществляется от трансформаторов тока (ТА). Используются ТА с несколькими сердечниками: один или несколько соответствующего класса точности для питания измерительных приборов, другие – для релейных защит.

Трансформаторы тока могут устанавливаться в 2-х или 3-х фазах. Измерительные трансформаторы напряжения (ТV) устанавливаются на сборных шинах. К ним присоединяются параллельные катушки измерительных приборов на подстанции.

Выбор трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбираются по уровню допустимого напряжения, нагреву рабочим током и по требуемому классу точности, проверяются по электродинамической и термической стойкости токам к.з.

Выбор по уровню напряжения и нагреву рабочим током аналогичен выбору выключателя. Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему, т.к. недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

При выборе ТА по классу точности необходимо:

1. определить необходимый класс точности ТА;

2. задаться номинальным вторичным током ТА (I₂);

3. выполнить условие

,

где Z₂ – вторичная (расчетная) нагрузка ТА. Z₂  R₂, т.к. индуктивное сопротивление токовых цепей мало; Z_2н – номинальная (каталожная) нагрузка ТА в требуемом классе точности.

где R_приб, S_приб – сопротивление и мощность измерительных приборов; R_конт – сопротивление контактов вторичной цепи ТА, R_конт = 0,05 Ом при 23 приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов; I₂ – номинальный вторичный ток ТА (1А или 5А).

Для расчета S_приб рекомендуется табличная форма записи (табл.3.6).

Таблица 3.6

Наименование прибора	Тип прибора	Нагрузка ТА от приборов (Sприб)
		фаза А	фаза В	фаза С
Амперметр Счетчик активной мощности ИТОГО:	Э-378 И-670и	0,1 2,5 2,6	0,1 0,1	0,1 2,5 2,6

Cопротивление монтажных проводов (R_пров) вторичных цепей ТА зависит от расчетной их длины ( ), площади сечения (q) и удельного сопротивления материала провода  :

.

Провода с медными жилами ( = 0,0175) применяются во вторичных цепях подстанций с напряжением 220 кВ и выше. В остальных случаях используются провода с алюминиевыми жилами ( = 0,0283).

Расчетная длина проводов зависит от количества приборов и схемы их соединения (рис. 3.1).

Рис. 3.1

Длину соединительных проводов от ТА до приборов можно принять приблизительно равной для РУ напряжением:

а) 6-10 кВ – 35 м; б) 35 кВ – 5060 м; в) 110 кВ – 6080 м;

г) 220 кВ – 85130 м д) 330-500 кВ – 130140 м

В качестве соединительных проводов применяются многожильные контрольные кабели. По условию механической прочности их сечение не должно быть меньше 2,5 мм² для алюминиевых жил и 1,5 мм² – для медных. Сечение больше 6 мм² обычно не применяется.

Выбор и проверку ТА нагляднее проводить в табличной форме (табл. 3.7).

Таблица 3.7

Расчетные величины	Каталожные данные трансформатора тока ....................................	Условия выбора
Uуст Iраб.max Z2 iу Вк.рас.	Uн Iн Z2н iпр.с Вкн	Вк.рас≤ (КТIн)2tТ

Проверки на электродинамическую и термическую устойчивость проводятся аналогично проверкам выключателя. Иногда каталоги не дают величин предельно сквозного тока и номинального теплового импульса. В этом случае их рассчитывают

I_пр.с=2к_дI_н; Вк_н=(к_ТI_н)²t_Т,

где к_д , к_Т – кратность токов динамической и термической стойкости ТА.

Выбор измерительных трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим параметрам:

1. напряжению ;

2. конструкции и схеме соединения обмоток;

3. классу точности (выбор производится аналогично ТА).

Трансформаторы напряжения (ТU) проверяются в соответствии с классом точности по условию

,

где S_2н – номинальная мощность в выбранном классе точности.

При однофазных ТU, соединенных в звезду, следует брать суммарную мощность всех трех фаз, а при соединении открытого треугольника – удвоенную мощность одного ТU.

Для упрощения расчетов S_2 можно не разделять по фазам, тогда

.

Подсчет S_2 нагляднее производить в табличной форме (табл. 3.8).

Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности, то устанавливают второй ТU, и часть приборов присоединяют к нему.

