Проверка трансформаторов тока на термическую и динамическую стойкость

Обновлено: 24.09.2022

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:

Формула проверки первичного тока ТТ на термическую устойчивость

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:

Формула проверки первичного тока ТТ на динамическую устойчивость

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.

выбор первичного тока трансформатора тока по термической и электродинамической устойчивости

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).

формулы определения сопротивления по низкой стороне ТТ при различных схемах подключения

zр - сопротивление реле

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:

значения погрешностей ТТ для цепей РЗА по ГОСТ-7746-2015

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:

значения погрешностей ТТ для цепей учета и измерения по ГОСТ-7746-2015

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

предварительная таблица выбора ТТ по мощности

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.

Пример выбора трансформатора тока 10 кВ

1 июля 2016 k-igor

Теория теорией, а практика совсем другое. В этой статье я поделюсь своим опытом выбора трансформатора тока 10 кВ. Думаю, многие из вас узнают для себя что-то новенькое, т.к. в каталогах данной информации я не встречал, и приходилось общаться с производителями трансформаторов тока.

По трансформаторам тока у меня имеется несколько статьей:

Эта статья далась мне очень тяжело. Я ее несколько раз переписывал, находил ошибки перед самой публикацией, даже были мысли не публиковать на блоге. Но, все-таки решил написать про особенности ТТ с разными коэффициентами трансформации, поскольку найти что-нибудь по этой теме очень трудно.

В одном из последних проектов мне нужно было запроектировать трансформаторную подстанцию на 160 кВА и подвести к ней питающую линию 10 кВ. В ячейке КРУ на РП 10 кВ нужно было выбрать трансформаторы тока.

Изначально я думал, что коммерческий учет будет все-таки на стороне 0,4 кВ, но в энергосбыте сказали, что граница разграничения ответственности будет по линии 10 кВ. В связи с этим, трансформаторы тока следует выбирать как для коммерческого учета.

Основная сложность заключается в том, что при такой мощности силового трансформатора ток в линии очень маленький, всего около 10 А.

Если следовать требованиям ПУЭ, то для учета нужно ставить ТТ с обмоткой 20/5:

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

Сперва у меня был заложен трехобмоточный ТОЛ с обмотками 400/5, т.к. на другие ячейки поставлялись ТТ с такими обмотками. Как оказалось, обмотки ТТ могут иметь разные коэффициенты трансформации. В каталогах об этом не пишут.

Я запросил информацию у нескольких производителей и торгашей по поводу возможных коэффициентов трансформации у ТТ. Большинство ответило, что соотношение обмоток защитная/измерительная должно быть 2. Т.е. если защитная обмотка 400А, то измерительная – 200А.

Затем я узнал, кто будет поставлять ТТ в мое КРУ. Им оказался ООО «Невский трансформаторный завод «Волхов». Связался с заводом, предоставил свои исходные данные и мне предложили несколько вариантов:

Один из вариантов: ТОЛ-НТЗ-11-11А-0,5SFs10/0,5Fs10/10Р10-10/10/15-75/5-300/5-300/5 31,5кА УХЛ2.

Пример условного обозначения опорного трансформатора тока

Пример условного обозначения опорного трансформатора тока

Соотношение обмоток – 300/75=4.

Данный трансформатор не совсем удовлетворяет моим требованиям. Тем не менее, мне его согласовали.

Иногда надо уметь признавать свои ошибки. В программу по расчету ТТ высокого напряжения я ввел неправильные исходные данные: вместо кратности токов термической и электродинамеческой стойкости я записал токи. В итоге мой расчет завысил характеристики ТТ.

Сейчас в программу расчета ТТ высокого напряжения внесены изменения.

Здесь еще следует понимать, что у всех обмоток трансформатора тока будет одинаковая термическая и электродинамическая стойкость и чем меньше номинальный ток обмотки, тем меньше данные показатели.

Из руководства по эксплуатации трансформатора тока ТОЛ НТЗ:

Номинальный первичный ток, А Односекундный ток термической стойкости, кА Ток электродинамической стойкости, кА
5 0,5. 1 1,25. 2,5
10 1. 2 2,5. 5
15 1,6. 3,2 4. 8
20 2. 8 5. 20
30 3. 12 7,5. 30
40 4. 16 10. 40
50 5. 20 12,5. 50
75,80 8. 31,5 18,8. 78,8
100 10. 40 25. 100
150 16. 40 37,5. 100
200 20. 40 50. 100
300 31,5. 40 78,8. 100
400-1500 40 100

Выбранный ТТ я проверял на термическую и электродинамическую стойкость при помощи своей программы, однако, достаточно было бы взять ТТ и с более низкими значениями термической и электродинамической стойкости:

Расчет ТТ 75/5

Теоретически с такими характеристиками может быть выполнена обмотка 20/5. Буду очень признателен, если вдруг увидите ошибки в данном расчете.

