Вибір та перевірка трансформаторів струму

Вимірювання параметрів електричної енергії та приєднання реле захисту при великих струмах, а також при напругах понад 1000 В не­можливе без застосування спеціальних перетворювачів – вимірюваль­них трансформаторів струму (ТА). Змінюючи масштаб струму, ці трансформатори одночасно здійснюють гальванічну роз­в'язку кіл – відокремлюють кола високої напруги від вимірювальних кіл.

Трансформатори струму – це однофазні електротехнічні пристрої. Вони можуть з’єднуватися за схемою неповної зірки (два трансформатори) або повної зірки (три трансформатори). Схема неповної зірки застосовується, як заведено, в мережах з ізольованою нейтральною точкою, тобто в мережах 6...10 кВ; схема повної зірки – у мережах із уземленою чи компенсованою нейтраллю, а також в мережах з ізольованою нейтральною точкою, якщо є необхідність у вимірах струму в усіх фазах або це пов’язано з умовами роботи релейного захисту.

Трансформатори струму вибирають за класом точності, за схемою з’єднання однофазних трансформаторів струму та за номінальними параметрами (напругою та первинним струмом I_{1 ном} )

U_{1 ном} ≥ U_мережі I_{1 ном} ≥ I_роб

Якщо до трансформаторів струму приєднуються розрахункові лічильники електроенергії, то клас точності їх повинен бути не нижче 0,5. При виборі номінального струму перинної обмотки I_{1 ном} слід враховувати можливість перевантаження трансформаторів струму на 10–20 %.

Трансформатори струму перевіряються на динамічну стійкість до струмів короткого замикання (вбудовані та шинні трансформатори струму за цією умовою не перевіряються)

i_дин ≥ i_у або ·I_{1 ном} · к _дин ≥ i_у

де I_{1 ном} – номінальний струм первинної обмотки ТА;

i_дин – струм динамічної стійкості ТА;

к_дин – кратність струму динамічної стійкості;

i_у – розрахункове значення ударного струму.

Трансформатори струму перевіряються на термічну стійкість до струмів короткого замикання

I_т²· t_т ≥ В_к або (I_{1 ном} ·К_t)² ·t_т ≥ B_к

де К_t – кратність струму термічної стійкості.

Нарешті трансформатори струму перевіряються за умов роботи у заданому класі точності

z_{2 ном} ≥ z_{2 р}

де z_{2 ном} – номінальний опір вторинного кола ТА, що відповідає його роботі у заданому класі точності;

z_{2 р} – розрахунковий опір вторинного кола ТА.

Слід зауважити, що вибраний для даного ТА клас точності його роботи забезпечується при виконанні двох умов: z_{2 ном} ≥ z_{2 р} і якщо (I₁/ I_{1 ном})·100% знаходиться в діапазоні 100 – 120 % для класу точності до 1,0 включно.

Розрахунковий опір ТА z_2р складається з опору вимірювальних приладів z_прил, опору проводів z_пр і опору контактів z_к

z_{2 р} = z_прил + z_пр + z_к

Як звичайно, навантаження котушок приладів вказується у вольтах на ампери [B·A], тому опір приладів максимально завантаженої фази обчислюється за формулою

При кількості приладів, що приєднані до вторинної обмотки ТА, понад три приймають z_к = 0,1 Ом, при кількості три і менше z_к = 0,05 Ом. Максимальний опір проводів, які з’єднують ТА з приладами при роботі його в заданому класі точності

z_пр = z_{2 ном} - z_прил - z_к

Найменший переріз проводів, що задовольняє умові роботи ТА в потрібному класі точності, повинен бути

де ρ – питомий опір алюмінію, ρ = 0,028 Ом·мм²/м;

l_p – розрахункова довжина проводу.

Розрахункова довжина проводу для схеми повної зірки l_p = l, а для схеми неповної зірки l_p = · l (l – довжина траси). Переріз проводів, обчислений за останньою формулою, заокруглюється до найближчого більшого стандартного перерізу жил контрольних кабелів, а саме 1,5; 2,5; 4; 6; 10. Але ці кабелі повинні відповідати вимогам механічної стійкості (міцності). Через це переріз алюмінієвих проводів при наявності в колі лічильників має бути не меншим від 4 мм², а мідних проводів не меншим 2,5 мм². У разі відсутності лічильників найменшим перерізом за умовою механічної стійкості для мідних проводів може бути 1,5 мм², а для алюмінієвих – 2,5 мм².

Приклад

Вибрати трансформатори струму на лінії 10 кВ до споживача електроенергії з розрахунковою потужністю 3,5 МВА. За розрахунком струмів короткого замикання у місці встановлення трансформаторів струму: І_по=17,5 кА; і_у=44,7 кА; В_к=296,8кА²с. Довжина траси – 6м, питомий опір алюмінієвого проводу ρ=0,028 Ом·мм²/м. До трансформаторів струму приєднуються амперметр (S₂=0,5 ВА), лічильник активної енергії (S₂=2,5 ВА) та лічильник реактивної енергії (S₂=2,5 ВА).

Спочатку потрібно розрахувати робочий струм у лінії

I_роб = = = 202 А

Тепер за струмом та напругою вибираємо з додатка Ж два трансформатори струму: ТОЛ-10У2 U_{1 ном} = 10 кВ, I_{1 ном} = 200 А, I_{2 ном} =5 А, i_дин = 52 кА, I_т =8,75 кА, t_т =4 с, z_{2 ном} = 0,4 Ом (клас точності 0,5). Ці трансформатори струму з’єднаємо за схемою неповної зірки.

Перевіримо трансформатори на електродинамічну та термічну стійкість

i_дин = 52 кА > і_у=44,7 кА

I_т²· t_т = 8,75²·4=306,25 кА²с > В_к=296,8кА²с

Далі перевіримо трансформатор струму за вторинним навантаженням, для цього спочатку розрахуємо опір приладів

= = 0,22 Ом

Тому що приладів лише три приймаємо z_К = 0,05 Ом, тоді

z_пр = z_{2 ном} - z_прил - z_{к =} 0,4-0,22-0,05= 0,13 Ом

Визначаємо розрахунковий переріз алюмінієвих проводів

= = 2,25 мм²

Приймаємо контрольний кабель АКВРГ- 4,0 з алюмінієвими жилами.

Поиск по сайту: