Выбор трансформаторов напряжения и тока. Трансформатор напряжения (TV) – трансформатор, в котором при нормальных условиях

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 15Следующая ⇒

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
Варметр	Д-335	1.5
Счетчик активной энергии	Меркурий 233			0, 5	0, 866			6, 928
Датчик активной мощности	Е-829		-					-
Датчик реактивной мощности	Е-830		-					-
Фиксатор тока и напряжения импульсного действия	ФИП
Сборные шины (2 шт./2TV)
а) показывающие
Вольтметр	Э-335
б) регистрирующие
Вольтметр	Н-344
Ваттметр	Н-395
Частотомер	Н-397
Сумма:		6, 928
113, 212 ВА

Трансформаторы напряжения имеют каскадную конструкцию (кроме 110 кВ) и состоят из отдельных ступеней в фарфоровых корпусах. Каждая ступень имеет обособленную маслянную систему с многообъемным маслянным затвором. Объем масла в затворе обеспечивает отсутствие прорыва воздуха через затвор при суточных колебаниях температуры.

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
НКФ-110-58	110/√ 3		100/3	-
НКФ-220-58	220/√ 3			-

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 мм² для алюминиевых жил и 2, 5 мм² для 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.

Таблица 16. Номинальные параметры трансформаторов тока ТФЗМ220-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
					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 мм² из условия механической прочности. Делаем проверку:

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

Таким образом, трансформатор тока ТФЗМ220-У1 проходит по всем параметрам и принимается к установке на ОРУ 220 кВ.

Выбор токоведущих частей

Ошиновку РУ 35-750 кВ выполняют гибкими проводами, закрепляемыми на опорах с помощью натяжных гирлянд изоляторов. Для этих целей обычно используют сталеалюминевые провода тех же марок, что и для линий электропередачи.

Для соединения выводов мощных генераторов с повышающими силовыми трансформаторами в настоящее время применяются комплектные пофазно-экранированные токопроводы (КЭТ), каждая фаза которых заключена в защитный металлический (алюминиевый) кожух. Согласно [18] применение экранированных токопроводов обязательно для всех генераторов мощностью 160 МВт и выше. Рекомендуется применять КЭТ в пределах машинного зала и для генераторов 60-100 МВт, а на открытом пространстве – в том случае, если повышающий трансформатор удален от машинного зала не более чем на 15 м. При больших расстояниях на открытом пространстве рекомендуется применять гибкие шинопроводы.

Согласно [18] проверке по экономической плотности тока не подлежат:

· сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;

· ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

· сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;

· проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;

· сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при наибольшем рабочем токе на шинах, равному току наиболее мощного присоединения. В нашем случае это ток в цепи линии .

Выбираем провод марки АС-240/32 с длительно допустимым током .

Проверку выбранного сечения по термическому действию тока КЗ не производим, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Проверку шин на схлестывание согласно [18] не производим, так как .

Проверим выбранный провод по условиям коронирования.

Коронный разряд возникает при максимальном значении начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см:

где:

m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0, 82);

r₀ – радиус провода, см.

Тогда:

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода:

где D_ср – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз, см.

Наименьшее расстояние между проводами разных фаз при напряжении 220 кВ D = 300 см. При горизонтальном расположении фаз . Тогда:

В формуле выше напряжение было принято равным 242 кВ, так как на шинах электростанции поддерживается напряжение на 10% выше номинального.

При горизонтальном расположении проводов напряженность на среднем проводе примерно на 7% больше величин E и E₀.

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0, 9E₀.

Условие отсутствия короны можно записать:

;

Условие не выполняется. Выбираем провод АС-300/66 и повторяем расчёт:

;

Таким образом, выбираем провод АС-300/39, поскольку при таком сечении провода корона не образуется.

Аналогичным образом выберем гибкий токопровод для автотрансформаторов связи с ОРУ 220 кВ:

Выбираем провода АС-330/30. Проверяем их по допустимому току:

;

(одновременный отказ одного автотрансформатора и питание механизмов собственных нужд блока от РТСН маловероятны);

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