Кстати, в ПУЭ имеется еще очень интересная особенность: измерительную обмотку ТТ по режиму КЗ можно не проверять?

1.4.3. По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:

5 Трансформаторы тока в цепях до 20 кВ, питающих трансформаторы или реактированные линии, в случаях, когда выбор трансформаторов тока по условиям КЗ требует такого завышения коэффициентов трансформации, при котором не может быть обеспечен необходимый класс точности присоединенных измерительных приборов (например, расчетных счетчиков), при этом на стороне вьющего напряжения в цепях силовых трансформаторов рекомендуется избегать применения трансформаторов тока, не стойких к току КЗ, а приборы учета рекомендуется присоединять к трансформаторам тока на стороне низшего напряжения.

Что будет с измерительной обмоткой, если в цепи возникнет ток КЗ, а она не проходит проверку по режиму КЗ? По всей видимости трансформатор тока не успеет «сгореть». Наверное это актуально только для однообмоточных трансформаторов, т.к. у многообмоточных трансформаторов характеристики всех обмоток одинаковые.

В моей старой программе по проверке ТТ высокого напряжения был заложен трехсекундный ток термической стойкости, но в каталогах в основном пишут односекундный ток термической стойкости.

Чтобы перевести односекундный ток в трехсекундный нужно воспользоваться формулой:

I3с=I1с/1,732

Если вам нужен трансформатор тока с разными коэффициентами трансформации, то советую всегда консультироваться с производителями ТТ, т.к. только они знают, какие возможны варианты изготовления.

Кстати, при помощи этой программы очень быстро можно проверить различные варианты трансформаторов тока.

В ближайшее время будет рассылка обновленной версии программы и запишу видео с подробным описанием всех переменных. Жду ваших комментариев, возможно найдете ошибки.

А что вы знаете про ТТ с разными кф трансформации, какое их назначение?

Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле. (5 А, реже 1 или 2,5 А), а также для отделения цепей управления и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Трансформаторы тока, применяемые в РУ, выполняют одновременно роль проходного изолятора (ТПЛ, ТПОЛ). В комплектных РУ применяются опорно-проходные (стержневые) трансформаторы тока - ТЛМ. ТПЛК, ТНЛМ, шинные - ТШЛ. в РУ 35 кВ и выше - встроенные, в зависимости от типа РУ и его напряжения.

Расчет трансформаторов тока на подстанции, по существу, сводится к проверке трансформатора тока, поставляемого комплектно с выбранной ячейкой. Итак, марка трансформатора тока зависит от типа выбранной ячейки; кроме того, трансформаторы тока выбирают:


1) по напряжению ;


2) по току ( первичному и вторичному)

При этом следует иметь в виду, что номинальный вторичный ток 1А применяется для РУ 500 кВ и мощных РУ 330 кВ, в остальных случаях применяют вторичный ток 5 А. Номинальный первичный ток должен быть как можно ближе к расчетному току установки, так как недогрузка первичной обмотки трансформатора приводит к увеличению погрешностей.

Выбранный трансформатор тока проверяют на динамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания. Кроме этого трансформаторы тока подбирают по классу точности, который должен соответствовать классу точности приборов, подключаемых ко вторичной цепи измерительного трансформатора тока (ИТТ) - Чтобы трансформатор тока обеспечил заданную точность измерений, мощность подключенных к нему приборов не должна быть выше номинальной вторичной нагрузки, указанной в паспорте трансформатора тока.


Термическую стойкость трансформатора тока сравнивают с тепловым импульсом Bk:


(6.31)


где - номинальный первичный ток трансформатора тока;


- коэффициент термической устойчивости;

tT - продолжительность протекания тока короткого замыкания.

Bk - тепловой импульс из таблицы 4.4.

Величины , , tT , являются паспортными данными трансформатора тока.

Динамическую стойкость сравнивают с ударным током (iуд):


(6.32)


где - коэффициент динамической устойчивости.

Нагрузка вторичной цепи трансформатора тока может быть подсчитана по выражению:


,
(6.33)


где - номинальный вторичный ток трансформатора тока;


- полное сопротивление внешней цепи.


