Выбор трансформаторов тока 10 кв пример расчета

Обновлено: 19.04.2024

Онлайн расчет трансформатора тока

Данный онлайн калькулятор позволяет произвести расчет и выбор измерительных трансформаторов тока (ИТТ/ТТ) для подключения электрического счетчика по мощности.

Расчет трансформатора тока

ПРИМЕЧАНИЕ: После расчета выбранный трансформатор тока необходимо проверить по загрузке при максимальных и минимальных значениях проходящих через него нагрузок.

Проверку выполнения данного требования можно произвести с помощью следующего онлайн калькулятора:

Расчет загрузки трансформаторов тока

Справочно: Расчет производится для счетчика с номинальным (базовым) током 5 Ампер.

Оказался ли полезен для Вас данный онлайн калькулятор? Или может быть у Вас остались вопросы? Напишите нам в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

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

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:

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?

Пример выбора мощности силового трансформатора

15 марта 2015 k-igor

Хочу привести реальный пример выбора мощности силового трансформатора в одном из недавно выпущенных мною проектов. Проект проходил экспертизу и получил замечание по выбору силового трансформатора, вернее нужно было обосновать мощность силового трансформатора.

По техническим условиям было разрешено 180 кВт по третьей категории электроснабжения. На данном этапе я делал лишь одну позицию (склад) с потребляемой мощностью 20 кВт, остальные позиции будут запроектированы позже.

Естественно выбор силового трансформатора я делал исходя из мощности 180 кВт.

Вы, наверное, помните, что у меня же есть статья:

В этой статье я привел ссылки некоторых нормативных документов, поэтому повторяться не буду. Там же я привел и методические указания по выбору силового трансформатора.

На эту тему имеется еще одна статья:

Так что обязательно ознакомьтесь, о чем я писал ранее.

В общем, суть такая, что если выбирать трансформатор по методическим указанием, то нам достаточно мощности силового трансформатора 160 кВА. Именно на это и ссылался эксперт. В проекте выбрана трансформаторная подстанция 250 кВА в металлическом корпусе. Самый дешевый вариант.

Я в свою очередь привел ссылку из ТКП 45-4.04-297-2014 п.11.20. Там сказано, что коэффициент загрузки однотрансформаторной подстанции должен быть 0,9-0,95. Там же написано, что выбор трансформатора должен производиться на основании технических характеристик трансформаторов от заводов-изготовителей.

Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора.

Кз=Sр/Sтр

Sр – полная расчетная мощность, кВА;

Sтр – мощность силового трансформатора, кВА.

Коэффициент мощности я принял 0,8.

А теперь представим, лето, температура воздуха 30 градусов. Как вы думаете, металлическая оболочка будет сильно греться на солнце? В таких условия воздух вокруг трансформатора, на мой взгляд, будет тоже не менее 30 градусов, а скорее всего и больше, т.к. КТП будет под прямыми солнечными лучами. Утверждать не буду, это лишь мои догадки.

Следующая таблица показывает нормы максимально допустимых систематических нагрузок при температуре 30 градусов.

Нормы максимально допустимых систематических нагрузок

Проверим трансформатор 160 кВА. Sр=225 кВА – это не значит, что трансформатор постоянно будет загружен на такую мощность. На такую мощность он будет загружен лишь пару часов в день. В остальное время он будет загружен, скажем на 65 % от этой расчетной мощности.

Тогда К1=146,25/160=0,91, примем значение К1=0,9 – начальная загрузка трансформатора.

Согласно приведенной таблице и при температуре окружающей среды 30 градусов, К1=0,9 трансформатор 160 кВА в нормальном режиме с Sр=225 кВА (Кз=К2=1,4) сможет работать около…0 часов. В таких условиях максимальный коэффициент загрузки трансформатора 1,27 в течение 0,5 часа.

Конечно, следует еще привести таблицу норм допустимых аварийных перегрузок.

Нормы допустимых аварийных перегрузок

По этой таблице наш трансформатор сможет работать чуть больше 2 часов.

Не смотря на то, что трансформатор способен выдерживать аварийные перегрузки, следует иметь ввиду, что в таких режимах трансформатор очень сильно изнашивается и срок эксплуатации его сокращается.

Разумеется, по графику нагрузки значительно проще выбрать мощность силового трансформатора. В наших условиях проектирования, я считаю всегда должен быть небольшой запас прочности оборудования (резерв мощности), поскольку энергосистема развивается, количество потребляемой электроэнергии увеличивается и все чаше в ТУ пишут одним из требований: проверка существующих трансформаторов, т.е. многие подстанции загружены до предела, а для небольших предприятий это может оказаться проблемой.

Вывод: трансформатор 160 кВА не сможет нормально работать при наших условиях эксплуатации, поэтому в проекте выбран трансформатор 250 кВА.

Кстати, энергонадзор согласовал КТП без проблем.

Вы согласны со мной либо нужно тупо руководствоваться методическими указаниями?

Советую почитать:

Чем плох электромагнитный контактор? Выбор силового кабеля Экономное реле времени для наружного освещения Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ Рубрика: Про выбор Метки: трансформатор

В соответствии с п. 2.3.9 НТП ЭПП-94 выбор мощности трансформаторов следует производить с учётом средств компенсации реактивной мощности.

В указанном Вами примере выбора мощности трансформатора коэффициент активной мощности слишком низкий принят. В соответствии Приказ МинпромэнергоРоссииот 22.02.2007 № 49, а также СТО 56947007-29.180.02.140-2012 предельное значение коэффициента реактивной мощности не более 0,35 для шин 0,4 кВ.

У меня не было обязательного требования установки КУ и выполнить компенсацию реактивной мощности на данном этапе нет возможности.

В примере я ориентировался на белорусские требования, кстати и методические указания разработаны в РБ и вряд ли имеют силу в РФ.

Для промышленных объектов эти методические указания в принципе и применять нельзя.

Если б это была цеховая КТП, то компенсацию выполнить можно было бы без проблем.

Полностью согласен с автором статьи, что выбор мощности трансформатора необходимо выполнять с учетом коэффициента загрузки в нормальном и аварийном режимах, а также на перспективу расширения сети, тем более, если сам Заказчик на это идет (у меня именно такие случаи были).

Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ

17 января 2013 k-igor

Учет электроэнергии с потребляемым током более 100А выполняется счетчиками трансформаторного включения, которые подключаются к измеряемой нагрузке через измерительные трансформаторы. Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.

1 Номинальное напряжение трансформатора тока.

В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.

2 Класс точности.

Класс точности измерительных трансформаторов тока определяется назначением электросчетчика. Для коммерческого учета класс точности должен быть 0,5S, для технического учета допускается – 1,0.

3 Номинальный ток вторичной обмотки.

4 Номинальный ток первичной обмотки.

Вот этот параметр для проектировщиков наиболее важен. Сейчас рассмотрим требования по выбору номинального тока первичной обмотки измерительного трансформатора. Номинальный ток первичной обмотки определяет коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора – отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Коэффициент трансформации следует выбирать по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме. Согласно ПУЭ допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:

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 %.

В литературе можно встретить еще требования по выбору трансформаторов тока. Так завышенным по коэффициенту трансформации нужно считать тот трансформатор тока, у которого при 25%-ной расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке будет менее 10% номинального тока счетчика.

А сейчас вспомним математику и рассмотрим на примере данные требования.

Пусть электроустановка потребляет ток 140А (минимальная нагрузка 14А). Выберем измерительный трансформатор тока для счетчика.

Выполним проверку измерительного трансформатора Т-066 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Как видим 3,5А>2А – требование выполнено.

14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.

140*25/100 – 35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.

Вывод: измерительный трансформатор Т-066 200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.

По трансформаторам тока есть еще ГОСТ 7746—2001 (Трансформаторы тока. Общие технические условия), где можно найти классификацию, основные параметры и технические требования.

Выбор трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков

Для правильного выбора трансформаторов тока (ТТ) для расчетных счетчиков, нам нужно правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора тока, исходя из того, что расчетная нагрузка присоединения, будет работать в аварийном режиме.

