Дата и время

Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока

Раздел: Релейная защита и автоматика

Содержание


1. Общая часть


Всем доброго времени суток! Представляю Вашему вниманию типовую работу «Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока» №48082-э "Теплоэлектропроект".

Вторичная нагрузка на трансформаторы тока (ТТ) складывается из:

  • а) сопротивления проводов — rпр;
  • б) полного сопротивления реле и измерительных приборов — Zр и Zп;
  • в) переходного сопротивления принимаемого равным - rпер = 0,05 Ом.

Согласно ГОСТ трансформаторы тока должны соответствовать одному из следующих классов точности: 0,5; 1; 3; 5Р; 10Р.

Класс точности 0,5 должен обеспечиваться при питании от трансформатора тока расчетных счетчиков. При питании щитовых измерительных приборов класс точности трансформаторов тока должен быть не ниже 3. При необходимости для измерения иметь более высокий класс точности трансформаторы тока должны выбираться по классу точности на ступень выше, чем соответствующий измерительный прибор.

Например: для приборов класса 1 трансформаторов тока должен обеспечивать класс 0,5; для приборов — 1,5 трансформаторов тока должен обеспечивать класс точности 1,0.

Требования к трансформаторам тока для релейной защиты рассмотрены ниже.

При расчете нагрузки на ТТ в целях упрощения допускается сопротивления элементов вторичной цепи ТТ складывать арифметически, что создает некоторый расчетный запас.

Потребление токовых обмоток релейной и измерительной аппаратуры приведено в разделе "7. Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры". Для удобства и упрощения расчета в указанных приложениях потребление дано в Омах. Для тех приборов и реле, для которых в каталогах указано их потребление в ВА, сопротивление в Омах определяется по выражению

Сопротивление приборов

где:
S – потребляемая мощность по токовым цепям, ВА;
I – ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

При расчете сопротивления проводов (кабеля) во вторичных цепях ТТ используется:

Расчет сопротивления проводов

где:
  • rпр — активное сопротивление проводов (жилы кабеля) от трансформатора тока до прибора или реле, Ом;
  • l – длина провода (кабеля) от трансформатора тока до места установки измерительных приборов или релейной аппаратуры, м;
  • S – сечение провода или жилы кабеля, мм2;
  • γ –удельная проводимость, м/Ом.мм2(для меди γ = 57, для алюминия γ =34,5).

2. Определение нагрузки на трансформаторы тока для измерительных приборов


Нагрузка на ТТ для измерительных приборов складывается из сопротивлений последовательно включенных измерительной аппаратуры, соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях.

Величина расчетной нагрузки Zн зависит также от схемы соединения ТТ.

При расчете определяется нагрузка для наиболее загруженной фазы ТТ.

В случае включения релейной аппаратуры последовательно с измерительной в расчетную нагрузку вводится также сопротивление реле. При этом расчетная нагрузка не должна превосходить допустимую в требуемом классе точности данного ТТ для измерительных приборов.

При соединении трансформаторов тока в звезду.

Расчетная нагрузка при соединении тт в звезду

При соединении трансформаторов тока в неполную звезду.

Расчетная нагрузка при соединении тт в неполную звезду

При соединении ТТ в треугольник и включении измерительных приборов последовательно с реле во всех линейных проводах.

Расчетная нагрузка при соединении тт в треугольник

где:
- сопротивление нагрузки, включенной в линейном проводе трансформатора тока.

При соединении трансформаторов тока в треугольник и включении измерительного прибора последовательно с прибора последовательно с реле только в одном линейном проводе (например, в фазе А).

Расчетная нагрузка при соединении тт в треугольник и включении измерительного прибора

При использовании только одного ТТ.

Расчетная нагрузка при использовании только одного тт

В выражениях (3-7) известны сопротивления измерительных приборов Zп, сопротивления реле Zр, переходное сопротивление rпер и неизвестно сопротивление проводов rпр.

Поэтому расчет нагрузки на ТТ сводится к определению сопротивления соединительных проводов rпр.

Сопротивление rпр. определяется из условия обеспечения работа ТТ в требуемом классе точности при расчетной нагрузке. Поэтому должно быть Zн < Zдоп. Принимая Zн=Zдоп и пользуясь выражениями (3-7), определяется rпр для соответствующих схем соединения:

Сопротивление rпр.

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов, пользуясь выражением (2).

Если в результате расчета сечение S окажется меньше 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ.


3. Определение напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока


Сопротивление нагрузки трансформатора тока для измерительных приборов и релейной защиты по условию допустимого напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока должно быть таким, чтобы при любом возможном виде короткого замыкания в месте установки трансформаторов тока измерения или защиты и любом возможном первичном токе трансформатора тока напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока установившемся режиме не превышало 1000 В.

Это условие считается выполненным, если при любом виде к.з.

Допустимое напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока

где:
  • I1- наибольший возможный первичный ток при к.з.;
  • nт – номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока;
  • Zн – фактическое сопротивление вторичной нагрузки трансформатора тока с учетом сопротивления принятого провода (жилы кабеля)

Если в результате расчета оказалось, что при Zн напряжение больше 1000 В, то следует перейти на большее сечение соединительных проводов (жил кабеля) до 10 мм2 включительно.

Если при S=10 мм2 напряжение окажется больше 1000 В, то следует перейти на больший коэффициент трансформации и расчет для определения Zн должен быть повторен.


4. Определение нагрузки на трансформаторы тока для релейной защиты


Нагрузка на ТТ для релейной защиты складывается из последовательно включенных сопротивлений релейной аппаратуры , соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях. Величина вторичной нагрузки зависит также от схемы соединения ТТ и от вида КЗ.

Релейная защита в условиях КЗ обычно работает при больших токах, которые во много раз превышают номинальный ток ТТ. Расчетами и опытом эксплуатации установлено, что для обеспечения правильной работы релейной защиты погрешности ТТ не должны превышать предельно допустимых значений.

По ПУЭ эта погрешность, как правило, не должна быть более 10%.

В ГОСТ 7746-88 точность ТТ, используемых для релейной защиты, нормируется по их полной погрешности (ε), обусловленной током намагничивания. По условию ε < 10% построены кривые предельных кратностей ТТ.

При этом наибольшее отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором полная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%, называется предельной кратностью (К10).

Согласно тому же ГОСТ заводы-поставщики ТТ обязаны гарантировать значение номинальной предельной кратности (К10н), при которой полная погрешность ТТ, работающего с номинальной вторичной нагрузкой, не превышает 10%.

Чтобы найти допустимую нагрузку по кривым предельных кратностей, необходимо предварительно определить расчетную кратность тока К.З., т. е. отношение тока КЗ в расчетной точке к минимальному току ТТ (Красч.)


5. Определение расчетной кратности (Красч.) для выбора допустимой нагрузки (Zдоп.) на трансформаторы тока по кривым предельных кратностей


Для правильного выбора допустимой нагрузки на ТТ необходимо выбрать соответствующий режим и место короткого замыкания.

Расчетным режимом является КЗ, при котором ток к.з. имеет максимальную для данного ТТ величину Iмакс. в заданном месте КЗ.

Величины Iмакс. Выбираются различно для разных типов защиты зависимости от принципа их работы.


5.1 Токовые защиты с независимой характеристикой


Для максимальной токовой защиты с независимой характеристикой Iмакс = 1,1*Ic.з., поскольку для этих защит точная работа ТТ требуется лишь при токе их срабатывания.

Расчетная кратность определяется в условиях срабатывания защиты:

Расчетноя кратность (Красч.) для токовых защит с независимой характеристикой

где:
  • 1,1 – коэффициент, учитывающий 10%-ную погрешность ТТ при срабатывании защиты;
  • Iс.з. – первичный ток срабатывания защиты;
  • I1н – первичный номинальный ток ТТ.

5.2 Токовые отсечки


Для токовой отсечки Iмакс = 1,1*Ic.з., поскольку для этих защит точная работа ТТ требуется лишь при токе их срабатывания.

Расчетная кратность определяется в условиях срабатывания защиты:

Расчетноя кратность (Красч.) для токовой отсечки

где: n=1,2-1,3

5.3 Максимальные токовые защиты с зависимой характеристикой


Для МТЗ с зависимой характеристикой Iмакс должен соответствовать току КЗ, при котором производится согласование по времени защит смежных элементов.

Расчетная кратность:

Расчетноя кратность (Красч.) для максимально токовых защит с зависимой характеристикой

Iк.з.макс.- максимальный ток короткого замыкания, при котором производится согласование смежных защит;
n=1,2-1,3

5.4 Направленные токовые и дистанционные защиты


Для предотвращения излишних срабатываний, многоступенчатых защит Iмакс определяется при КЗ в конце зоны первой ступени защит или в конце линии.

Расчетная кратность:

Расчетноя кратность (Красч.) для направленных токовых и дистанционных защит

n – коэффициент, принимается при минимальном времени действия защиты: менее 0,5 сек равным 1,4-1,5, а при времени больше 0,5 сек равным 1,2-1,3.


5.5 Дифференциальные токовые защиты


Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

Расчетноя кратность (Красч.) для дифференциальных токовых защит

I1расч.- максимальный ток при внешнем коротком замыкании;
n – коэффициент, принимается при выполнении защиты на реле с БНТ равным 1, а при реле без БНТ равным 1,8-2.

5.6 Дифференциально-фазные высокочастотные защиты


Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

Расчетноя кратность (Красч.) для дифференциально-фазных высокочастотных защит

I1расч.- максимальный ток при коротком замыкании в конце защищаемой линии;
n - принимается 1,6-1,8.

5.7 Продольные дифференциальные токовые защиты линий


Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

Расчетноя кратность (Красч.) для продольно дифференциально токовых защит линий

I1расч.- максимальный ток при коротком замыкании в конце защищаемой линии;
n – принимается 1,8-2,0.

По расчетной кратности, пользуясь кривыми предельных кратностей (по данным заводов-изготовителей трансформаторов тока) находится допустимое сопротивление Zдоп для трансформаторов тока рассматриваемой защиты.

В тех случаях, когда из-за отсутствия кривых предельных кратностей при проектировании вынужденно используются кривые 10%-ных кратностей, необходимо для учета возможного их завышения по сравнению с действительно допустимыми значениями по кривым предельных кратностей полученное по выражениям (13-19) значение Красч. увеличивать в 1,25 раз.


6.Определение расчетной нагрузки Zн


Расчетная нагрузка для трансформаторов тока релейной защиты определяется по выражениям, приведенным в таблице №1. В расчете принимается Zн=Zдоп.

По значению Zн можно определить сопротивление соединительных проводов (жил кабеля) во вторичных цепях трансформаторов тока.

Таблица 1 – расчетные формулы для определения вторичной нагрузки и сопротивления соединительных проводов трансформаторов тока для релейной защиты

Таблица 1 – расчетные формулы для определения вторичной нагрузки и сопротивления соединительных проводов трансформаторов тока для релейной защиты

Продолжение таблицы 1


7.Определение сопротивления соединительных проводов


В Таблице №1 приведены расчетные выражения, для определения сопротивления соединительных проводов во вторичных цепях трансформаторов тока в зависимости от их схем соединения и от вида КЗ.

При этом сопротивление релейной аппаратуры, подключенной к трансформаторам тока, может быть найдено по Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры или по другим заводским данным.

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов.

Допустимое сечение соединительных проводов

Если в результате расчета S окажется менее 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ, после чего определяется фактическое сопротивление проводов по выражению (2).

Если в результате расчета сечение кабеля окажется чрезмерно большое (более 10 мм2), то для его уменьшения можно рекомендовать следующие мероприятия:

1. Применить последовательное соединение двух обмоток трансформаторов тока рассматриваемой защиты. При последовательном соединении одинаковых сердечников трансформаторов тока нагрузка на каждый сердечник ТТ уменьшается в 2 раза. При последовательном соединении разных сердечников трансформаторов тока расчетная нагрузка на ТТ уменьшается, так как она распределяется между обмотками трансформаторов тока пропорционально их ЭДС.

2. Изменить схему соединения трансформаторов тока вместо неполной звезды перейти к полной звезде; вместо схемы на разность токов перейти к схеме неполной звезды и т.п.

3. Применить другой трансформатор тока, допускающий большую вторичную нагрузку.

4. Установить дополнительный комплект трансформаторов тока и перевести на него часть вторичной нагрузки.


8.Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры


Реле тока серии РТ-40


№ п/п Тип реле Пределы уставок, А Сопротивление обмотки реле, Ом Примечание
1 РТ40/0,2 0,05-0,1
0,1-0,2
80 -
2 РТ40/0,6 0,15-0,3
0,3-0,6
8,9
2,2
-
3 РТ40/2 0,5-1
1-2
0,8
0,2
-
4 РТ40/6 1,5-3
3-6
0,22
0,055
-
5 РТ40/10 2,5-5
5-10
0,08
0,02
-
6 РТ40/20 5-10
10-20
0,02
0,005
-
7 РТ40/50 12,5-25
25-50
0,0051
0,00128
-
8 РТ40/100 25-50
50-100
0,00288
0,00072
-
9 РТ40/200 50-100
100-200
0,0032
0,0008
-
10 РТ40/Ф 1,75-3,5
2,9-5,8
4,4-8,8
8,8-17,6
0,090
0,036
0,020
0,008
-

Реле тока серии РТ-40/1Д


№ п/п Пределы уставок, А Полное сопротивление, Ом при токе, А
Минимальной уставки 5 10
1 0,15-0,3
0,3-0,6
0,5-1
10
2,5
1
1,7
0,65
0,4
0,45
0,25
0,07