Сечение проводов до ТU определяется допустимой потерей напряжения в соединительных проводах. Для упрощения расчетов сечения жил можно принимать по условию механической прочности: 1,5 мм² для медных жил и 2,5 мм² для алюминиевых.

Таблица 3.8

Прибор	Тип прибо-ра	Мощ-ность, потребляемая 1 кату-шкой	Число кату-шек	cos	sin	Чис- ло прибо-ров	Суммарная потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, ВАр
Вольтметр Счетчик активной энергии ИТОГО	Э-335 И-670м	2,0 2,0	1 2	1 0,38	0 0,925	1 2	2,0 8,0 10,0	0 19,4 19,4

Выбор и проверку ТU лучше проводить в табличной форме (табл.3.9).

Таблица 3.9

Расчетные величины	Каталожные данные ТU марки ....................................	Условия выбора
Uуст S2	Uн S2н

5. Выбор трансформаторов собственных нужд

Состав потребителей собственных нужд (с.н.) зависит от типа подстанции, электрооборудования, мощности силовых трансформаторов.

Потребителями с.н. подстанций являются электродвигатели обдува трансформаторов, обогреватели приводов отделителей и короткозамыкателей, шкафов КРУН, а также освещение.

На подстанции с воздушными выключателями к потребителям относятся также компрессорные установки, зарядные и подзарядные агрегаты.

На всех двухтрансформаторных подстанциях 35-500 кВ устанавливаются два трансформатора собственных нужд (Тс.н). Они могут быть подключены к сборным шинам РУ 6-10 кВ. Однако такая схема обладает недостатком, который заключается в нарушении электроснабжения системы с.н. при повреждениях в РУ. Поэтому трансформаторы с.н. предпочитают присоединять к выводам низшего напряжения главных трансформаторов – на участках между трансформатором и вводным выключателем.

Выбор мощности каждого из двух трансформаторов производится по полной нагрузке системы с.н. Напряжение системы с.н. переменного тока на подстанции с постоянным оперативным током принимается 380/220 В с заземленной нейтралью.

Мощность потребления с.н. невелика, а мощность трансформатора с.н. выбирается в соответствии с нагрузками в разных режимах работы подстанции, но не более 630 кВА. Если отсутствуют данные для подробного подсчета нагрузки с.н., то мощность Т_сн выбирается: для узловых подстанций 200-500 кВт, для проходных подстанций – 50-200 кВт.

Оперативный ток на подстанции

Источником постоянного оперативного тока служат аккумуляторные батареи, которые выбирают по необходимой емкости (типовому номеру), по уровню необходимого напряжения и схеме присоединения к шинам.

Типовой номер батареи (N) рассчитывается по формуле

,

где 1,05 – коэффициент запаса, учитывающий понижение энергии ба-тареи при старении; j – допустимая нагрузка аварийного разряда (А/N), приведенная к первому номеру аккумулятора в зависимости от температуры электролита (рис. 3.2); I_ав – нагрузка установившегося аварийного разряда, которая на подстанциях составляет 25-60 А и складывается из:

1. постоянной нагрузки (сигнальные и контрольные лампы на щитах управления, аппараты защиты и автоматики);

2. временной аварийной нагрузки, появляющейся при нарушениях электроснабжения переменным трехфазным током (аварийное освещение, двигатели постоянного тока) и сохраняющейся в течение всего времени аварии _ав;

3. временной аварийной нагрузки.

Рис. 3.2.

1 – разряд 0,5 часа; 2 – разряд 1 час

Длительность работы батареи в аварийном режиме _ав рекомендуется принимать: 1ч – для подстанций; 0,5 ч – для электростанций.

Полученный номер округляется до ближайшего большего типового номера аккумулятора.

Количество элементов (банок), присоединяемых к шинам, в режиме постоянного подзаряда:

где n_о – число основных элементов в батарее; U_ш – напряжение на шинах (у большинства подстанций равно 233 В); U_п.з. – напряжение на элементе в режиме подзаряда (2,15 В).

В режиме дозаряда при повышенном напряжении на элементе (2,5В) к шинам присоединяется минимальное количество элементов (n_min)

.

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе 1,75 В, а на шинах не ниже номинального (220 В).

.

В качестве подзарядных устройств применяют выпрямительное устройство ВАЗП – 380/260-40/80 на напряжение 380260 В и ток 4080 А.