Коэффициент трансформации считается завышенным, если при 25%-ной нагрузке присоединения в нормальном режиме, ток во вторичной обмотке будет меньше 10% от номинального тока подключенного счетчика – 5 А.

Для того, чтобы присоединенные приборы, работали в требуемом классе точности (напоминаю что для счетчиков коммерческого учета класс точности трансформаторов тока должен быть – 0,2; 0,2S; для технического учета – 0,5; 0,5S), необходимо чтобы, подключаемая вторичная нагрузка Zн не превышала номинальной вторичной нагрузки трансформатора тока, для данного класса точности, при этом должно выполняться условие Zн ≤ Zдоп. Подробно это рассмотрено в статье: «Выбор трансформаторов тока на напряжение 6(10) кВ».

Еще одним условием правильности выбора трансформаторов тока, является проверка трансформаторов тока на токовую ΔI и угловую погрешность δ.

Угловая погрешность учитывается только в показаниях счетчиков и ваттметров, и определяется углом δ между векторами I₁ и I₂.

Токовая погрешность определяется по формуле [Л1, с61]:

Kном. – коэффициент трансформации;
I₁ – ток первичной обмотки ТТ;
I₂ – ток вторичной обмотки ТТ;

Пример выбора трансформатора тока для установки расчетных счетчиков

Нужно выбрать трансформаторы тока для отходящей линии, питающей трансформатор ТМ-2500/6. Расчетный ток в нормальном режиме составляет – 240,8А, в аварийном режиме, когда трансформатор будет перегружен на 1,2, ток составит – 289А.

Выбираем ТТ с коэффициентом трансформации 300/5.

1. Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке:

2. Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке:

Как видим, трансформаторы тока выбраны правильно, так как выполняется условие:

Рекомендую при выборе трансформаторов тока к расчетным счетчикам использовать таблицы II.4 – II.5.

Таблица II.5 Технические данные трансформаторов тока

Таблица II.4 Выбор трансформаторов тока

Учитывая необходимость подключения трансформаторов тока для питания измерительных приборов и реле, для которых нужны различные классы точности, высоковольтные трансформаторы тока выполняются с двумя вторичными обмотками.

1. Справочник по расчету электрических сетей. И.Ф. Шаповалов. 1974г.

Выбор трансформаторов тока на напряжение 6(10) кВ

Требуется выбрать трансформаторы тока (ТТ) типа ТОЛ-СЭЩ-10 на напряжение 6 кВ устанавливаемые в ячейку типа КРУ-СЭЩ-61М (ОАО «Самарский завод «Электрощит»), для питания счетчика электрической энергии типа СЭТ 4ТМ.03M, подключеный к обмотке класса точности 0,5S (для технического учета), а также для подключения терминала релейной защиты типа Сириус-21-Л-И1 (ЗАО «РАДИУС Автоматика»), согласно рис.1 и рис.2.

От проектируемой ячейки осуществляется питание силового трансформатора мощностью 2500 кВА.

Выбирать трансформаторы тока, мы должны из условий:

1. Номинальное напряжение Uуст=6 кВ ≤ Uном=10 кВ (условие выполняется);

2. Номинальный ток Iрасч < Iном;

2.1. Рассчитываем первичный расчетный ток:

Предварительно выбираем трансформаторы тока на номинальный первичный ток 300 А (согласно каталога, см. таблицу 1) Iном.=300 А > Iрасч =240,8 А (условие выполняется);

3. Для того, чтобы присоединенные приборы, работали в требуемом классе точности, необходимо чтобы, подключаемая вторичная нагрузка Zн не превышала номинальной, для данного класса точности, при этом должно выполняться условие Zн ≤ Zдоп.

3.1 Определяем сопротивление счетчика типа СЭТ 4ТМ.03M:

Sприб. = 0,3 ВА – потребляемая мощность прибора, согласно каталога на счетчик СЭТ 4ТМ.03M.
I2ном. = 5 А – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока.

3.2 Определяем сопротивление обмотки трансформаторов тока для измерения, рассчитанное из номинальной вторичной нагрузки, равное 5 ВА, согласно каталога на ТОЛ-СЭЩ-10.