,
(6.34)


где - сумма сопротивлений всех последовательно включенных обмоток приборов или реле;


- сопротивление соединительных проводов;

- сопротивление контактных соединений ( = 0.05 Ом, при 2 – 3-х приборах: при числе приборов большем 3 = 0,1 Ом).

Сопротивление приборов определяется по формуле:


,
(6.35)


где - полная мощность всех приборов, присоединенных к трансформатору тока.

Сопротивление соединительных проводов находится по формуле:


,
(6.36)


где - удельное сопротивление провода;

lрасч - расчетная длина проводов;

q - сечение проводов.

Длина соединительных проводов зависит от схемы соединения трансформатора тока:


,
(6.37)

где m - коэффициент, зависящий от схемы включения;

l - длина проводов (для подстанций принимают l = 5 м).


При включении трансформатора тока в одну фазу m = 2, при включении трансформатора тока в неполную звезду, , при включении в звезду, m =1.

Минимальное сечение проводов вторичных цепей трансформатора тока не должно быть меньше 2,5 мм 2 (для алюминия) и 1,5 мм 2 (для меди) по условию механической прочности. Если к трансформатору тока присоединены счетчики, эти сечения должны быть увеличены на одну ступень.

В РУ НН подстанции следует выбирать (проверять) трансформаторы тока в ячейках следующих типов: ввода, секционных, отходящих линий, а также в ячейках трансформатора собственных нужд. Расчетные токи этих ячеек определяются по выражениям (6.21-6.23), а в ячейках ТСН:


,
(6.38)

где Sнтсн - номинальная мощность ТСН.

Результаты расчета сводятся в таблицу 6.8:

Таблица 6.8 - Сводная таблица по выбору трансформаторов тока РУ НН подстанци:

Параметр трансформатора Условие выбора (проверки) Типы ячеек
ввода секционирования отходящих линий ТСН
Тип трансформатора определяется серией ячейки (по справочнику)
Номинальное напряжение
Номинальный ток
первичный
вторичный
А
Класс точности В соответствии с классом точности, присоединенных приборов
Номинальная вторичная нагрузка
или
Динамическая устойчивость
Термическая устойчивость

Рекомендуемый перечень приборов и их размещение приведены в таблице 4.11 /11/.

Пример 1

Выбрать трансформатор тока в ячейке ввода силового трансформатора на подстанции. Номинальная мощность трансформатора 6,3 МВА, коэффициент трансформации 110/10,5 кВ. На подстанции установлено два трансформатора. Расчетная нагрузка подстанции составляет Smax 10,75 МВА. Сеть 10 кВ не заземлена. Ударный ток на стороне низкого напряжения составляет 27,5 кА. К трансформаторам тока должны быть присоединены амперметры и счетчики активной и реактивной мощности. Тип ячеек в РУ-10 кВ - КРУ-2-10П.

Максимальный расчетный ток ячейки ввода (для наиболее неблагоприятного эксплуатационного режима):

А.

Выбирается ближайший стандартный трансформатор тока, встроенный в ячейку ввода (КРУ-2-10П) - ТПОЛ-600/5-0,5/Р с двумя вторичными обмотками: для измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока класса точности 0,5 - S2 = 10 ВА (r2 = 0,4 Ом), кратность электродинамической устойчивости, kдин = 81, кратность термической устойчивости, kТ = 3 с. Эти данные указаны в /3, 10/.

Выбранный трансформатор тока проверяется на электродинамическую устойчивость:


,


,

а также на термическую устойчивость:


,


,


.


c из расчета (таблица 4.4); Ta =0,025 с по таблице 4.3;


кА ,

В незаземленных цепях достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах, например, в A и C. Определяются нагрузки на трансформатор тока от измерительных приборов, данные сводятся в таблицу 6.9:

Таблица 6.9 – Нагрузка измерительных приборов по фазам

Наименование прибора Тип Нагрузка по фазам
А В С
Амперметр Н-377 0,1
Счетчик активной энергии САЗ-И673 2,5 2,5
Счетчик реактивной энергии СРЧ-И676 2,5 2,5
Итого 5,1

Из таблицы видно, что наиболее нагруженной является фаза А, ее нагрузка составляет ВА или rприб = 0,204 Ом. Определяется сопротивление соединительных проводов из алюминия сечением q = 4 мм 2 , длиной l= 5 м.


