книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

Выбор трансформаторов тока по их основным электрическим пара­ метрам производится исходя из следующих условий:

его малости и принимая для упрощения вместо геометрической суммы сопротивлений их арифметическую сумму, можно получить

S 2 52 ( 2 п р и б - ) - Гпров ~Ь гкон)-

Сопротивление контактов принимают обычно равным 0,1 Ом на все контакты цепи, 2 п р и 0 известно по данным приборов, сопротивление проводов определяется их сечением, материалом и расстоянием между трансформаторами тока и приборами.

Трансформаторы тока имеют большое число исполнений: проход­ ные и опорные (по способу монтажа), одновитковые и многовитковые (по числу витков первичной обмотки), катушечные и шинные (по способу выполнения первичной обмотки), для внутренней и наруж­ ной установки, встроенные в ввод выключателя или силового транс­ форматора и др.

Проходные трансформаторы тока могут снабжаться одной или двумя вторичными обмотками (каждая из которых имеет отдельный

матора ТПФМ-10 на 10 кВ и общий вид катушечного трансформатора тока для внутренней установки.

Трансформаторы напряжения

По принципу устройства и конструкции трансформаторы напря­ жения (рис. 2.15) не отличаются от силовых трансформаторов неболь­ шой мощности. Будучи нагруженными на вторичной стороне прибо­ рами с обмотками, имеющими большое сопротивление, трансформа­ торы напряжения нормально работают в режиме, близком к холос­ тому ходу.

Ток в первичной обмотке трансформаторов напряжения зави­ сит от нагрузки вторичной цепи, процесс намагничивания такой же, как и в обычном силовом трансформаторе. Трансформаторы напря­ жения обычно изготовляют с такими числами витков w1 и w2 обмоток, чтобы при номинальном первичном напряжении вторичное линейное напряжение составляло 100 В (фазное/100 j / З В).

Отношение первичного номинального напряжения Z7lH ко вторич­ ному U2H представляет собой номинальный коэффициент трансфор­ мации Кн.

В трансформаторах напряжения возникает погрешность напряже­ ния (в процентах)

мощностью и номинальным первичным напряжением согласно ГОСТ

Различают номинальную 5 2 н и максимальную S 2 m a x мощности трансформаторов напряжения. При нагрузке вторичной цепи, не пре­ вышающей номинальной мощности, трансформатор работает с погреш­ ностями, не выходящими за пределы, которые соответствуют его классу точности. Номинальная мощность трансформатора напряже­ ния при данном классе точности соответствует нагрузке с коэффи­ циентом мощности, равным 0,8.

Максимальная мощность характеризует допускаемую длитель­ ную нагрузку трансформатора по условиям нагрева и лежит вне вся­ ких классов точности. Чем больше нагрузка трансформатора напря­ жения &2> т е м больше его режим отклоняется от режима холостого хода, тем больше потери напряжения в первичной и вторичной об­ мотках, больше погрешности, меньше вторичное напряжение.

Например, трансформатор напряжением НОМ-6 6000/100 В.рабо­ тает в классе точности 0,5 при мощности 50 ВА, в классе 1,0 — при 75 ВА и в классе 3,0 — при 200 ВА. Максимальная же мощность этого трансформатора 400 ВА. Трансформатор напряжения необходи­ мого класса точности и конструктивного исполнения выбирают по следующим электрическим величинам, его характеризующим: номи­ нальное первичное напряжение UlH и соответствующий ему

коэффициент трансформации UlHJ100; номинальная мощность S2H. Условия выбора: 1,15С/1н ^ UpaC; 5 2 н ^ <52. При определении S2 учи­ тываются только нагрузки приборов. Потерями в соединительных проводах пренебрегают, так как протекающий в них ток очень мал.

-то-

N1 ' Si?

1 -—253-] •

!

1

-ш±зо-

- В20±30 -

S

В СССР выпускаются однофазные трансформаторы напряжения на все стандартные напряжения от 0,5 до 500 кВ включительно и трехфазные на напряжения от 0,5 до 20 кВ, причем на напряжения до 20 кВ трансформаторы изготавливают для внутренней установки, а свыше 20 кВ — для наружной установки.

На напряжения 0,5 кВ трансформаторы напряжения выпускаются сухие с обмотками из изолированного провода, пропитанного асфаль­ товым лаком, а для более высоких напряжений — масляные (рис. 2.16, о, б).

§11. ШИННЫЕ КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ

В закрытых распределительных устройствах в качестве токоведу­ щих частей, соединяющих между собой аппараты главных цепей высокого напряжения, и в качестве сборных шин применяются неизо­ лированные токоведущие проводники прямоугольного, круглого или профильного сечения. Преимущественное применение находят плос­ кие алюминиевые шины. При токах нагрузки до 300 —400 А исполь­ зуются и стальные шины.

Наибольшие размеры алюминиевых плоских шин, применяемых в закрытых распределительных устройствах, 120 X 10 мм. В тех случаях, когда одной полосы по условиям токовой нагрузки недоста­ точно, применяются двух- и трехполосные шины, в частности алюми­ ниевые шины — при токе, большем 2070 А.

В распределительных устройствах, размещенных на открытом воздухе, ошиновку выполняют из многопроволочных гибких сталеалюминиевых проводов. Их закрепляют таким же образом, как на линиях электропередачи. Если открытое РУ расположено на море или на берегу не далее 1,5 км от моря, то для ошиновки применяются медные провода. Если по конструктивным соображениям в отдельных элементах открытого РУ необходимо выполнить жесткую ошиновку, ее делают из стальных или алюминиевых труб с креплением на опор­ ных изоляторах.

При выборе шин по условию нагрева длительным рабочим током руководствуются, таблицами длительных нагрузок, составленными исходя из допустимой температуры нагрева 70° С и температуры окру­ жающего воздуха 25° С. Шины проверяют на нагрев при протека­ нии тока короткого замыкания по формуле (1.33), а механические силы, действующие при к. з., определяют по формуле (1.35).

§12. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И ИХ ВЫБОР

На рассматриваемых здесь подстанциях применяются силовые понижающие трансформаторы 110/35; 110/6; 35/6; 35/0,4—0,525—0,69; 6 — 10/0,4—0,525—0,69 кВ. Мощности этих трансформаторов колеб­ лются в пределах от нескольких киловольт-ампер до десятков мега­ вольт-ампер, число типов и конструкций этих трансформаторов ве­ лико.

Наибольшее распространение при всех напряжениях и мощностях имеют трехфазные масляные трансформаторы. Для мощностей до 1600 кВА и первичных напряжений 6—10 кВ используются также сухие трансформаторы с воздушным охлаждением, предназначенные для внутренней установки.

Для силовых трехфазных трансформаторов мощностью от 10 кВА в настоящее время принята шкала с шагом 1,6, т. е. номинальные мощности в кВА составляют: 10-10"; 16-10"; 25-10"; 40 • 10"; 63 • 10", где п изменяется от 0 до 3. Таким образом, нижний предел номиналь­ ной мощности равен 10, а верхний — 63 000 кВА.

Современный понизительный трехфазный трансформатор мощно­ стью 250 кВА для первичных напряжений 6—10 кВ с естественным , масляным охлаждением показан на рис. 2.17.

Сухие трансформаторы вследствие отсутствия в них масла яв­ ляются пожаробезопасными и могут устанавливаться в цехах про­ мышленных предприятий, общественных зданиях и т. п.

Силовые трансформаторы характеризуют следующие электрические величины: но­ минальная мощность Sn; пе­ регрузочная способность; вы­

от времени года. Если выбрать номинальную мощность трансформа­ тора, равную максимуму суточного графика нагрузки, то трансформа­ тор не будет использован полностью, так как длительное время будет недогружен. Поэтому для трансформатора допускаются длительные систематические . перегрузки, определяемые в зависимости от гра­ фика нагрузки и недогрузки трансформаторов в летнее время.

Предварительно мощность трансформаторов выбирают в соответ­ ствии с расчетной нагрузкой (1.8) и с учетом допустимых длительных перегрузок. При окончательном выборе мощности и числа работа­ ющих трансформаторов должны быть учтены экономические факторы: работа их с наименьшими потерями энергии, т. е. с наибольшим к. п. д., когда потери холостого хода равны потерям короткого замыкания.

Резервирование трансформаторов на рассматриваемых подстан­ циях осуществляется вторым трансформатором, если подстанции питают потребителей первой или второй категорий (например, ЦП, ГПП нефтепромыслов). Мощность каждого из двух трансформаторов выбирают с таким расчетом, чтобы при выходе из строя одного из них второй мог нести нагрузку всех потребителей первой и второй кате­ горий, перегружаясь в допустимых пределах (потребители третьей категории могут быть обесточены).

Для потребителей второй и третьей категорий часто применяются однотрансформаторные подстанции с общим складским резервом транс­ форматоров. Однотрансформаторные подстанции, в частности, при­ меняются на промыслах для питания глубиннонасосных установок с резервированием путем устройства перемычек между магистралями, питающимися от разных подстанций. При однотрансформаторных подстанциях с магистральной схемой распределения энергии мощ­ ность каждого из трансформаторов двух соседних подстанций может выбираться с таким расчетом, как было указано для двухтрансформаторных подстанций. В этом случае обеспечивается резервирование питания всех присоединенных потребителей.

Первичные электрические реле имеют воспринимающую часть, непосредственно включаемую в защищаемую цепь. Обмотки их гро­ моздки, так как должны быть рассчитаны на рабочий ток и напряже­ ние защищаемой цепи. Эти реле не обеспечивают точной работы и практически в установках с напряжением выше 1000 В не приме­ няются.

Во вторичных электрических реле воспринимающая часть вклю­ чается через измерительные трансформаторы. На этих реле строят рассматриваемые здесь виды защит.

Для питания вспомогательных реле в схемах защиты, отключа­ ющих катушек выключателей, цепей автоматики, сигнализации, дистанционного управления пользуются постоянным или перемен­ ным оперативным током. В качестве источника постоянного оператив­ ного тока применяются аккумуляторные батареи напряжением 110, 220 и 24 В. Высокая стоимость и необходимость квалифицированного обслуживания батарей делает применение их нежелательным.

Вустановках на напряжения б, 10j и 35 кВ в СССР широко используется переменный оперативный ток, источником которого служат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и транс­ форматор собственных нужд.

Трансформаторы тока служат для питания защит от к. з. и пере­ грузок, когда ток возрастает и возрастает напряжение на зажимах трансформаторов тока, трансформаторы напряжения и собственных нужд — для питания защит от ненормальных режимов, при которых сохраняется близкое к нормальному напряжение.

Вкачестве источника оперативного тока применяются и конденса­ торы, предварительно заряженные от сети переменного тока через выпрямительное устройство. Предварительно заряженные конденса­ торы могут быть применены для питания защит от всех видов повре­ ждений и ненормальных режимов.

Врассматриваемых установках наиболее широко применяются максимальные токовые защиты и защиты от замыканий на землю. Для крупных трансформаторов применяют также дифференциальные

игазовые защиты и для крупных двигателей — дифференциальные защиты и защиты от понижения напряжения.

Максимальные токовые защиты

Максимальная токовая защита срабатывает при увеличении тока в защищаемой цепи сверх установленного значения. Она осуще­ ствляется при помощи максимальных токовых реле косвенного дей­ ствия и с применением реле прямого действия, встроенных в привод выключателя. В первом случае защита может быть более совер­ шенной.

Наименьший ток в реле, при котором оно срабатывает, называется током срабатывания / с р . Наибольший ток в реле, при котором срабо­ тавшее реле возвращается в исходное положение, называется током

возврата / в о з . Отношение тока возврата к току срабатывания назы­ вается коэффициентом возврата реле

По характеристике зависимости времени действия максимальных токовых защит от тока различают три вида этих защит (рис. 2. і9):

с независимой харак­ теристикой (время дей­ ствия остается постоян­ ным при любой силе тока в воспринимающей части реле, превыша-

ток срабатыва-

токах уменьшается с ростом силы тока, а при больших — не зависит от тока).

Наиболее распространены максимальные токовые защиты с неза­ висимой и ограниченно-зависимой характеристиками.

Основным реле косвенного действия защиты с независимой харак­ теристикой является электромагнитное токовое реле мгновенного действия. Конструкция современного токового реле РТ-40 показана на рис. 2.20.

Магнитная система реле состоит из стального сердечника 1 и по­ воротного стального якоря 2, связанного с осью 3, на которой поме­ щен подвижный контакт 4, замыкающий неподвижные контакты 5 при срабатывании реле.

Противодействующий момент создается пружиной 6, предвари­ тельное натяжение которой изменяется рукояткой 7, чем регулируется уставка тока срабатывания.