3.3 Определяем сопротивление провода (кабеля) пользуясь выражением (3) из типовой работы №48082-э, для схемы соединения трансформаторов тока в полную звезду, принимая что Zн=Zдоп:

где:
rпер=0,05 Ом – переходное сопротивление контактов при двух, трех приборов и 0,1 Ом при большем числе приборов;

3.4 Определяем сечение кабеля соединяющего трансформаторы тока класса точности 0,5S с счетчиком типа СЭТ 4ТМ.03M:

l – длина провода (кабеля) от трансформатора тока до места установки измерительных приборов, м;
γ –удельная проводимость, м/Ом*мм2(для меди γ = 57, для алюминия γ =34,5).

По условиям механической прочности для меди, принимаем кабель сечением 2,5 мм2.

3.5 Определяем фактическое сопротивление кабеля с учетом принятого.

3.6 Определяем фактическую нагрузку, при этом должно выполняться условие Zн < Zдоп:

Zн < Zдоп.=0,09 Ом < 0,2 Ом (условие выполняется);

4. Определяем сопротивление и сечение кабеля для токовых цепей микропроцессорного терминала Сириус-21-Л-И1, согласно рис.1.

4.1 Определяем сопротивление микропроцессорного терминала Сириус-21-Л-И1:

где:
Sприб. = 0,5 ВА – потребляемая мощность терминала Сириус-21-Л-И1, согласно каталога.

4.2 Определяем расчетную кратность для токовой отсечки по формуле (13) из типовой работы №48082-э:

1,1 – коэффициент, учитывающий 10%-ную погрешность ТТ при срабатывании защиты;
Iс.з.=3000 А – первичный ток срабатывания защиты;
I1н – первичный номинальный ток ТТ.

По кривой предельной кратности для ТОЛ-СЭЩ-10 определяем допустимую нагрузку, исходя из расчетной кратности 11 при которой погрешность, не должна быть более 10%. Sдоп.=30 ВА.

Рис.3 – Кривая предельной кратности вторичной обмотки для защиты с классом точности 5Р, 10Р и номинальной нагрузкой 30 ВА трансформатора с первичными токами 10…300, 600 А

4.4 Определяем сопротивление провода (кабеля) пользуясь выражением (3) из типовой работы №48082-э, для схемы соединения трансформаторов тока в полную звезду, принимая что Zн=Zдоп:

4.5 Определяем сечение кабеля соединяющего трансформаторы тока класса точности 10Р с терминалом Сириус-21-Л-И1:

l – длина провода (кабеля) от трансформатора тока до места установки терминала, м;
γ –удельная проводимость, м/Ом*мм2(для меди γ = 57, для алюминия γ =34,5).

По условиям механической прочности для меди, принимаем кабель сечением 2,5 мм2.

4.6 Определяем фактическое сопротивление кабеля с учетом принятого.

4.7 Определяем фактическую нагрузку, при условии, что Zн < Zдоп должно выполняться:

Zн < Zдоп.=0,01 Ом < 1,2 Ом (условие выполняется);

Здесь я хотел бы сделать не большое отступления, как видно из расчетов при использовании современной аппаратуры в ячейках КРУ с небольшой потребляемой мощностью и незначительной длиной кабеля, проводить расчеты по определению сечения кабеля, можно не выполнять.

Если же у Вас, например, трансформаторы тока находятся на ОРУ, а измерительная аппаратура расположена на значительном расстоянии от трансформаторов тока, то обязательно нужно проверить чтобы выполнялось условие Zн ≤ Zдоп.

5. Проверяем на электродинамическую стойкость по условию:

iу=20,553 кА ≤ iпр.с=80 кА (условие выполняется)

iу=20,553 кА – расчетный ударный ток КЗ;
iпр.с= 80 кА – ток динамической стойкости, выбирается из каталога по таблице 2 для исполнения 01.

6. Определим предельный ток термической стойкости. При этом должно выполнятся условие:

Iтер. =31,5 кА предельный ток термической стойкости, выбранный по каталогу (см. таблицу 2);
tтер=1 сек.- длительность протекания тока термической стойкости, согласно каталогу (см. таблицу 2);
Вк – тепловой импульс рассчитывался ранние, при выборе силового выключателя 6 кВ.