Ом,


где = 0,0283 Ом/м·мм 2 для алюминия;

Полное сопротивление вторичной цепи:


Ом,

где rконт = 0,05 Ом.

Сравнивая паспортные и расчетные данные по вторичной нагрузке трансформаторов тока получаем:


Следовательно, выбранный трансформатор тока проходит по всем параметрам.

Прокрутить вверх


Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.


ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.


ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.


Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока (TA)

Трансформаторы тока (ТТ) устанавливают во всех цепях (цепи генераторов, трансформаторов, линий и пр.). Состав измерительных приборы, подключаемых к ТТ зависит от конкретной цепи и выбирается согласно рекомендациям предыдущего раздела 13. В первую очередь это будут амперметры и приборы, для работы которых необходима информация о токе и напряжении: ваттметры, варметры, счетчики активной и реактивной энергии.

ТТ являются однофазными аппаратами и могут быть установлены в одну, две или три фазы, как это показано на рис. 14.1. Обычно в цепях 6 – 10 кВ ТТ устанавливают в двух фазах по схеме неполной звезды, при напряжении 35 кВ и выше – в трех фазах, по схеме полной звезды.


Рис. 14.1 Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и приборов (показаны только амперметры): а – включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду; в - включение в полную звезду. Здесь l-расстояние от ТТ до приборов, lрасч –расчетное расстояние учитывающее l и схему соединения соединения ТТ.

Ниже в таблице приводится набор параметров, которыми характеризуются трансформаторы тока

Наименование параметра Обозначение параметра
Номинальное напряжение Uном , кВ
Номинальный первичный ток I1ном,, А
Номинальный вторичный ток I2ном = 1 А; 5 А
Ток динамической стойкости iдин , кА
Ток термической стойкости Iтс , кА
Время термической стойкости tтс , с
Вторичное номинальное сопротивление z2ном, Ом

Выбор трансформаторов тока при проектировании энергоустановок заключается в выборе типа трансформатора, проверке на электродинамическую и термическую стойкость, определении ожидаемой вторичной нагрузки Z2 и сопоставлении ее с номинальной в заданном классе точности Z2hом.

Условия выбора трансформаторов тока (ТТ):

1. В нагрузочном режиме трансформатор тока должен неограниченно долго выдерживать воздействие первичного номинального тока I1ном и номинального напряжения Uном, т.е.

где Iраб.форс – рабочий форсированный ток в цепи ТТ (зависит от того, в цепи какого присоединения стоит ТТ), Uуст – напряжение установки, где применён ТТ.

Вторичный номинальный ток I2ном может выбран 1А или 5А, в зависимости от конкретного ТТ и дополнительных условий.

2. Проверка трансформатора тока на электродинамическую стойкость.

Электродинамическая стойкости ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

где iдин амплитуда предельного сквозного тока (тока динамической стойкости), который ТТ выдерживает по условию механической прочности, а iу (3) –значениеударного тока при трёхфазном КЗ.

3. Проверка трансформатора тока на термическую стойкость.

Термическая стойкость ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

4. Проверка трансформатора тока по работе в заданном классе точности.

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью fi=(I2KI1)100/I1 (в процентах), где I1 и I2 – токи первичной и вторичной обмоток ТТ, а K=I1ном/I2ном - коэффициент трансформации ТТ.

В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов — классов 1 и 3. Класс 10 применяется для присоединения устройств релейной защиты, но этот класс должен быть обеспечен при больших токах КЗ, а не при токах нагрузки.

При одном и том же первичном токе I1 токовая погрешность ТТ зависит от сопротивления вторичной нагрузки Z2, чем оно больше тем больше погрешность. Чтобы ТТ работал в заданном классе точности необходимо выполнить условие:

где Z2hом - номинальная нагрузка трансформатора тока при работе в заданном классе точности (выраженная в Омах, дается в каталогах на ТТ).

Сопротивление приборов rприб=Sприб/I 2 2ном, где Sприб — мощность, потребляемая приборами в наиболее нагруженной фазе.

Сопротивление контактов rк принимают равным 0,05 Ом при двух-трех и 0,1 Ом — при большем числе приборов.

Таким образом, при заданном составе приборов, удовлетворить условие (14.1) можно только за счет площади сечения соединительных проводов rпр.

При реальном проектировании расстояния l известно, но при учебном проектировании это расстояние может быть не задано и тогда для разных присоединений принимается приблизительно следующая длина соединительных проводов l (в метрах):

Все цепи ГРУ 6—10 кВ, кроме линий к потребителям . 40—60

Линии 6—10 кВ к потребителям. . 4—6

Цепи генераторного напряжения блочных станций 20—40

Все цепи РУ 35 кВ . . 60—75

Все цепи РУ 110 кВ. 75—100

Все цепи РУ 220 кВ. 100—150

Все цепи РУ 330—500 кВ. 150—175

Для подстанций указанные длины снижают на 15—20%.

На основании вышеизложенного минимальное сечение жилы контрольного кабеля можно определить согласно соотношению:

По условию механической прочности сечение медных жил должно быть не менее 1,5 мм 2 , а алюминиевых жил — не менее 2,5 мм 2 . Если в число подключаемых измерительных приборов входят счетчики, предназначенные для денежных расчетов, то минимальные сечения жил увеличивают до 2,5 мм 2 для медных жил и до 4 мм 2 для алюминиевых жил.

Термическая и электродинамическая стойкость трансформаторов тока

Стойкость трансформаторов тока к токам короткого замыкания определяется следующими параметрами:

  • током термической стойкости Iт, кА или кратностью тока термической стойкости Кт
  • током электродинамической стойкости Iд, кА или кратностью тока электродинамической стойкости, Кд
  • временем протекания тока короткого замыкания, tк (1 или 3 с)

Ток термической стойкости

Ток термической стойкости Iт – наибольшее действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени, которое трансформатор тока выдерживает в течение этого промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания, и без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Кратность тока термической стойкости Kт – отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока Iном.

Формула пересчета кратности тока термической стойкости через ток термической стойкости и номинальный первичный ток трансформатора?

Формулы пересчета трехсекундного тока термической стойкости через ток односекундной термической стойкости и обратно:

Допустимый односекундный ток термической стойкости трансформаторов ООО «НТЗ «Волхов» в зависимости от номинального первичного тока приведен ниже

Номинальный первичный ток, А Односекундный ток термической стойкости, кА
5 0,5 – 2
10 1 – 5
15 1,6 – 5
20 2 – 10
30 5 – 12,5
40 5 – 16
50 5 – 25
75, 80 10 – 31,5
100 10 – 50
150 16 – 50
200, 250 20 – 50
300 31,5 – 50
400 – 4000 40 – 50

Максимально допустимый ток термической стойкости может быть ограничен особенностями конструкции трансформатора, подробная информация указана в технических характеристиках на конкретное типоисполнение.

Ток электродинамической стойкости

Ток электродинамической стойкости Iд – наибольшее амплитудное значение тока короткого замыкания за все время его протекания, которое трансформатор тока выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Кратность тока электродинамической стойкости Kд – отношение тока электродинамической стойкости к амплитудному значению номинального первичного тока

?Формула пересчета кратности тока электродинамической стойкости через ток электродинамической стойкости и номинальный первичный ток трансформатора

Между значениями Iд и Iт должно соблюдаться соотношение

\[ I_д\geq1,8\cdot\sqrt 2\cdot I_т \]

Соответствие токов КЗ трансформаторов

Таблица соответствия токов термической стойкости, токов электродинамической стойкости для изделий ООО «НТЗ «Волхов» приведена ниже

Односекунд­ный ток тер­миче­ской стой­кости Iт(1с), кА Трехсекунд­ный ток тер­миче­ской стой­кости Iт(3с), кА Ток электро­ди­на­миче­ской стой­кости Iд, кА
0,5 0,31 1,3
1 0,62 2,5
1,6 1 4,1
2 1,25 5,1
5 3,15 12,7
10 6,25 25,5
12,5 8 31,8
16 10 40,7
20 12,5 50,9
25 16 63,6
31,5 20 80,2
40 25 101,8
50 31,5 127,3

Особенности расчета трансформаторов с повышенным током термической стойкости

Увеличение значения односекундного тока термической стойкости (особенно на трансформаторах тока со значениями номинального первичного тока от 5 до 200 А) приводит к увеличению сечения первичной обмотки, что ведет за собой увеличение габаритных размеров трансформаторов или ограничение таких параметров, как:

Помогите методой проверки трансформаторов тока

Господа, добрый день.
Прошу господ релейщиков помочь проектанту. Проблема и задача - помогите с методикой проверки трансформаторов тока на существующей РП10кВ.
инспектор требует "расчет на проверку трансформаторов тока 10 кВ . на допустимую токовую погрешность обмоток класса 10Р при максимальных токах КЗ на шинах 10 кВ и вблизи РП, а также на допустимые максимальные вторичные токи по термической стойкости устройств РЗА"
Правомерно такое требование? И как понять вблизи РП - на 50м от кабельной линии?
На самой РП на шинах и на отходящих линиях установлены трансформаторы тока ТОЛ-ЭС-10 с классом точности 10P/0,5S. Коэф-ты трансформации ТТ - на шинах - 500/5/5; на отходящих линиях - 200/5/5 и 75/5/5. На каждой линии заложены кабели ААБл10-3х240.
ТКЗ вблизи РП(т.е. на 50м от РП) - на каждой линии одинаковый 18,4кА , ТКЗ на шинах 18,7кА. ТКЗ в точке питания (на ПС110/10кВ) - 18,95кА
Линии на РП защищаются реле Sepam S20, на вводе Sepam S40.

И что делать если не проходит по ТКЗ.

Заранее огромное спасибо

2 Ответ от doro 2015-05-17 09:01:56 (2015-05-17 09:04:21 отредактировано doro)

4724385 пишет:

И как понять вблизи РП - на 50м от кабельной линии?

Нет, скорее всего - "под носом", на вводе линии.

4724385 пишет:

И что делать если не проходит по ТКЗ.

Скорее всего, менять ТТ. Кстати, на погрешность влияет и сопротивление вторичных цепей ТТ. Но, видимо, объект компактный, усилением сечения кабеля вопрос не решить.
Еще одну задачку нужно решить. Как там с напряжением на выводах ТТ? Бывает, что амплитудное значение вылезает и за 1000 В, там уже особые решения в части проверки изоляции нужно применять.
С подобными проблемами общался как-то при реконструкции РЗА ОРУ-110 (вводилось УРОВ, нужно было пересчитать нагрузку на ТТ в связи с подключением дополнительных реле РТ 40/Р). Так вот на трех самых удаленных от релейного щита линиях погрешность ТТ при близком (на первой опоре) КЗ достигала 92%, а на двух трансформаторах программа просто отказалась считать. Там, полагаю, при КЗ непосредственно за ТТ он просто сгорел бы.
Да, при токе КЗ за 18 кА 200/5, а тем более 75/5 крайне мало. Какое реле выдержит даже кратковременный ток больше 1000 А вторичных?

3 Ответ от 4724385 2015-05-17 09:46:36

doro пишет:

Да, при токе КЗ за 18 кА 200/5, а тем более 75/5 крайне мало. Какое реле выдержит даже кратковременный ток больше 1000 А вторичных?

И какие же ТТ подойдут? При максимальных ТТ на ТОЛ-ЭС 2000/5 вторичный ток будет

50А.
А еще варианты? например токоогр. реакторы на вводе в РП? Или ограничители тока или промежуточное реле между ТТ и sepam?

Добавлено: 2015-05-17 15:46:37

doro а как насчет методы проверки трансформаторов? или таковой нет?

4 Ответ от SVG 2015-05-17 10:13:16

4724385 пишет:

а как насчет методы проверки трансформаторов? или таковой нет?

Шабад. "Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей"

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

5 Ответ от nkulesh 2015-05-17 10:41:30

6 Ответ от l_yuriy 2015-05-17 16:38:35

4724385 пишет:

Господа, добрый день.
Прошу господ релейщиков помочь проектанту. Проблема и задача - помогите с методикой проверки трансформаторов тока на существующей РП10кВ.
инспектор требует "расчет на проверку трансформаторов тока 10 кВ . на допустимую токовую погрешность обмоток класса 10Р при максимальных токах КЗ на шинах 10 кВ и вблизи РП, а также на допустимые максимальные вторичные токи по термической стойкости устройств РЗА"
Правомерно такое требование? И как понять вблизи РП - на 50м от кабельной линии?
На самой РП на шинах и на отходящих линиях установлены трансформаторы тока ТОЛ-ЭС-10 с классом точности 10P/0,5S. Коэф-ты трансформации ТТ - на шинах - 500/5/5; на отходящих линиях - 200/5/5 и 75/5/5. На каждой линии заложены кабели ААБл10-3х240.
ТКЗ вблизи РП(т.е. на 50м от РП) - на каждой линии одинаковый 18,4кА , ТКЗ на шинах 18,7кА. ТКЗ в точке питания (на ПС110/10кВ) - 18,95кА
Линии на РП защищаются реле Sepam S20, на вводе Sepam S40.

