8. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 1 Расчёт токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ
9.4 Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформаторов тока производится:
1. По номинальному напряжению:
Uном1Т Uномс, (9.19) где Uном1Т– номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора тока; