И напряжения
Трансформаторы тока и напряжения служат для подключения измерительных приборов и устройств релейной защиты.
Трансформаторы тока выбирают:
1. По напряжению, формула (4.1).
2. По току
. (4.15)
Номинальный ток первичной обмотки I1 ном должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешности.
3. По конструкции и классу точности.
Если к трансформаторам тока подключаются приборы денежного расчета (счетчики), то трансформатор должен работать в классе точности 0,5.
Трансформаторы тока проверяют:
1. На электродинамическую устойчивость:
, (4.16)
(4.17)
где кд – кратность динамической устойчивости по каталогу; I1 ном − номинальный ток первичной обмотки; Iдин – ток динамической стойкости по каталогу.
2. На термическую устойчивость:
, (4.18)
где Вк – тепловой импульс; кt – кратность термической устойчивости по каталогу; tt – время термической устойчивости по каталогу. Если для трансформатора тока в справочнике указан ток It, проверку осуществляют по формуле (4.9).
3. На класс точности.
Проверка состоит в выборе сечений соединительных проводов приборов с трансформаторами тока такими, чтобы суммарная нагрузка вторичной обмотки трансформатора не превышала допустимую в выбранном классе точности:
, (4.19)
где z2 – вторичная нагрузка трансформатора тока; z2 ном – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.
Индуктивное сопротивление токовых цепей несоизмеримо меньше активного, поэтому им пренебрегают, т. е.,
. (4.20)
Вторичная нагрузка r2 состоит из сопротивления приборов (rприб) и переходного сопротивления контактов (rконт):
. (4.21)
Сопротивление приборов определяется по выражению
, (4.22)
где Sприб – мощность, потребляемая приборами; I2 ном – вторичный номинальный ток трансформатора тока (1 или 5 А).
Сопротивление контактов принимается 0,05 Ом при двух-трех приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.
Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие
, (4.23)
отсюда 
. (4.24)
Зная rпров, можно определить сечение соединительных проводов:
, (4.25)
где ρ – удельное сопротивление материала провода. Для алюминиевых проводов ρал = 0,0283 Ом·мм2/м; медных – ρм = 0,0175 Ом·мм2/м (для подстанций с высшим напряжением 220 кВ и выше); lрасч– расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора тока. Возможные схемы соединения трансформаторов тока приведены на рис. 4.1.
|
| а б в |
| Рис. 4.1. Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и приборов: а – включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду; в – включение в полную звезду |
Фактическое расстояние l от приборов до трансформаторов тока зависит от напряжения электроустановки и местных условий. Ориентировочно при учебном проектировании его можно принять следующим: а) линии 330−500 кВ – 150−175 м; б) линии 110 кВ – 75−100 м; в) линии 35 кВ – 60−75 м; г) линии 6−10 кВ – 4−6 м. Для подстанций указанные длины снижают на 15−20 % [7].
Перечень приборов, устанавливаемых на подстанции в зависимости от напряжения и типов линий, приведен в табл. 4.1, технические данные приборов приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.1
Контрольно-измерительные приборы на подстанциях
| № п/п | Цепь | Место установки приборов | Перечень приборов | Примечания |
| Понижающего двухобмоточного трансформатора | ВН НН | − Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии | 1. Ваттметр – только для трансформаторов 110 кВ и выше. 2. Варметр – только для трансформаторов 220 кВ и выше. 3. Если поток мощности через трансформатор может меняться, то устанавливаются ваттметры и варметры с двусторонней шкалой и два счетчика со стопорами. 4. На трансформаторах с расщепленной обмоткой НН, а также на присоединенных к шинам 6−10 кВ через сдвоенный реактор приборы устанавливаются в каждой цепи НН. | |
| Трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора | ВН СН НН | Амперметр Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии То же | То же | |
| Синхронного компенсатора | Статор Ротор | Амперметр, вольтметр, варметр с двусторонней шкалой, счетчики реактивной энергии со стопорами Амперметр, вольтметр | − |
Продолжение табл. 4.1
| Сборных шин 6, 10, 35 кВ | На каждой секции или системе шин | Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трехфазных напряжений | На транзитной подстанции на шинах 35 кВ устанавливается регистрирующий вольтметр, если шины подстанции являются контрольными точками по напряжению в системе | |
| Сборных шин 110−220 кВ | То же | Вольметр с переключателем на три междуфазных напряжения и регистрирующий вольтметр; осциллограф на транзитных подстанциях, фиксирующий прибор U0 | То же | |
| Сборных шин 330 кВ и выше | То же | То же, что и по п.5, и регистрирующий частотомер | На подстанции, где требуется точная ручная синхронизация, устанавливается колонка синхронизации | |
| Секционного, шиносоединительного выключателей | − | Амперметр | − | |
| Обходного выключателя | − | Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, расчетные счетчики и фиксирующий прибор | − | |
| Трансформатора собственных нужд | ВН НН | − Амперметр, расчетный счетчик активной энергии | − | |
| Дугогасительного реактора | - | Регистрирующий амперметр | − |
Окончание табл. 4.1
| Линии 6−10 кВ | − | Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии для линий, 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 | То же | |||
| Линии 110−220 кВ | − | Амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на тупиковых потребительских линиях | 1. Для линий с пофазным управлением устанавливаются три амперметра. 2. На линиях с двусторонним питанием ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, два счетчика активной энергии со стопорами | |||
| Линии 330−750 кВ | − | Амперметр в каждой фазе, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, осциллограф, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, датчики активной и реактивной мощности | На линиях межсистемной связи устанавливаются счетчики активной энергии со стопорами | |||
Таблица 4.2
Щитовые электроизмерительные приборы
| Прибор | Тип | Потребляемая мощность/число катушек | cosφ | sinφ | |
| напряжения | тока | ||||
| Амперметр | Э351 | − | 0,5/1 | ||
| Э350 | − | 0,5/1 | |||
| Э377 | − | 0,1/1 | |||
| Вольтметр | Э350 | 3/1 | − | ||
| Э351 | 3/1 | − | |||
| Э377 | 2/1 | − | |||
| Ваттметр | Д365 | 1,5/2 | 0,5/2 | ||
| Варметр | Д365 | 1,5/2 | 0,5/2 | ||
| Счетчик активной энергии | И680 | 2,3/2 | 2,5/2 | 0,38 | 0,925 |
| Счетчик реактивной энергии | И673 | 2,3/2 | 2,5/2 | 0,38 | 0,925 |
Трансформаторы напряжения выбирают:
1. По напряжению, формула (4.1).
2. По конструкции и классу точности. При подключении к трансформаторам напряжения счетчиков они должны работать в классе точности 0,5.
Трансформаторы напряжения проверяют:
на класс точности
, (4.26)
где S2 ном – номинальная мощность трансформатора в выбранном классе точности, при этом следует иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора; S2 – нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, В·А.
Вторичную нагрузку трансформаторов напряжения определяют по формуле
, (4.27)
где ∑Рприб,∑Qприб,∑Sприб – суммарная активная, реактивная и полная мощность присоединенных приборов, соответственно.
При подсчете вторичной нагрузки трансформатора напряжения надо помнить, что к нему подключаются катушки напряжения не только приборов, устанавливаемых на сборных шинах подстанции, но и всех отходящих от одной секции сборных шин линий.
На электродинамическую устойчивость трансформаторы напряжения не проверяют.