Выбор трансформаторов тока в цепях учёта

Задание

 

Часть 1. Проверка правильности выбора трансформатора тока

№ п/п	Мощность трансформатора, кВА	Мощность нагрузки изменяется от указанной до номинальной	Коэффициент трансформации тр-ра тока
10	250, 10/0,4 кВ	70	75/5

Часть 2. Расчет нагрузки трансформатора тока

№п/п	Междуфазная нагрузка, ВА			Длина кабеля до трансформатора напряжения, м	Сечение кабеля, мм2
	Sаb	Sbс	Sса
10	33	33	38	25	2,5

Часть 3. Расчет экономии электроэнергии, затрачиваемой на освещение

№ варианта	ЛН, N	НЛ, M
10	285	54

1. Проверка правильности выбора трансформатора тока

Проверить правильно ли выбраны трансформаторы тока при выполнении учета электроэнергии на силовом трансформаторе.

№ п/п	Мощность трансформатора, кВА	Мощность нагрузки изменяется от указанной до номинальной	Коэффициент трансформации тр-ра тока
10	250, 10/0,4 кВ	70	75/5

 

Задача 1. Необходимо выполнить учет электроэнергии на силовом трансформаторе 250 кВА, 10/0,4 кВ. Мощность нагрузки трансформатора изменяется от 70 кВА до номинальной. Ячейка трансформатора оборудована трансформаторами тока с К₁=75/5 (коэффициент трансформации в виде отношения номинальных первичного и вторичного токов). Требуется проверить их пригодность (правильно ли выбраны ТТ).

Номинальный первичный ток трансформатора по стороне 10 кВ

=250/(√3∙10)=25/√3=14,43 А

Ток минимальной нагрузки

=70/(√3∙10)=7/√3=4,04 А

Вторичный ток при номинальной нагрузке

=14,43∙5/75=0,96 А

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

5А-100%

0,96А-х% 5/100=0,96/х 5*х=0,96*100 х=96/5 х=19,2

Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:

(0,96/5)∙100%=19,25<40% – условие не выполняется

Вторичный ток при минимальной нагрузке

=4,04∙5/75=0,27 А

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:

(0,27/5))∙100%=5,39>5% – условие выполняется, но можно лучше

Таким образом, трансформатор тока нужно заменить трансформатором тока 30/5.

Тогда вторичный ток при номинальной нагрузке

=14,43∙5/30=72,15/30=2,405 А

А отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:

(2,405/5)∙100%=48,1>40% – условие выполняется

Вторичный ток при минимальной нагрузке

=4,04∙5/30=20,2/30=0,67 А

Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:

(0,67/5))∙100%=0,135*100=13,5>5% – условие выполняется

Вывод: Трансформатор тока представляет собой вспомогательный аппарат, в котором вторичный ток практически пропорционален первичному току и предназначенный для включения измерительных приборов и реле в электрические цепи переменного тока. Трансформаторы тока служат для преобразования тока любого значения и напряжения в ток, удобный для измерения стандартными приборами (5 А), питания токовых обмоток реле, отключающих устройств, а также для изолирования приборов и обслуживающего их персонала от высокого напряжения.

Обычно трансформатор тока выбирается с условием, чтобы его вторичный ток не превышал 110% номинального. С другой стороны, трансформаторы тока, выбранные с завышенными коэффициентами трансформации с учетом тока КЗ, при малых вторичных токах имеют повышенные погрешности. Согласно ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 40% от номинального тока счетчика, а при минимальной – не менее 5%.

Таким образом трансформатор тока был выбран неправильно. Так как номинальный ток вторичной обмотке указан в паспортной табличке и равен 5А, то обратимся к принятой для ТТ шкале номинальных первичных токов: 1,5,10,15,20,30,40,50,75 и т.д. Выбрав вторичный ток = 30А получаем трансформатор с коэффициентом трансформации К=30/5

2. Расчет нагрузки трансформатора тока

Определить нагрузку на трансформатор напряжения и падение напряжения в кабеле. Сравнить с допустимыми значениями.

№п/п	Междуфазная нагрузка, ВА			Длина кабеля до трансформатора напряжения, м	Сечение кабеля, мм2
	Sаb	Sbс	Sса
10	33	33	38	25	2,5

Для трехфазного трансформатора напряжения определяется мощность нагрузки S_ТН каждой из фаз по формуле

где - наибольшая и наименьшая мощности междуфазной нагрузки

Из трех вычисленных таким образом нагрузок берется наибольшая S_ТНmax, и проверяется неравенство .

Наиболее загружена фаза с. Мощность ее нагрузки

Расчетная нагрузка трансформатора напряжения ,

т.е. не превышает допустимую.

Сопротивление соединительных проводов определяется по формуле

где ℓ – длина провода между трансформатором тока и счетчиком, м; γ – удельная проводимость; для меди γ= 53 м/(Ом·мм²), для алюминия γ= 32 м/(Ом·мм²); s-сечение провода, мм².В токовых цепях сечение медных проводов должно быть не менее 2,5 мм², алюминиевых – не менее 4 мм².

Сопротивление алюминиевого провода

Определяется ток нагрузки I_ТН фазы c:

Ток нагрузки в фазе с

Согласно ПУЭ сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков выбираются таким образом, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения. При номинальном напряжении 100 В потеря напряжения в вольтах численно совпадает с потерей напряжения в процентах.

Определяется падение линейного напряжения ΔU для трехфазного трансформатора напряжения:

Падение напряжения в соединительных проводах

<0,25% что допустимо.

Вывод: Измерительные трансформаторы напряжения – это промежуточные трансформаторы, через которые включаются измерительные приборы при высоких напряжениях. Благодаря этому измерительные приборы оказываются изолированными от сети, что делает возможным применение стандартных приборов (с переградуированием их шкалы) и тем самым расширяет пределы измеряемых напряжений. Нагрузка на трансформатор и падение напряжения в кабеле не превышают допустимые.