- Правильный выбор трансформатора тока по ГОСТу
- Выбор номинальных параметров трансформаторов тока
- Схемы включения ТТ и формулы определения сопротивления по вторичке при различных видах КЗ
- Выбор ТТ для релейной защиты
- Выбор трансформаторов тока для цепей учета
- Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току
- Справочник для выбора трансформатора
Правильный выбор трансформатора тока по ГОСТу
Задача данной статьи дать начальные знания о том, как выбрать трансформатор тока для цепей учета или релейной защиты, а также родить вопросы, самостоятельное решение которых увеличит ваш инженерный навык.
В ходе подбора ТТ я буду ссылаться на два документа. ГОСТ-7746-2015 поможет в выборе стандартных значений токов, мощностей, напряжений, которые можно принимать для выбора ТТ. Данный ГОСТ действует на все электромеханические трансформаторы тока напряжением от 0,66кВ до 750кВ. Не распространяется стандарт на ТТ нулевой последовательности, лабораторные, суммирующие, блокирующие и насыщающие.
Кроме ГОСТа пригодится и ПУЭ, где обозначены требования к трансформаторам тока в цепях учета, даны рекомендации по выбору.
Выбор номинальных параметров трансформаторов тока
До определения номинальных параметров и их проверки на различные условия, необходимо выбрать тип ТТ, его схему и вариант исполнения. Общими, в любом случае, будут номинальные параметры. Разниться будут некоторые критерии выбора, о которых ниже.
1. Номинальное рабочее напряжение ТТ. Данная величина должна быть больше или равна номинальному напряжению электроустановки, где требуется установить трансформатор тока. Выбирается из стандартного ряда, кВ: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.
2. Далее, перед нами встает вопрос выбора первичного тока ТТ. Величина данного тока должна быть больше значения номинального тока электрооборудования, где монтируется ТТ, но с учетом перегрузочной способности.
Приведем пример из книги. Допустим у статора ТГ ток рабочий 5600А. Но мы не можем взять ТТ на 6000А, так как турбогенератор может работать с перегрузкой в 10%. Значит ток на генераторе будет 5600+560=6160. А это значение мы не замерим через ТТ на 6000А.
Выходит необходимо будет взять следующее значение из ряда токов по ГОСТу. Приведу этот ряд: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000. После 6000 идет 8000. Однако, некоторое электрооборудование не допускает работу с перегрузкой. И для него величина тока будет равна номинальному току.
Но на этом выбор первичного тока не заканчивается, так как дальше идет проверка на термическую и электродинамическую стойкость при коротких замыканиях.
2.1 Проверка первичного тока на термическую стойкость производится по формуле:
Данная проверка показывает, что ТТ выдержит определенную величину тока КЗ (IТ) на протяжении определенного промежутка времени (tt), и при этом температура ТТ не превысит допустимых норм. Или говоря короче, тепловое воздействие тока короткого замыкания.
iуд — ударный ток короткого замыкания
kу — ударный коэффициент, равный отношению ударного тока КЗ iуд к амплитуде периодической составляющей. При к.з. в установках выше 1кВ ударный коэффициент равен 1,8; при к.з. в ЭУ до 1кВ и некоторых других случаях — 1,3.
2.2 Проверка первичного тока на электродинамическую стойкость:
В данной проверке мы исследуем процесс, когда от большого тока короткого замыкания происходит динамический удар, который может вывести из строя ТТ.
Для большей наглядности сведем данные для проверки первичного тока ТТ в небольшую табличку.
3. Третьим пунктом у нас будет проверка трансформатора тока по мощности вторичной нагрузки. Здесь важно, чтобы выполнялось условие Sном>=Sнагр. То есть номинальная вторичная мощность ТТ должна быть больше расчетной вторичной нагрузки.
Вторичная нагрузка представляет собой сумму сопротивлений включенных последовательно приборов, реле, проводов и контактов умноженную на квадрат тока вторичной обмотки ТТ (5, 2 или 1А, в зависимости от типа).
Величину данного сопротивления можно определить теоретически, или же, если установка действующая, замерить сопротивление методом вольтметра-амперметра, или имеющимся омметром.
Сопротивление приборов (амперметров, вольтметров), реле (РТ-40 или современных), счетчиков можно выцепить из паспортов, которые поставляются с новым оборудованием, или же в интернете на сайте завода. Если в паспорте указано не сопротивление, а мощность, то на помощь придет известный факт — полное сопротивление реле равно потребляемой мощности деленной на квадрат тока, при котором задана мощность.
Схемы включения ТТ и формулы определения сопротивления по вторичке при различных видах КЗ
Не всегда приборы подключены последовательно и это может вызвать трудности при определении величины вторичной нагрузки. Ниже на рисунке приведены варианты подключения нескольких трансформаторов тока и значение Zнагр при разных видах коротких замыканий (1ф, 2ф, 3ф — однофазное, двухфазное, трехфазное).
rпер — переходное сопротивление контактов
rпр — сопротивление проводов определяется как длина отнесенная на произведение удельной проводимости и сечения провода. Удельная проводимость меди — 57, алюминия — 34,5.
Кроме вышеописанных существуют дополнительные требования для ТТ РЗА и цепей учета — проверка на соблюдение ПУЭ и ГОСТа.
Выбор ТТ для релейной защиты
Трансформаторы тока для цепей релейной защиты исполняются с классами точности 5Р и 10Р. Должно выполняться требование, что погрешность ТТ (токовая или полная) не должна превышать 10%. Для отдельных видов защит эти десять процентов должны обеспечиваться вплоть до максимальных токов короткого замыкания. В отдельных случаях погрешность может быть больше 10% и специальными мероприятиями необходимо обеспечить правильное срабатывание защит. Подробнее в ПУЭ вашего региона и справочниках. Эта тема имеет множество нюансов и уточнений. Требования ГОСТа приведены в таблице:
Хоть это и не самые высокие классы точности для нормальных режимов, но они и не должны быть такими, потому что РЗА работает в аварийных ситуациях, и задача релейки определить эту аварию (снижение напряжения, увеличение или уменьшение тока, частоты) и предотвратить — а для этого необходимо уметь измерить значение вне рабочего диапазона.
Выбор трансформаторов тока для цепей учета
К цепям учета подключаются трансформаторы тока класса не выше 0,5(S). Это обеспечивает бОльшую точность измерений. Однако, при возмущениях и авариях осциллограммы с цепей счетчиков могут показывать некорректные графики токов, напряжений (честное слово). Но это не страшно, так как эти аварии длятся недолго. Опаснее, если не соблюсти класс точности в цепях коммерческого учета, тогда за год набежит такая финансовая погрешность, что “мама не горюй”.
ТТ для учета могут иметь завышенные коэффициенты трансформации, но есть уточнение: при максимальной загрузке присоединения, вторичный ток трансформатора тока должен быть не менее 40% от максимального тока счетчика, а при минимальной — не менее 5%. Это требование п.1.5.17 ПУЭ7 допускается при завышенном коэффициенте трансформации. И уже на этом этапе можно запутаться, посчитав это требование как обязательное при проверке.
По требованиям же ГОСТ значение вторичной нагрузки для классов точности до единицы включительно должно находиться в диапазоне 25-100% от номинального значения.
Диапазоны по первичному и вторичному токам для разных классов точности должны соответствовать данным таблицы ниже:
Исходя из вышеописанного можно составить таблицу для выбора коэффициента ТТ по мощности. Однако, если с вторичкой требования почти везде 25-100, то по первичке проверка может быть от 1% первичного тока до пяти, плюс проверка погрешностей. Поэтому тут одной таблицей сыт не будешь.
Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току
Пройдемся по столбцам: первый столбец это возможная полная мощность нагрузки в кВА (от 5 до 1000). Затем идут три столбца значений токов, соответствующих этим мощностям для трех классов напряжений — 0,4; 6,3; 10,5. И последние три столбца — это разброс возможных коэффициентов трансформаторов тока. Данные коэффициенты проверены по следующим условиям:
- при 100%-ой нагрузке вторичный ток меньше 5А (ток счетчика) и больше 40% от 5А
- при 25%-ой нагрузке вторичный ток больше 5% от 5А
Я рекомендую, если Вы расчетчик или студент, сделать свою табличку. А если Вы попали сюда случайно, то за Вас эти расчеты должны делать такие как мы — инженеры, электрики =)
К сведению тех, кто варится в теме. В последнее время заводы-изготовители предлагают следующую услугу: вы рассчитываете необходимые вам параметра тт, а они по этим параметрам создают модель и производят. Это выгодно, когда при выборе приходится варьировать коэффициент трансформации, длину проводов, что приводит и к удорожанию схемы и увеличению погрешностей. Некоторые изготовители даже пишут, что не сильно и дороже выходит, чем просто серийное производство, но выигрыш очевиден. Интересно, может кто сталкивался с подобным на практике.
Вот так выглядят основные моменты выбора трансформаторов тока. После выбора и монтажа, перед включением, наступает самый ответственный момент, а именно пусковые испытания и измерения.
Источник
Справочник для выбора трансформатора
Трансформаторы малой мощности
Степень защиты: IP 20
Климатическое исполнение: У
ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МАСЛЯНЫЕ
режим работы — продолжительный;
установка — стационарная на открытом воздухе или вентилируемых помещениях;
высота установки над уровнем моря — не более 1000 метров;
климатическое исполнение — У (умеренный климат), температура окружающего воздуха от -45° до +40°C , при этом среднесуточная температура воздуха не более +30°C;
относительная влажность воздуха — 80% при температуре +20°C;
номинальная частота — 50Гц.
Трансформаторы допускают систематические и аварийные перегрузки. Значение и продолжительность нагрузок и аварийных перегрузок по ГОСТ 14209-85.
ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МАСЛЯНЫЕ ТИПА ТМ
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40°C.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из медного провода.
ТМ-160 — 630 кВА
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40°C.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из медного провода.
4,7
ТМ-1000 — 6300 кВА
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40°C.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
ТМ 1000 кВА, напряжение 6 — 35 кВ
2609
ТМ 1600 кВА, напряжение 6 — 35 кВ
ТМ 2500 кВА, напряжение 10 — 35 кВ
ТМ 4000 кВА, напряжение 10 — 35 кВ
ТМ 6300 кВА, напряжение 10 — 35 кВ
Трехфазные масляные трансформаторы в гофрированных баках герметичного исполнения (ТМГ) мощностью от 25 до 1000 кВА напряжения до 35 кВ.
Гофрированные баки обеспечивают необходимую поверхность охлаждения без применения съемных охладителей, что значительно увеличивает надежность трансформаторов. Перед запуском в серийное производство гофрированные баки подвергаются механическим испытаниям на цикличность (10000 циклов на воздействие максимального и минимального давлений) для подтверждения их ресурса работы на расчетный срок службы трансформатора 25 лет.
Трансформаторы ТМГ изготавливаются в герметичном исполнении, их внутренний объем не имеет сообщения с окружающей средой. Трансформаторы полностью заполнены трансформаторным маслом. Расширитель и воздушная или газовая «подушка» у этих трансформаторов отсутствуют. Это значительно улучшает условия работы масла, исключает его увлажнение, окисление и шламообразование. Трансформаторное масло перед заливкой в трансформатор дегазируется. Благодаря этому масло своих свойств практически не меняет в течение всего срока службы трансформаторов, поэтому производить отбор пробы масла не требуется. Трансформаторы ТМГ практически не требуют расходов на предпусковые работы и на обслуживание в эксплуатации, не нуждаются в профилактических ремонтах и ревизиях в течение всего срока эксплуатации. Для контроля полноты заполнения бака маслом трансформаторы ТМГ снабжаются поплавковым маслоуказателем, расположенным на крышке.
Внутренний объем трансформаторов ТМ имеет сообщение с окружающей средой, температурные изменения объема масла, происходящие во время эксплуатации, компенсируются за счет объема расширителя. Для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях уровня масла, расширитель снабжается воздухоосушителем.
Трансформаторы ТМГ и ТМ имеют повышенную электрическую прочность изоляции вследствие применения при их заливке маслом глубокого вакуума, который полностью обеспечивает удаление воздуха из обмоток и изоляционных деталей активной части.
Фиксация положений переключателя ответвлений обмоток ВН, позволяющего регулировать напряжение ступенями по 2,5% в диапазоне ±5%, осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным в приводе внутри бака трансформатора, а также дополнительным фиксатором, расположенным в металлической рукоятке привода.
Ко дну бака приварены пластины или швеллеры, имеющие отверстия для крепления трансформатора на фундаменте. На швеллерах, в трансформаторах мощностью 160 кВА и выше, по заказу потребителя, устанавливаются переставные транспортные ролики, позволяющие производить продольное или поперечное перемещение трансформатора. В нижней части бака имеются узел заземления и сливная пробка.
вкл. масло)
Трансформаторы силовые масляные типа ТМН
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40 градусов Цельсия.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МАСЛЯНЫЕ ТИПА ТМФ
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40 градусов Цельсия.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МАСЛЯНЫЕ ТИПА ТМЖ
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40 градусов Цельсия.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МАСЛЯНЫЕ ТИПА ТМЗ
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40 градусов Цельсия.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
Трансформаторы силовые масляные типа ТМПН
Изготавливают для регионов с холодным климатом с перепадом температур от -60 до +40 градусов Цельсия.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из алюминиевого провода.
Трансформаторы масляные однофазные типа ОМ
Т рансформаторы масляные однофазные с естественным масляным охлаждением, с регулированием напряжения без возбуждения (ПБВ), с диапазоном регулирования 2х2,5%, включаемые в сеть переменного тока частотой 50 Гц, предназначены для питания аппаратуры сигнализации и автоблокировки железных дорог, а также для питания других потребителей электроэнергии.
Изготавливают для регионов с умеренным климатом с перепадом температур от -45 до +40°С.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из медного провода.
6; 10
ОМП-10 кВА
Трансформаторы понижающие типа ТСЗИ
Условия эксплуатации —
высота установки над уровнем моря до 2000 м. При высоте свыше 1000 м номинальная мощность снижается на 2,5% на каждые 500 м;
размещение в пространстве — вертикальное;
по условиям установки на месте работы трансформаторы относятся к стационарным.
Трансфороматоры понижающие типа ОСМ1
Срок службы — не менее 25 лет.
Трансформатор понижающий типа ОСОВ-0,25-ОМ5
Применяется в шахтах, неопасных по газу и пыли, в других производствах для питания ламп местного освещения и электроинструмента. Соответствуют техническим условиям ТУ16-517.701-73.
Срок службы — не менее 12 лет.
Трансформаторы понижающие типа ОСВМ
Предназначен для питания различной электроаппаратуры в промышленных электроустановках
общего назначения.
Срок службы — не менее 25 лет.
Предназначены для передачи сигнала измерит . информации измерительным приборам в установках переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением до 0,66 кВ включительно.
Трансформаторы класса точности 0,2; 0,5S; 0,5 применяются в схемах учета для расчета с потребителями, класса 1 — в схемах измерения.
Трансформаторы рассчитаны для эксплуатации в климатическом исполнении «У», работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, категория размещения 3 по ГОСТ 15150.
Трансформаторы тока опорные типа Т-0,66 и шинные типа ТШ-0,66
Трансформаторы понижающие типа ТСЗИ
Условия эксплуатации —
высота установки над уровнем моря до 2000 м. При высоте свыше 1000 м номинальная мощность снижается на 2,5% на каждые 500 м;
размещение в пространстве — вертикальное;
по условиям установки на месте работы трансформаторы относятся к стационарным.
Трансформаторы сухие малой мощности (однофазные)
Источник