И что делать если не проходит по ТКЗ.

Заранее огромное спасибо

Читай справочник по проектированию том 4.

Чудес не бывает.

7 Ответ от 4724385 2015-05-17 17:09:21

l_yuriy а под чьей редакцией "справочник по проектированию том 4."?

8 Ответ от l_yuriy 2015-05-17 18:15:21

4724385 пишет:

l_yuriy а под чьей редакцией "справочник по проектированию том 4."?

Не помню. Вернусь из командировки недели через 1-2 посмотрю.

Чудес не бывает.

9 Ответ от GRadFar 2015-05-17 18:32:33

4724385 пишет:

l_yuriy а под чьей редакцией "справочник по проектированию том 4."?

Вы точно проектант.

10 Ответ от 4724385 2015-05-17 18:52:48

Поразительно, спросил "поделитесь методой, помогите". и . куча советов и ни одного нормального предложения. Народ очень прошу если можете помочь - помогите нормальным решением или предложением.

11 Ответ от SVG 2015-05-17 19:20:05

4724385 пишет:

помогите нормальным решением или предложением.

предлагают заглянуть наконец самому в настольные книги релейщиков и проектировщиков. Или Вы ждёте, что за вас выполнят расчёты, не имея полных данных о ячейках и ТТ? Даже мощность ТТ нам неизвестна. Про рассчётное место КЗ (на шинах РП) Вам уже сказали. Методой (где искать) поделились.

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

12 Ответ от matu 2015-05-17 22:00:46

В книге Шабада все есть, тут напрашивается метод расчета по измеренным ВАХ ТТ, если таковые имеются. Должно быть два расчета: в одном в качестве исходных данных принят максимальный ток к.з., во втором - принятая уставка защиты. Зная первичный ток ТТ (это максимальный ток к.з. и уставка) определяем вторичный по выражению I2=I1/Kt. Затем определяем напряжение на выводах вторичной обмотки при к.з. по выражению U2=I2*(Zобм.тт+Zвтор.тт), т.е. произведение вторичного тока на сумму сопротивлений обмотки, нагрузки и соединительных проводов. Сопротивление обмотки ТТ измеряем при проверках, сопротивление приборов считаем по паспортным данным приборов, с кабелем и так понятно. Далее по ВАХ ТТ и определенному напряжению U2 определяем ток намагничивания Iнам, который соответствует данному U2. По сути именно он определяет погрешность ТТ. Далее определяется погрешность как отношение Iнам/I2*100%. При большой вторичной нагрузке (например, длинный кабель от ТТ на ОРУ до реле и обратно) ТТ сильно насыщаются и дают колоссальные погрешности. При этом ЭДС на вторичной обмотке может представлять опасность для самого ТТ.
Также в ПУЭ есть требования проверки ТТ на термическое и динамическое действие токов к.з. В паспорте ТТ указывают ток электродинамической стойкости (например iдин=52 кА), который должен быть выше чем ударный ток на шинах; могут в паспорте указать кратность тока (например, кратность равна 250 при I1ном.тт=75 А, что говорит о том, что iдин=75*250=18,7 кА). Также в паспорте ТТ указываются параметры термической стойкости ТТ в формате ток к.з./секунды например 60/3. Это говорит о том, что ТТ способен рассеять без повреждения тепловой импульс Bk=60^2*3=10800 кА^2*c. При расчете токов к.з. определяется тепловой импульс на шинах ПС, как произведение тока к.з. в квадрате на время действие к.з. Я выразился несколько упрощенно, в технической литературе можно найти более подробно. Так вот расчетный тепловой импульс должен быть ниже чем термическая стойкость ТТ. Bk определяется отдельно для ТТ отходящих присоединений и для ТТ ввода, поскольку время действие защит различно.
Бегло глянул буклет "Русский трансформатор" с тех. информацией о ТОЛ-СЭЩ-10. Токи к.з. у вас немаленькие, но мне кажется есть модификации ТТ, способные пройти по условию термической и динамической стойкости.

Термическая стойкость трансформаторов тока

Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, есть ли какие-то виды или типы трансформаторов тока, которые НЕ проверяют на термическую стойкость?

2 Ответ от mrsalikov 2019-05-15 12:05:55

Rodan писал(а) : ↑ 2019-05-15 11:40:26

Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, есть ли какие-то виды или типы трансформаторов тока, которые НЕ проверяют на термическую стойкость?

Эмм, оптические разве что.

Только спалив 3 мультиметра начинаешь понимать, что читать схемы все же нужно.

3 Ответ от doro 2019-05-15 12:32:09 (2019-05-15 13:20:10 отредактировано doro)

А что понимать под проверкой на термическую стойкость? Объем и нормы испытаний электрооборудования такую проверку не предусматривают. Мало того, если кому и придет в голову такие испытания провести, не выдержавшее испытания оборудование автоматически переводится в утиль. У тех же, кто тест прошел, срок жизни сокращается.
Здесь речь может идти о двух случаях:
1. типовые заводские испытания в экстремальных условиях, не выдержал - медь и железо идут в утилизацию, из утиля сделаем новое.
2. расчетная проверка, подтверждающая возможность использования ТТ в неких предусмотренных изготовителем критичных условиях.

4 Ответ от evdbor 2019-05-15 13:08:03

Не подлежат проверке на термическую стойкость трансформаторы тока:
- в электроустановках до 1000 В (ПУЭ п. 1.4.2 подпункт 2);
- шинные или кабельные ТТ (ток термической стойкости определяется сечением шин или кабелей).
Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин) ), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке - не менее 5% в соответствии с ПУЭ п. 1.5.17.

5 Ответ от ПАУтина 2019-05-15 13:15:51 (2019-05-15 13:16:37 отредактировано ПАУтина)

Rodan писал(а) : ↑ 2019-05-15 11:40:26

виды или типы трансформаторов тока, которые НЕ проверяют на термическую стойкость?

Такого оборудования, по которому бы проходит ток и которое не проверялось бы на термическую стойкость не существует и тем более ТТ. Природу, не обманешь, закон Джоуля-Ленца: Q=r*I^2*t
Для ТТ есть нормы кратности токов от времени, так собственно они рассчитаны исходя из теплового импульса приобретённого за время существования сверхтока, например тока КЗ.

С теоретической точки зрения конечно можно сделать офигенный ТТ с теплоотводом, что бы с гарнтией не проверять его на термическую стойкость, возьмём чтоб на верняка 50 крат и в течении 2. 3 минут, и что это будут за ТТ?, в каком месте такое чудо может поместиться?!
Например, для любого ТТ длительно допустимое превышение тока 5% к номинальному, то есть конструкция ТТ такова, что только-только .

6 Ответ от Rodan 2019-05-15 13:29:19

Спасибо. хотелось бы уточнить на счет ТА встроенных в комплектные токопроводы. Не могли бы Вы уточнить надо ли их проверять?

evdbor писал(а) : ↑ 2019-05-15 13:08:03

Не подлежат проверке на термическую стойкость трансформаторы тока:
- в электроустановках до 1000 В (ПУЭ п. 1.4.2 подпункт 2);
- шинные или кабельные ТТ (ток термической стойкости определяется сечением шин или кабелей).
Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин) ), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке - не менее 5% в соответствии с ПУЭ п. 1.5.17.

Расчет трансформаторов тока на электродинамическую и на термическую стойкость

Господа, кто делал расчет трансформаторов тока на электродинамическую и на термическую стойкость? Дали замечания при согласовании проекта. Облазила весь инет, ничего не нашла Помогите, плиз. Спасибо!

__________________
Я- проектировщик бывший проектировщик!

Дык у меня уже есть трансформаторы, мне нужен именно РАСЧЕТ на термическую стойкость!

Дык у меня уже есть трансформаторы, мне нужен именно РАСЧЕТ на термическую стойкость!

Дык и расчитывай. Чего тебе ещё надо-то помимо приведённого текста и ВСЕГО интернета?

__________________
Я- проектировщик бывший проектировщик!

Мне нужно проверить их на динамическую и термическую стойкость! У меня не шинные трансформаторы

Offtop: Мадам-тролль?

__________________
Я- проектировщик бывший проектировщик!

Неее. у меня трансформаторы тока ТЛО-10 стоят в ячейке РУ-10кВ, мне выдали замечания, в расчете выбора ТТ включить проверку выбранных трансформаторов на электродинамическую и термическую устойчивость, расчет нагрузки вторичных цепей. Помогите.

Пост №2. Под "+" текст в котором написано как и что проверять-выбирать

__________________
Я- проектировщик бывший проектировщик!

кто делал расчет трансформаторов тока на электродинамическую и на термическую стойкость?

А проектировщик должен проверить трансформатор на электродинамическую и термическую стойкость, сравнив расчетные значения тока к.з. с заводскими данными.

Читайте также: