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.

Рис.1 — Схема подключения трансформаторов тока к терминалу Сириус-21-Л-И1

Рис.2 — Схема подключения трансформаторов тока к cчетчику СЭТ 4ТМ.03M

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.

Рассчитываем вторичную нагрузку согласно типовой работы «Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока» «Теплоэлектропроект» №48082-э.

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

где:

• 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:

где:

• 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:

где:

• 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

4.3 Определяем сопротивление обмотки трансформаторов тока для защиты — 10Р, рассчитанное из допустимой вторичной нагрузки, равной 30 ВА:

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:

где:

• 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.

А сечение кабеля применять по механической прочности, согласно ПУЭ раздел 3.4.4. для токовых цепей — 2,5 мм2 для меди и 4 мм2 для алюминия;

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)

где:

• 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:

где:

• 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.

Таблица 3

№ п/п	Расчетные данные	Каталожные данные	Условие выбора	Примечание
		Трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,5S/0,5/10P-5/10/30-300/5У2
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

Литература:

1. Типовая работа «Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока» «Теплоэлектропроект» №48082-э
2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
3. Рожкова Л.Д. и Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. − 3-е изд., перераб. и доп. − М., Энергоатомиздат, 1987.