Выбираем трансформатор тока типа ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,5S/0,5/10P-5/10/30-300/5У2 и для токовых цепей выбираем кабель марки КВВГЭнг-4х2,5мм2.

Все расчетные и каталожные данные, сводим в таблицу 3.

№ п/п	Расчетные данные	Каталожные данные	Условие выбора	Примечание
№ п/п	Расчетные данные	Трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,5S/0,5/10P-5/10/30-300/5У2	Условие выбора	Примечание
1	Uуст=6 кВ	Uном=10 кВ	Uуст ≤ Uном	условие выполняется
2	Iрасч=240,8 А	Iном=300 А	Iрасч< Iном	условие выполняется
3	Zн=0,09 Ом	Zдоп=0,2 Ом	Zн ≤ Zдоп	Для счетчика СЭТ 4ТМ.03M (условие выполняется)
4	Zн=0,01 Ом	Zдоп=1,2 Ом	Zн ≤ Zдоп	Для терминала Сириус-21-Л-И1 (условие выполняется)
5				условие выполняется

Пример расчета уставок кабельной линии 10 кВ с ответвлениями

В данной статье будет рассматриваться пример расчета уставок токовых защит для кабельной линии 10 кВ с ответвлениями.

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.93 на линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна предусматриваться двухступенчатая токовая защита.

Первая ступень – токовая отсечка (ТО) без выдержки времени, вторая ступень максимально-токовая защита (МТЗ) с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

В конце каждого ответвления установлены трансформаторы типа ТМГ 10/0,4 кВ, защищенные предохранителями типа ПКТ. Расчетная схема кабельной линии 10 кВ представлена на рис.1.

1. Параметры питающей системы:

Uc.ном = 10,5 кВ – среднее номинальное напряжение системы;
Iк.мах. = 5500 А – ток КЗ системы в максимальном режиме на шинах 10 кВ;
Iк.min. = 5030 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах 10 кВ;

2. Характеристики трансформаторов 10,5/0,4 кВ

Тип тр-ров	Мощность Sном., кВА	Номинальное напряжение, кВ		Напряжение короткого замыкания Uк, %
Тип тр-ров	Мощность Sном., кВА	ВН	НН	Напряжение короткого замыкания Uк, %
ТМГ-160/10	160	10,5	0,4	4,5
ТМГ-250/10	250	10,5	0,4	4,5
ТМГ-400/10	400	10,5	0,4	4,5

3. Параметры линий:

Значения активных и реактивных сопротивлений для кабеля марки АСБ-10 сечением 35 мм2 определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

Rуд.=0,894 Ом/км – удельное активное сопротивление;
Худ. = 0,095 Ом/км – удельное реактивное сопротивление;
L1 = 1500 м – длина кабельной линии КЛ-1;
L2 = 1000 м – длина кабельной линии КЛ-2;

4. Для защиты кабельной линии применяется микропроцессорный терминал типа Sepam 1000+S40 компании «Schneider Electric».

5. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10-100/5:

Iтт1ном. = 100 А –номинальный первичный ток ТТ;
Iтт2ном. = 5 А –номинальный вторичный ток ТТ;
nт = Iтт1ном./ Iтт2ном. = 100/5 = 20 – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

1. Расчет тока трехфазного КЗ

1.1. Определяем максимальный рабочий ток для трансформаторов 10,5/0,4 кВ:

1.2. Определяем полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов 10,5/0,4 кВ по выражению 25 [Л2. с. 27]:

Uном. – номинальное напряжение трансформатора, кВ;
Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Еще в технической литературе вы можете встретить, вот такую формулу по определению полного сопротивления трансформатора.

Как мы видим результаты совпадают.

