1. Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 В и 100/ В, и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Условия выбора трансформаторов напряжения

1.По напряжению установки:

2.По вторичной нагрузке

В правой части неравенства S_2НОМ это номинальная мощность одного трёхфазного трансформатора напряжения или суммарная номинальная мощность группы из 2-х или 3-х однофазных трансформаторов напряжения. Три трансформатора напряжения, соединенных в звезду, имеют суммарную номинальную мощность равную 3* S_2НОМ . Где S_2НОМ - номинальная мощность одного однофазного трансформатора напряжения. Пример подсчета вторичной нагрузки приведен в табл.8. Если вторичная нагрузка трансформатора напряжения мала, то чтобы трансформатор напряжения сохранял заявленный класс точности необходимо использовать добавочные (нагрузочные) сопротивления.

Выбор других трансформаторов напряжения подстанции проводится аналогично. Примеры выбора трансформаторов напряжения приведены в таблицах П. 5. и П.6.

Примеры выбора электроаппаратов

Пример выбора высоковольтного выключателя.

Выключатель должен быть установлен в цепи силового автотрансформатора в качестве вводного выключателя распределительного устройства 10 кВ. Максимальная мощность, передаваемая по этой цепи составляет 8 МВА. Значение сверхпереходного тока КЗ ( . В рассматриваемой цепи периодическую составляющую тока КЗ можно считать неизменяющейся в течение всего процесса отключения цепи. Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ . с

Предполагаем к установке выключатель ВВ/TEL-10-20/1000. Его основные параметры приведены в таблице 1.

Основные технические характеристики выключателя ВВ/TEL-10-20/1000. Таблица 1.

UНОМ кВ	IНОМ А	IНОМ.ОТКЛ кА	βН %	iДИН кА	IДИН кА	iВКЛ кА	IВКЛ кА	IТЕР кА	tТЕР с	tС.В. с	tОТКЛ.В. с
10	1000	20	30	51	20	51	20	20	3	0,045	0,055

Проверка:

1.По напряжению установки:

2.По длительному току.

где – максимальная мощность нагрузки на КРУН 10 кВ

3.1.На симметричный ток отключения по условию:

3.2.Возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ определено по рекомендациям в [2].

Так как , поэтому проведем проверку отключающей способности по полному току КЗ:

Условие не соблюдается, выберем выключатель на большие значения номинального тока и тока отключения.

Рассматриваем возможность установки выключателя ВВ/TEL-10-25/1600. Технические параметры представлены в таблице 2.

Основные технические характеристики выключателя ВВ/TEL-10-25/1600 Таблица 2.

.

UНОМ кВ	IНОМ А	IНОМ.ОТКЛ кА	βН %	iДИН кА	IДИН кА	iВКЛ кА	IВКЛ кА	IТЕР кА	tТЕР с	tС.В. с	tОТКЛ.В. с
10	1600	25	40	64	25	64	25	25	3	0,045	0,055

Проверка:

1.По напряжению установки:

2.По длительному току.

3.1.На симметричный ток отключения по условию:

3.2.Возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

Проводим проверку отключающей способности по полному току КЗ:

кА

кА

. Условие выполняется

4.По включающей способности:

5.На электродинамическую стойкость

6.На термическую стойкость

Так как , то условие проверки следующее:

,

Выбираемый в примере выключатель проходит по условиям проверки. Результаты выбора выключателей в цепях условной подстанции представлены в таблице П.1.

Пример выбора Разъединителя.

Рассмотрим пример выбора разъединителей в цепи автотрансформатора в ОРУ 330 кВ условной подстанции. Значение максимального тока подключенного к ОРУ автотрансформатора равно 968,4 А. Значение сверхпереходного тока КЗ в цепи аппарата 7,392 кА. Время уставки основной релейной защиты принято равным 0,1с. Величина постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ . В том же ОРУ, что и выбираемый разъединитель установлены выключатели ВГБ-330. Полное время отключения этих выключателей составляет 0,055 с. Основные технические параметры разъединителя представлены в таблице 3.

Основные технические характеристики разъединителя РГ-330. Таблица 3.

UНОМ кВ	IНОМ А	iПР.С кА	IТЕР кА	tТЕР с
330	3150	160	63	2

Проверим разъединители по следующим условиям:

1.По напряжению установки:

2.По току:

3.По электродинамической стойкости:

4.По термической стойкости:

где полное время отключения КЗ равно:

Время действия основных защит принимается по исходным данным.

Так как , то условие проверки следующее:

,

Выбранный разъединитель проходит по всем условиям.

Аналогичным образом выбираем разъединители и в других цепях подстанции. Результаты выбора представлены в таблице П.1.

Пример выбора трансформатора тока.

Рассмотрим пример выбора трансформаторов тока ТВ-220, установленных во вводных выключателях ВГБУ-220 (присоединение АТ-1 и АТ-3). Значение максимального тока подключенного к ОРУ автотрансформатора равно 797,7 А. Время действия основной защиты присоединения Значение сверхпереходного тока КЗ в цепи аппарата I_П0= 9,154 кА. Величина постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ . Полное время отключения выключателя ВГБ-220 t_ОТКЛ.В=0,055 с. Основные технические характеристики трансформатора тока ТВ-220 приведены в таблице 4.

Основные технические характеристики трансформатора тока ТВ-220. Таблица 4.

