6. Расчетная проверка трансформаторов тока

Все трансформаторы тока, предназначенные для питания токовых цепей устройств релейной защиты от к.з., должны обеспечивать точную работу измерительных органов токовых и дистанционных защит и не допускать излишних срабатываний дифференциальных защит при к.з. вне защищаемой зоны. Для этого погрешность трансформаторов тока не должна превышать 10%.

Проверка трансформаторов тока на допустимую погрешность, установ-ленного для питания защиты кабельной линии 6 кВ (раздел 4).

Предельная допустимая кратность:

где I_1расч. = 1,1∙I_сз = 1,1∙1364,67 = 1501,14 А.

I_сз = 1364,67 А (для МТЗ)

Трансформатор тока ТПЛ-10К (600/5) с коэффициентом трансформации:

n_т = 600/5 (U_н = 10 кВ; I_н = 600 А).

Допустимое значение сопротивления нагрузки при этом Z_н.доп = 0,8 Ом.

Наибольшая фактическая расчетная нагрузка ТТ для схемы неполной звезды равна:

Z_н.расч = 2∙R_пр + Z_р + R_пер

где S = 10 кВА для реле РТ – 80 и I_с.р = 9А;

R_пер – переходное сопротивление на контакторах.

Z_н.расч = 2∙0,18 + 0,124 + 0,1 = 0,584 Ом.

Фактическое расчетное значение сопротивления нагрузки (0,584 Ом) меньше допустимого (0,8 Ом), и, следовательно, погрешность трансформатора тока менее 10%.

7. Оперативный ток в цепях защиты и автоматики

Системы оперативного постоянного тока. В качестве источника независимого постоянного оперативного тока служит аккумуля­торная батарея, преимуществом которой яв­ляется независимое и устойчивое напря­жение. К основным недостаткам систем оперативного постоянного тока относятся следующие:

1) удорожание стоимости сооружения подстанции за счет аккумулятор-ной бата­реи и сооружения для нее специального отапливаемого помещения;

2) необходимость ухода за батареей;

наличие разветвленной сети постоян­ного тока, затруднительность отыскания в ней замыканий на землю, возможность ложных отключений из-за появления об­ходных цепей, двойных замыканий на землю.

Системы оперативного переменного тока. В качестве источ­ника оперативного переменного тока слу­жат трансформаторы собственных нужд подстанций, трансформаторы тока и напряжения. К основным преимуществам пере­менного и выпрямленного оперативного то­ка перед постоянным оператив-ным током относятся следующие:

1) отсутствие отдельного независимого источника питания для управ-ления, сигна­лизации, релейной защиты и автоматики, что снижает стоимость установки и эксплу­атационные расходы;

2) отсутствие общей электрически свя­занной сети оперативного тока, что снижа­ет капитальные затраты и повышает на­дежность работы установки; исключаются ложные действия защиты и автоматики;

3) возможность применения схем с ре­ле прямого действия для максимальных и дифференциальных защит, которые явля­ются наиболее распространенными, особен­но в распределительных схемах электро­снабжения напряжением 3-35 кВ и других устройств защиты и автоматики.

Рисунок 8 – Схема питания цепей оперативного тока от трансформатора собственных нужд подстанции 6/35 кВ.

Схемы питания от трансформаторов собственных нужд переменным оператив­ным током могут быть рекомендованы к применению для понизительных подстан­ций 35/6-10 кВ и для подстанций 110 кВ с двухобмоточными или трехобмоточными трансформаторами без выключателей на стороне высшего напряжения. Место под­ключения трансформаторов собственных нужд и их количество в общем случае оп­ределяются схемой электрических соедине­ний подстанций, числом и мощностью уста­новленных силовых трансформаторов и ре­жимом их работы, количеством питающих линии и другими факторами, вытекающими из конкретных условий работы подстанции.

Принципиальная схема питания цепей оперативного тока от силовых трансформа­торов собственных нужд для подстанций 6-35 кВ приведена на рисунке 8. Для под­станций 110 кВ с трехобмоточными транс­форматорами при наличии линий 35—6 кВ, связанных с источниками питания, может быть рекомендована та же схема.

Рисунок 9 - Схема питания переменным оперативным током на подстанции 110-35/10-6 кВ при отсутствии постоянно подключенных источников на стороне низшего или среднего напряжения.

При отсутствии постоянно подключен­ных источников питания на стороне средне­го или низшего напряжений рекомендуется схема подключения трансформаторов соб­ственного расхода к выводам силовых трансформаторов до выключателя 6-10 кВ. Схема питания переменным оперативным током на подстанции 110/35/6 кВ при от­сутствии связи с указанными источниками питания представлена на рисунке 9. На подстанциях 110 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения при пользо­вании оперативным переменным током ко­личество устанавливаемых трансформато­ров собственных нужд, как правило, долж­но быть не менее двух.

Схемы питания цепей оперативного то­ка от трансформаторов напряжения к ши­рокому использованию не рекомендуются в связи с малой мощностью трансформато­ров напряжения и отличием их напряжения от напряжения аппаратуры управления, сигнализации и автоматики. Исключением являются трансформаторы напряжения 110 кВ и выше, которые обладают доста­точной мощностью для питания оператив­ных цепей. Схемы питания цепей оператив­ного тока от трансформаторов тока приме­няются в основном только для выключате­лей, снабженных приводами типов КАМ, ПРБА, ПГМ, ППМ и т.д., в которые встроены отключающие катушки или реле прямого действия.

Постоянный ток для питания оперативных цепей релейной защиты и автоматики мо­жет быть получен путем выпрямления пе­ременного тока полупроводниковыми и другими выпрямителями. В этом случае сохраняются преимущества постоянного то­ка, заключающиеся в применении более совершенной в конструктивном отношении релейной и другой аппаратуры, и отпадает потребность в аккумуляторной батарее как источнике постоянного тока.

Основным недостатком выпрямителей как источника оперативного постоянного тока является зависимость выпрямленного тока от наличия и величины напряжения переменного тока на входе выпрямителя.

Питание выпрямительных устройств (блоки питания) от цепей напряжения пе­ременного тока трансформаторов напряже­ния или шин низкого напряжения силовых трансформаторов собственных нужд обес­печивает действие защиты при поврежде­ниях, не вызывающих общего снижения на­пряжения на шинах подстанции. Так, на­пример, надежно обеспечивается работа га­зовой защиты. Питание цепей оперативного тока от цепей трансформаторов тока обес­печивается надежно при наличии сверхто­ков, возникающих в следствие к. з. Здесь следует отметить, что как раз в это время цепи оперативного тока, питающиеся от трансформаторов напряжения и шин низ­кого напряжения силовых трансформато­ров, не обеспечивают работы защиты по причине резкого снижения напряжения.

В этом случае надежно работают такие виды защит, как максимальная токовая за­щита, токовая отсечка, продольная диффе­ренциальная защита и т. п.

Питание оперативных цепей напряже­ния и тока совместно обеспечивает их ра­боту при действиях защиты во всех случаях и при различных видах повреждений. Вви­ду небольшой мощности блоков питания, при необходимости обеспечить включение выключателей дополнительно устанавлива­ются конденсаторы, которые, разряжаясь в момент включения выключателя, действуя совместно с блоком питания, обеспечивают включение выключателей.