Реле тока серии РТ 40/Р-1


Зависимость величины полного сопротивления от величины подаваемого тока при питании всех трех обмоток реле

№ п/п Пределы уставок, А Полное сопротивление, Ом
Фазы
А В С
1 0,15 40 20 21
2 0,4 25 13 13
3 1 14 7 7
4 2 9 5 5
5 4 6 2,5 2,8
6 5 5 2 2

Реле тока серии РТ 40/Р-5


Зависимость величины полного сопротивления от величины подаваемого тока при питании всех трех обмоток реле

№ п/п Пределы уставок, А Полное сопротивление, Ом
Фазы
А В С
1 1 1,6 0,9 0,92
2 3 0,8 0,35 0,36
3 5 0,5 0,25 0,26
4 7 0,4 0,17 0,18
5 15 0,25 0,08 0,1
6 25 0,15 0,06 0,08

Реле тока серии РТ 80


№ п/п Тип реле Сопротивление обмотки реле при разных уставках Примечание
Iном, А Z, Ом
1 РТ81/1 4 0,62 -
2 РТ81/1У 5 0,4 -
3 РТ82/1 6 0,28 -
4 РТ82/1У 7 0,204 -
5 РТ83/1 8 0,156 -
6 РТ83/1У
7 РТ84/1 9 0,123 -
8 РТ84/1У
9 РТ85/1 10 0,1 -
10 РТ85/1У
11 РТ86/1
12 РТ86/1У
13 РТ81/2 2 2,5 -
14 РТ81/2У
15 РТ82/2 2,5 1,6 -
16 РТ82/2У
17 РТ83/2 3 1,11 -
18 РТ83/2У 3,5 0,82 -
19 РТ84/2 4 0,625 -
20 РТ84/2У
21 РТ85/2 4,5 0,495 -
22 РТ86/2 5 0,4 -

Реле тока серии РТ 90


№ п/п Тип реле Сопротивление обмотки реле при разных уставках Примечание
Iном, А Z, Ом
1 РТ91/1 4 1,56 -
2 РТ91/1 5 1 -
3 РТ91/1У 6 0,695 -
4 РТ91/1У 7 0,51 -
5 РТ95/1 8 0,39 -
6 РТ95/1У 9 0,308 -
7 РТ95/1У 10 0,25 -
8 РТ91/2 2 6,25 -
9 РТ91/2 2,5 4 -
10 РТ91/2У 3 2,78 -
11 РТ91/2У 3,5 2,03 -
12 РТ95/2 4 1,56 -
13 РТ91/2У 4,5 1,24 -
14 РТ91/2У 5 1 -

Фильтр-реле тока обратной последовательности серии РТФ


№ п/п Тип реле Сопротивление обмотки реле при разных уставках Примечание
Iном, А Z, Ом
1 РТФ 1М 5 0,22 На фазу
2 РТФ 1М 1 5,5 На фазу
3 РТФ 7/1 5 0,8 На фазу
4 РТФ 7/1 10 0,2 На фазу
5 РТФ 7/2 5 0,6 На фазу
6 РТФ 7/2 1 15 На фазу
7 РТФ 6М 5 0,4 На фазу
8 РТФ 6М 10 0,1 На фазу

Реле токовые дифференциальные


№ п/п Тип реле Наименование обмоток Сопротивление обмоток, Ом Примечание
1 РНТ 565 Рабочая 0,1 При полностью включенных витках
Первая уравнительная 0,1 При полностью включенных витках
Вторая уравнительная 0,1 При полностью включенных витках
2 РНТ 566 Первая рабочая 2,5 При полностью включенных витках
Вторая рабочая 1,5 При полностью включенных витках
Третья рабочая 0,25 При полностью включенных витках
3 РНТ 566/2 Первая рабочая 1,5 При полностью включенных витках
Вторая рабочая 0,1 При полностью включенных витках
4 РНТ 567 Первая рабочая 0,05 При полностью включенных витках
Вторая рабочая 0,05 При полностью включенных витках
5 РНТ 567/2 Первая рабочая 0,5 При полностью включенных витках
Вторая рабочая 0,5 При полностью включенных витках

Просмотров: 11985

Статья создана: 26.07.2016

Поделиться:


Читать еще:



Комментарии посетителей (всего 1шт.):
Андрей
7
# 71
(21:47:42 27.07.2016 г.)
Типовая работа - супер.
Ответить

Закрыть
Имя:
797 + 55 =  
Добавить комментарий:
Имя:
797 + 55 =