UНОМ кВ	I1НОМ А	I2НОМ А	iДИН кА	IТЕР кА	tТЕР с	Z2НОМ Ом
220	1000	5	102	50	3	0,8

Проверяем выбранный трансформатор тока:

1.По напряжению установки:

2.По первичному номинальному току:

3.На электродинамическую стойкость:

Примечание. Проверка встроенных трансформаторов тока на динамическую стойкость обычно не проводится. Ее необходимо выполнять для отдельно стоящих (выносных) трансформаторов тока.

4.На термическую стойкость:

где полное время отключения КЗ равно:

где время действия основных защит

Так как , то условие проверки следующее:

,

5.По вторичной нагрузке:

Вторичная нагрузка трансформатора тока представлена в табл. 5

Мощность приборов, подключенных к наиболее загруженной фазе, составляет 0,6 ВА.

Сопротивление приборов определяется по выражению:

Сопротивление контактов принимаем равным 0,1 Ом, т.к. число приборов больше трех [2]. Чтобы трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо выдерживать условие:

Нагрузка трансформатора тока ТВ-220, присоединение АТ-1 (АТ-3) 220 кВ . Таблица 5.

Прибор	Тип прибора	Потребляемая мощность токоизмерительными приборами, В∙А, в фазах
		A	B	C
Амперметр	СА3020-5	−	0,6	−
Ваттметр с двухсторонней шкалой	СР3020	0,07	−	0,07
Варметр с двухсторонней шкалой	СР3020	0,07	−	0,07
Счетчик активной и реактивной энергии с учетом в двух направлениях	Меркурий 230 ART	0,1	−	0,1
Итого:		0,24	0,6	0,24

Чтобы трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо выдерживать условие:

откуда максимально допустимое сопротивление проводов:

Для 220 кВ и выше применяем провода с медными жилами (p=0,0175 Ом∙мм²/м). Длину соединительных проводов (l) от трансформатора тока до приборов принимаем равной 85м [2]. Включение приборов в полную звезду. Если считать загрузку трансформаторов тока разных фаз примерно одинаковой (Кнесимм=1), то , тогда сечение

Применяем контрольный кабель с медными жилами сечением 2,5 мм­­² (по условию прочности не менее 2,5 мм­­²), исходя из принятого значения, уточняем сопротивление проводов:

Тогда

Если учесть несимметрию во вторичных цепях трансформатора тока, приняв значение Кнесимм равным 1,5,то Z₂ больше Z_2НОМ. В этом случае необходим провод сечением 4 мм².

Следовательно, трансформатор тока ТВ-220 удовлетворяет всем условиям и будет работать в требуемом классе точности 0,5S. Распределение приборов и вторичная нагрузка других трансформаторов тока представлены в таблице П.3. Значения расчетных и каталожных величин приведены в таблице П.4.

Пример выбора трансформатора напряжения.

Рассмотрим выбор трансформаторов напряжения (TV), устанавливаемых на линиях 330 кВ.

Согласно требованиям ПУЭ, предъявляемым к измерительным трансформаторам напряжения, которые подключаются к воздушным линиям 330 кВ и выше, их следует устанавливать два. Один из них емкостной, а другой индуктивный. В примере выбираем емкостные антирезонансные трансформаторы напряжения типа СРА-362 (класс точности 0,5S), производства компании ABB. Данные трансформаторы напряжения считаются одними из самых распространенных и безопасных масляных трансформаторов в мире. Изоляция – бумага, синтетическое и минеральное масло. Перечень подключаемых к аппарату измерительных приборов их мощности (характеристики), а также подсчет суммарной вторичной нагрузки приведены в Таблице 6.

Проверка выбранного TV производится по следующим параметрам:

1. По напряжению установки:

2. По вторичной нагрузке

Допустимая нагрузка одного трансформатора напряжения в классе точности 0,5S равна . Три трансформатора напряжения, соединенных в звезду имеют мощность . Как и для трансформаторов тока предусмотрена установка современных щитовых приборов.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения в цепи линии 330 кВ Таблица 6.

Прибор	Тип	S одной обмотки, В∙А	Число обмоток	Число приборов	Полная потребляемая мощность, В∙А
Ваттметр с двухсторонней шкалой	СР3020	0,1	2	1	0,2
Варметр с двухсторонней шкалой	СР3020	0,1	2	1	0,2
Фиксирующий прибор	ФИП	3	1	1	3
Счетчик активной энергии	Меркурий 231 AT	7,5	2	1	15
Датчик (преобразователь) активной и реактивной мощности	E-849	5	‒	1	5
Итого					23,4

Общая нагрузка на трансформатор напряжения составит:

Таким образом, трансформатор напряжения СРА-362 будет работать в выбранном классе точности 0,5S. Заметим, что если вторичная нагрузка трансформатора напряжения мала, то чтобы трансформатор напряжения сохранял заявленный класс точности необходимо использовать добавочные (нагрузочные) сопротивления.

Выбор трансформаторов напряжения на других местах подстанции проводится аналогично. Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения представлена в таблице П. 5. Результаты выбора трансформаторов напряжения приведены в таблице П.6.

Литература

1. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков, В.В. Жуков, Ю.П. Кузнецов. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / МЭИ (ТУ); 1998.

2. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. - Москва: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с. ил.