Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Трансформаторы тока выбираются по условиям:

U_Н.ТА U_УСТ;

I₁_Н.ТА I_{НОМ.ЦЕПИ};

Выбор трансформаторов тока

В цепи блочного трансформатора на ОРУ–220 кВ

1. 220кВ = 220кВ;

2. 1000А > 577А.

Выбираем трансформатор тока ТОГ–220–II–I–У1. производства ОАО “Запорожский завод высоковольтной аппаратуры”. Опорный газонаполненный трансформатор тока, предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительный приборам, устройствам защиты и управления в установках переменного тока, частоты 50 Гц.

Выбранный трансформатор тока проверяем:

1. На электродинамическую устойчивость

161 кА > 22, 9 кА

2. На термическую устойчивость

В _К.РАСЧ В _К.ДОП.

11907 кА²с > 32, 17 кА²с

3. На вторичную нагрузку

Z _2НОМ Z_2РАСЧ

Так как индуктивное сопротивление приборов очень мало, то будем считать что Z₂ r₂

Тогда r_2НОМ r_2РАСЧ

r_2НОМ – допустимая вторичная нагрузка;

r_2РАСЧ – расчетное сопротивление приборов и проводов во вторичной обмотке.

r_2РАСЧ = r_2ПРИБ + r_{2КОНТАКТ} + r_{2ПРОВОД}, (9.1)

где r_2ПРИБ – сопротивление приборов, подключенных ко вторичной обмотке; r_{2КОНТАКТ} – сопротивление контактов во вторичной обмотке; r_{2ПРОВОД}– сопротивление проводов.

Таблица 9.1 – Вторичная нагрузка трансформатора тока

Наименование	Тип прибора	Потребляемая мощность, ВА
Амперметр	Э–390	0, 5

, (9.2)

где – суммарная мощность, потребляемая приборами;

I_{2Н, ТА} – номинальный ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора тока.

I_{2Н, ТА}= 5 А

r_{2КОНТАКТ} =0, 05 Ом, так как число приборов меньше трех

r_{2ПРОВОД} = r_2НОМ – r_2ПРИБ – r_{2КОНТАКТ}

, (9.3)

где S_2Н – номинальная вторичная нагрузка, ВА.

r_{2ПРОВОД} = 1, 2 – 0, 02 – 0, 05 = 1, 13 Ом

Определим сечение провода:

, (9.4)

где l _РАСЧ – расчетная длина провода. Для РУ–220кВ l _РАСЧ = 75-100м. Принимаем l _РАСЧ = 100 м.

– удельное сопротивление провода. Для проводов с медными жилами

Округляем до S_ПРОВОД = 2, 5 мм². По условию прочности сечение не должно быть меньше 2, 5 мм² для медных жил (ПУЭ, п.3.4.4).

Выбрав S _ПРОВОД, уточним r _ПРОВОД:

(9.5)

Тогда r_2РАСЧ =0, 02+0, 05+0, 7=0, 77 Ом.

1, 2 Ом > 0, 77Ом

Выбираем кабель КВВГ–2, 5мм². Контрольный кабель, изоляция-поливинилхлорид, материал оболочки – ПВХ пластик, отсутствие защитного покрова.

В цепи шиносоединительного и обходного выключателей выбираем трансформатор тока ТГФ-220 У3.

Выбор трансформатора в цепи ТСН не производится, т.к. он встроен в КРУ.

Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются по условиям:

1. U₁_Н.Т_V U_НОМ

2. S₂_НОМ._TV S₂_РАСЧ

9.2.1 Выбор трансформаторов напряжения на ОРУ–220 кВ

Для определения S_2РАСЧсоставляем таблицу.

