5.1.2. Выбор трансформаторов напряжения и тока

Трансформатор напряжения (TV) – трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичное напряжение практически пропорционально первичному напряжению и при правильном включении совпадает по фазе.

Трансформаторы напряжения служат для понижения напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и приборы релейной защиты и автоматики. Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерений на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы их измерения. Обмотки реле, включаемые через трансформаторы напряжения, также, как правило, имеют стандартное исполнение.

Трансформаторы напряжения выбираются:

• по напряжению установки;

• по конструкции и схеме соединения обмоток;

• по классу точности;

• по назначению;

• по вторичной нагрузке:

,

где – номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА;- нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединённых к трансформатору напряжения, ВА:

К шинам 220 кВ подключаются 2 автотрансформатора связи и 2 линии связи с системой.

Допустимо ваттметры и варметры с двусторонней шкалой заменять на приборы с односторонней шкалой (при этом их количество возрастает в два раза).

Подключим по одному трансформатору напряжения на каждую из шин и разнесем равномерно приборы между измерительными трансформаторами. Тогда для одного трансформатора напряжения получим следующий перечень приборов

Таблица 14. Измерительные приборы, подключаемые к трансформатору напряжения

Прибор	Тип	одной обмотки, ВА	Число обмоток			Число приборов	Общая
							, Вт		, вар
ВЛ 220 кВ (2 линии/1TV)
Ваттметр	Д-335	1.5	2	1	0	4	12		0
Варметр	Д-335	1.5	2	1	0	4	12		0
Счетчик активной энергии	Меркурий 233	2	2	0,5	0,866	2	4		6,928
Датчик активной мощности	Е-829	10	-	1	0	2	20		-
Датчик реактивной мощности	Е-830	10	-	1	0	2	20		-
Фиксатор тока и напряжения импульсного действия	ФИП	3	1	1	0	2	6		0
Сборные шины (2 шт./2TV)
а) показывающие
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2		0
б) регистрирующие
Вольтметр	Н-344	10	1	1	0	1	10		0
Ваттметр	Н-395	10	2	1	0	1	20
Частотомер	Н-397	7	1	1	0	1	7
Сумма:								113		6,928
								113,212 ВА

Таблица 15. Параметры трансформаторов напряжения

Тип	Номинальное напряжение обмоток, кВ				Номинальная мощность ВА в классах точности						Максимальная мощность ВА
	первичной	вторичной основной №1	вторичной дополнительной №2
				0,2		0,5	1	3
НКФ-220-58	220/√3	100	100	-		400	600	1200	2000

Проверяем условие :

.

Номинальную мощность трансформатора напряжения умножаем на 3, так как для однофазных трансформаторов напряжения, соединенных в звезду, следует брать суммарную мощность всех трех фаз. Таким образом, трансформатор способен работать в классе точности 0,5 при данной вторичной нагрузке.

По [18] на электростанциях и подстанциях для вторичных цепей следует применять контрольные кабели с алюминиевыми жилами из полутвердого алюминия. Контрольные кабели с медными жилами следует применять во вторичных цепях:

1) электростанций с генераторами мощностью более 100 МВт, при этом для вторичной коммутации и освещения объектов химводоочистки, очистных, инженерно-бытовых и вспомогательных сооружений, механических мастерских и пусковых котельных следует применять контрольные кабели с алюминиевыми жилами;

2) подстанций с высшим напряжением 330 кВ и выше, а также подстанций, включаемых в межсистемные транзитные линии электропередачи;

3) дифференциальных защит шин и устройств резервирования отказа выключателей 110-220 кВ, а также средств системной противоаварийной автоматики;

4) технологических защит тепловых электростанций;

5) с рабочим напряжением не выше 60 В при диаметре жил кабелей и проводов до 1 мм;

6) размещаемых во взрывоопасных зонах классов В-1 и В-1а электростанций и подстанций.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами примем кабель КВВГ (с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) с сечением жил 2,5 мм²(по условию механической прочности из [18] сечение должно быть минимум 4 мм²для алюминиевых жил и 2,5 мм²для медных жил, поскольку подключены счетчики). В ПУЭ также отдельно оговариваются случаи применения кабелей меньшего сечения (1,5 мм²– для меди, 2,5 мм²– для алюминия).

Выполним проверку по потерям напряжения.

По [18] для цепей напряжения потери напряжения от трансформатора напряжения при условии включения всех защит и приборов должны составлять:

• до расчетных счетчиков и измерительных преобразователей мощности, используемых для ввода информации в вычислительные устройства, — не более 0,5%;

• до расчетных счетчиков межсистемных линий электропередачи — не более 0,25%;

• до счетчиков технического учета — не более 1,5%;

• до щитовых приборов и датчиков мощности, используемых для всех видов измерений, — не более 1,5%;

• до панелей защиты и автоматики — не более 3% .

При совместном питании указанных нагрузок по общим жилам их сечение должно быть выбрано по минимальной из допустимых норм потери напряжения.

Расчётный ток во вторичной цепи при условии равномерной загрузки фаз:

.

Определяем сопротивление кабелей:

,

где:

- удельное сопротивление меди;

- длина кабеля по [15], стр. 170.

Потеря напряжения:

.

Получили величину потери напряжения больше , что не удовлетворяет требованиям ПУЭ для подключения счётчиков.

Тогда увеличим сечение кабеля до 4 мм²:

;

.

Полученная потеря напряжения удовлетворяет требованием ПУЭ.

Так как трансформатор напряжения НКФ-220-58 удовлетворяет всем требованиям, то принимаем его к установке вместе с кабелем КВВГ сечением 4 мм².

На термическую и электродинамическую стойкость трансформаторы напряжения не проверяются.

Трансформатор тока – трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении совпадает по фазе. Трансформатор тока (TA) применяют при измерении больших токов, когда непосредственное включение приборов на полный ток электрической цепи невозможно. В этом случае измеряемый ток с помощью ТА понижают до значений, соответствующих шкале прибора.

При выборе трансформаторов тока на напряжение 220 кВ будем ориентироваться на продукцию отечественных производителей, поскольку параметры современного электрооборудования, производимого у нас в стране, не уступают параметрам зарубежных разработок, зато его стоимость существенно ниже. Кроме того, обратную связь с производителем в случае приобретения отечественного оборудования наладить проще, что значительно сокращает сроки ремонта и упрощает эксплуатацию.

Для элегазовых колонковых выключателях ВГТ примем трансформаторы тока ТФЗМ-220-У1

Таблица 16. Номинальные параметры трансформаторов тока ТФЗМ-220-У1

, кВ	Номинальный ток, А			Номинальная нагрузка в классе точности 0,2S, ВА		Ток электродинамической стойкости, мгновенное значение, кА		Термическая стойкость
	первичный	вторичный	Допустимый ток, кА/допустимое время, с
220	600	1	30		101		40/1

Таблица 17. Выбор трансформаторов тока на ОРУ 220 кВ

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по трансформатору тока ТФЗМ-220У1
	(рассчитывается ниже)

По [23], стр. 277-282 состав приборов будет следующим:

Таблица 18. Измерительные приборы, подключаемые к трансформатору тока

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фазы, ВА
		А		В		С
Амперметр	Э-377	0,1		0,1		0,1
Ваттметр	Д-335	0,5		-		0.5
Варметр	Д-304	0,5		-		0.5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 233	0,1		-		0.1
Сумма:			1,2		0,1	1,2

Согласно тому же источнику амперметры ставятся во все три фазы, поэтому соединяем трансформаторы тока в полную звезду. Таким образом, наиболее нагруженными оказались фазы A и С, поэтому расчет будем вести по ним.

По [17], стр. 170 длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов для РУ 220 кВ принимается равной 100 м.

Выразим номинальную вторичную нагрузку в омах:

.

Сопротивление приборов:

.

Тогда сопротивление проводов:

,

где при количестве приборов более 3.

По [18] провода с медными жилами применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций.

Рассмотрим кабель с медными жилами, длиной 100 м. Схема соединения трансформаторов тока, как указывалось ранее, - полная звезда, поэтому .

.

Принимаем кабель КВВГ (с медными жилами, с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) сечением 2,5 мм²из условия механической прочности. Делаем проверку:

.

, что меньше номинальной вторичной нагрузке трансформатора тока в 30 Ом.

Таким образом, трансформатор тока ТФЗМ-220-У1 проходит по всем параметрам и принимается к установке на ОРУ 220 кВ.