4.5. Выбор измерительных трансформаторов тока 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 I_{1 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 к_д – кратность динамической устойчивости по каталогу; I_{1 ном} − номинальный ток первичной обмотки; I_дин – ток динамической стойкости по каталогу.

2. На термическую устойчивость:

, (4.18)

где В_к – тепловой импульс; к_t – кратность термической устойчивости по каталогу; t_t – время термической устойчивости по каталогу. Если для трансформатора тока в справочнике указан ток I_t, 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; z_{2 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 (r_приб) и переходного сопротивления контактов (r_конт):

. (4.21)

Сопротивление приборов определяется по выражению

, (4.22)

где S_приб – мощность, потребляемая приборами; I_{2 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 r_пров, можно определить сечение соединительных проводов:

, (4.25)

где ρ – удельное сопротивление материала провода. Для алюминиевых проводов ρ_ал = 0,0283 Ом·мм²/м; медных – ρ_м = 0,0175 Ом·мм²/м (для подстанций с высшим напряжением 220 кВ и выше); l_расч – 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
1	2	3	4	5
1	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.
2	Трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора	ВН СН НН	Амперметр Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии То же	То же
3	Синхронного компенсатора	Статор Ротор	Амперметр, вольтметр, варметр с двусторонней шкалой, счетчики реактивной энергии со стопорами Амперметр, вольтметр	−