Таблица 9.2 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Наименование цепи	Наименование прибора	Тип прибора	Потреб. мощность, ВА	Кол-во катушек	Кол-во приборов	S_2РАСЧ
Сборные шины высшего напряжения 220 кВ	Вольтметр	Э-390
Регистрирующие приборы
Частотомер Вольтметр Суммирующий ваттметр	Н-397 Н-344 Н-348
Приборы синхронизации
Частотомер Вольтметр Синхроноскоп	Э-373 Э-335 Э-327	-			-
Осциллограф
Цепь обходного выключателя	Ваттметр Варметр Фикс. прибор Счетчик P Счетчик Q	Д-355 Д-304 ФИП ЦЭ 6805 ЦЭ 6811	2, 5

Продолжение таблицы 9.2 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения на ОРУ–220кВ

Наименование цепи	Наименование прибора	Тип прибора	Потреб. мощность, ВА	Кол-во катушек	Кол-во приборов	S₂_РАСЧ
Линия 220кВ	Ваттметр Варметр Фикс. прибор Счетчик P Счетчик Q	Д-335 Д-305 ФИП ЦЭ 6805 ЦЭ 6811	1, 5 2, 5

S_2РАСЧ = 150 ВА. Выбираем трансформатор CPA 230

1. 230 кВ 220 кВ

2. 600 ВА 150 ВА

Устанавливаем по одному на каждую систему шин.

9.2.2 Выбор трансформаторов напряжения на ГРУ–10 кВ

Для определения S_2РАСЧ составляем таблицу.

Таблица 9.3 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Наименование цепи	Наименование прибора	Тип прибора	Потреб. мощность, ВА	Кол-во катушек	Кол-во приборов	S₂_РАСЧ
Линия 10 кВ	Счетчик P Счетчик Q	ЦЭ 6805 ЦЭ 6811	2, 5
Секции шин генератор. напряжения	Регистрирующие приборы
Частотомер Вольтметр	Н-397 Н-344
Приборы синхронизации
Синхроноскоп Частотомер Вольтметр	Э-327 Э-373 Э-378	–			–

Продолжение таблицы 9.3 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Наименование цепи	Наименование прибора	Тип прибора	Потреб. мощность, ВА	Кол-во катушек	Кол-во приборов	S₂_РАСЧ
	Вольтметр для измерения междуфаз. U Вольтметр для измерения 3-х фаз. U	Э-390 Э-390
Трансформатор связи (НН)	Ваттметр Варметр	Д-390 Д-305

S_2РАСЧ = 104 ВА.

Выбираем трансформатор СРА 230

1. 230 кВ 220 кВ

2. 600 ВА 104 ВА

Устанавливаем по одному на каждую секцию.

Выбор токоведущих частей

Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводами разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки.

10.1 Выбор сборных шин и ошиновки на ОРУ–220 кВ

В РУ–220 кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами АС.

Сечение гибких шин и токопроводов выбирается по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, то есть по току наиболее мощного присоединения (в данном случае по блочному трансформатору ТДЦ–250000/220).

I_{НОРМ.ЦЕПИ} = I_MAX_.ЦЕПИ = 577 А

Выбираем для ОРУ–220кВ сталеалюминевые провода марки АС-240/32. Принимаем два провода.

q = 2 · 240 = 480 мм²;

d = 2 · 21, 6 = 43, 2 мм²;

I_ДОП =2·605 = 1210 А;

Радиус провода r₀ = 2, 16 см;

Расстояние между фазами D=600 см. Фазы расположены горизонтально.

Проверка провода производится по следующим условиям:

1. По допустимому току

I_MAX I_ДОП

577 А < 1210 А.

2. Проверка на термическую стойкость при КЗ не производится (так как провода находятся вне помещения).

3. На электродинамическую стойкость не проверяем, так как

I_П0 = 8, 58 кА < 20 кА

4. Проверка по условиям коронирования

Определяем начальную критическую напряженность:

(10.1)

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, m = 0, 82 [1, стр.191];

r₀ – радиус провода, см

Определяем напряженность вокруг провода:

, (10.2)

где U=1, 1·U_НОМ – линейное напряжение, кВ;

- коэффициент, учитывающий число проводов n в фазе;

r_Э – эквивалентный радиус расщепленных проводов

, а = 20 см [1, стр.192 табл.4.5].

При горизонтальном расположении фаз

D_C_Р=1, 26∙ D (10.3)

Условие проверки:

1, 07 Е 0, 9 Е₀

1, 07 15, 6 0, 9 32

16, 7 кВ/см < 28, 8 кВ/см.

10.2 Выбор комплектного токопровода в цепи генератора на ГРУ

Выбираем комплектный пофазно экранированный токопровод ТЭНЕ-СЭЩ-20-6300-300 УХЛ1. Токопровод с компенсированным внешним электромагнитным полем предназначен для электрических соединений на электрических станциях, в цепях трехфазного тока частотой 50 Гц турбогенераторов мощностью до 1200 МВт с силовыми повышающими трансформаторами СН, преобразовательными трансформаторами и трансформаторами тиристорного возбуждения генераторов. Производство ОАО “Электрощит”

U_Н = 20 кВ;

I_Н = 6, 3 кА;

I_ЭЛ.ДИН = 300 кА;

I_Т= 120 кА при t_Т = 3с.

Проверяем токопровод по условиям:

1. I_НОМ I_MAX

6, 3 кА > 4, 55 кА

2. I_ЭЛ.ДИН > i_УД

300 кА > 174, 7 кА

10.3 Выбор комплектного токопровода в цепи блочного генератора 200 МВт

Выбираем комплектный пофазно - экранированный токопровод ТЭНЕ-20-10000 300 УХЛ1 производства ОАО “Электрощит”.

U_Н = 20 кВ;

I_Н= 10 кА;

I_ЭЛ.ДИН= 300кА;

I_Т= 120кА при t_Т= 3с

Проверяем токопровод по условиям:

1. I_НОМ I_MAX

10 кА > 9, 64 кА

2. I_ЭЛ.ДИН > i_УД

300кА> 262, 5 кА

Между турбинным отделением и ГРУ и соединением от ГРУ до выводов трансформатора связи выбираем токопровод ТЭНЕ-СЭЩ-20-10000 300 УХЛ1 производства ОАО “Электрощит”.

10.5 Выбор сборных шин на ГРУ

В закрытых РУ 6–10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются (ПУЭ, п.1.3.28), поэтому выбор сечения шин производим по допустимому току.

I_MAX I_ДОП

Наибольший ток в цепи сборных шин:

Принимаем шины коробчатого сечения 2 (125 55 6, 5)мм² и сечением 2 1370 мм², I_{ДОП.НОМ}= 4640А.

Принимаем среднемесячную температуру наиболее жаркого месяца равной 30⁰С. Поправочный коэффициент на температуру воздуха (30⁰С) равен 0, 94, тогда

I_ДОП = 0, 94 4640 = 4362 А, что меньше I_MAX.

Поэтому выбираем шины 2 (150 67 7) мм² и сечением 2 1785 мм².

I_ДОП = 0, 94 5650 = 5311А > I_MAX.

Предполагаем, что сборные шины будут расположены в вершинах прямоугольного треугольника. Расстояние между фазами a_X = a_Y = 0, 8м, l = 2 м. [1, стр.176].

Проверяем шины по условиям:

1. На термическую стойкость

q _MIN q

q _MIN – минимальное сечение по термической стойкости;

q – выбранное сечение.

, (10.4)

где t_ОТКЛ= 4с для цепей генераторов мощностью 60МВт и более

где С₁=91 для шин из алюминия АД/Н [1, стр.141, табл.3.16]

< 2 1785 мм²

Шины термически стойки так как q_MIN< q=3570 мм²

2. На механическую прочность

Расчет производим без учета колебательного процесса, так как шины коробчатого профиля обладают большим моментом инерции. Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления W_y_0-_y₀=167 см³. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формулу принимаем по таблице 4.3 [1, стр.185].

Напряжение в материале шин от взаимодействия между фазами:

(10.5)