1.3. Определяем сопротивление системы в максимальном режиме по выражению 3 [Л2. с. 5]:

1.4. Определяем сопротивление кабельных линий с учетом длины, по формулам представленным в [Л5. с. 21]:

1.5. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке подключения трансформаторов (точка К2), ближних к источнику питания (в конце кабельной линии КЛ-1):

1.6. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке К3 в конце кабельной линии КЛ-2:

2. Расчет токовой отсечки линии

Согласно [Л3, с.39] селективность токовой отсечки без выдержки времени установленной на линии обеспечивается выбором ее тока срабатывания Iто.с.з. большим, чем максимальное значение тока КЗ Iк.з.макс. при повреждении в конце защищаемой линии.

При расчете ТО линии, по которой питается несколько трансформаторов, ТО должна отстраиваться от КЗ на выводах ближайшего трансформатора для обеспечения селективности между ТО и защитами трансформаторов [Л4, с.22] (см. пример 12 [Л3, с.102]).

2.1. Определяем ток срабатывания токовой отсечки по выражению 1-17 [Л3, с.39]:

где: kн – коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam принимается в пределах 1,1 – 1,15;

Токовую отсечку нужно отстраивать не только от максимального значения тока КЗ, но и отстраивать от бросков тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов согласно [Л3, с.41].

Данные токи возникают в момент включения под напряжения ненагруженного трансформатора и могут достигать значения 5-7*Iном.тр.

Однако как показывает практика, выбор тока срабатывания ТО по условию отстройки от максимального значения тока КЗ, обеспечивает и отстройку от бросков тока намагничивания.

2.2. Для проверки себя, выполним условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания по выражение 4.12 [Л4, с.22]:

2.3. Определяем вторичный ток срабатывания реле по формуле 1-3 [Л3, с.18]:

2.4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном к.з. в минимальном режиме по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

Согласно ПУЭ 7 издание пункт 3.2.21.2 kч.то > 1,5.

Принимает ток срабатывания ТО Iто.с.з.=2849 A, время срабатывания ТО t = 0 сек.

3. Расчет МТЗ линии

3.1. Определим ток срабатывания МТЗ по условию отстройки от самозапуска двигателей нагрузки после восстановления питания действием автоматики по выражению 1-1 [Л3, с.16]:

Если же у вас в виде нагрузки преобладают асинхронные двигатели напряжением до 1000 В, в этом случае нужно определить коэффициент самозапуска.

В качестве примера, расчет коэффициента самозапуска, рассмотрен в статье: «Пример выбора уставок секционного выключателя 6(10) кВ».

Iраб.макс. – максимальный рабочий ток линии, то есть Iраб.макс. – это сумма номинальных токов всех трансформаторов, питаемых по защищаемой линии, без учета коэффициента загрузки трансформаторов.

Определяя Iраб.макс. без учета коэффициента загрузки, мы создаем определенный расчетный запас на несколько лет.

3.2. Определяем вторичный ток срабатывания реле по выражению 1-3 [Л3, с.18]:

3.3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ в основной зоне действия защиты (точка КЗ с наименьшим током КЗ) по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

3.4. Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. когда КЗ у нас на шинах 0,4 кВ трансформаторов ответвления.

3.4.1. Определим токи КЗ за трансформаторами:

3.4.2. Определяем коэффициенты чувствительности при двухфазном КЗ в зоне резервирования:

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.25 kч ≥1,2. Очень часто МТЗ не чувствительна к повреждениям за маломощными трансформаторами, в этом случае, допускается не резервировать отключение КЗ за трансформаторами, согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.17.

3.5. Определяем ток срабатывания МТЗ по условию согласования с плавкими вставками предохранителей трансформаторов по выражению 4.3 [Л4, с.16]:

kотс. = 1,3 – коэффициент отстройки;
k”отс. = 2 – коэффициент отстройки от номинального тока плавкой вставки предохранителей;
Iвс.ном.макс. – наибольший из номинальных токов плавких вставок предохранителей, А;
∑Iраб.макс. – суммарный ток нагрузки неповрежденных присоединений, А.

Если же в место предохранителя у вас установлен автоматический выключатель, то ток срабатывания определяется по формуле 4.4 [Л4, с.16]:

Предварительно принимает наибольший ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 195 A.

3.6. Определяем выдержку времени МТЗ с независимой времятоковой характеристикой.

Как видно из рис. П-11 при токе МТЗ Iс.з. = 195 A время плавления плавкой вставки достигает 8 с, что неприемлемо, поэтому нужно увеличить ток срабатывания МТЗ, что бы уменьшить время срабатывания.

Построим карту селективности для предохранителя ПКТ-50 по следующим точкам используя типовую времятоковую характеристику (см. рис. П-11): 200А – 8 с, 400 А – 0,55 с, 500 А – 0,3 с, 600 А – 0,18 с, 700 А – 0,14 с, 800 А – 0,09 с, 900 А – 0,07 с, 1000 А – 0,05 с.

В соответствии с ГОСТ 2213-79 отклонения значения ожидаемого тока КЗ при данном времени плавления плавкого элемента tпл. от значения тока КЗ, получаемого по типовой времятоковой характеристике плавления, не должно превышать ±20%.

Исходя из этого, типовая характеристика предохранителя типа ПКТ 50 должна быть смещена вправо на 20%.

Построим времятоковую характеристику с учетом 20% по следующим точкам:

200А + 20% = 240 А – 8 с;
400А + 20% = 480 А – 0,55 с;
500А + 20% = 600 А – 0,3 с;
600А + 20% = 720 А – 0,18 с;
700А + 20% = 840 А – 014 с;
800А + 20% = 960 А – 0,09 с;
900А + 20% = 1080 А – 0,07 с;
1000А + 20% = 1200 А – 0,05 с;

Исходя из времятоковой характеристики плавких предохранителей, принимаем ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A, при таком токе плавкая вставка предохранителя расплавится за время tвс = 0,3 с.

Согласно [Л3, с.78] ступень селективности между защитой линии 10 кВ и предохранителем должна быть в пределах ∆t = 0,5 – 0,7 с.

3.6.1. Определяем время срабатывания МТЗ линии:

tс.з. = tвс + ∆t = 0,3 + 0,5 = 0,8 с

Принимает ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A и время срабатывания МТЗ tс.з. = 0,8 с.

Расчет трансформаторов тока 10 кВ.

Обычно, при устройстве коммерческого учета, сбытовая организация требует предоставить расчеты трансформаторов тока. В этой публикации мы разберем на примерах как выбираются трансформаторы тока (ТТ) для цепей коммерческого учета электроэнергии на стороне 10 киловольт. А также, как проверить, выбранные трансформаторы по условию термической и электродинамической стойкости. И наконец, рассмотрим принципиальную схему коммерческого учета на высокой стороне 10 киловольт. Итак, приступим.

Расчет трансформаторов тока 10 кВ в цепях учета электроэнергии.

Ниже приведен пример расчета трансформаторов тока учета для силового трансформатора 400 кВа.

Номинальный первичный электроток токового трансформатора по стороне 10000в. Расчет трансформаторов тока 10 кВ

Согласно ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 40% от номинального тока счетчика. Номинальный вторичный ток равен 5А.

Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:

Согласно ПУЭ при минимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 5%. от номинального тока счетчика. Номинальный вторичный ток равен 5А.

Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:

Таким образом, трансформатор тока 30/5 полностью выполняет требования ПУЭ п.п 1.5.17.

Проверка выбранных трансформаторов тока по условию термической и электродинамической стойкости.

Для коммерческого учета 10000в выбраны трансформаторы ТЛО-10 30/5 и с односекундными токами термической стойкости 10кА и электродинамической стойкости 26 кА.

Проверка по условию термической стойкости:

При этой проверке должно соблюдаться следующее требование:

Для фидера №1.

Условия соблюдены. Расчет трансформаторов тока 10 кВ

Как видно, сложного здесь ничего нет, и с этой работой справится любой человек, который может обращаться с калькулятором. Не бойтесь браться за, как казалось бы, сложные дела. Сложными они кажутся только на первый взгляд. И если подумать и разобраться, то оказывается, в них нет ничего суперсложного. Беритесь, пробуйте, и все у Вас получится. Удачи…

Вам может быть интересно – «Что лучше ВВГ или NYM и в чем отличие?».

Читайте также: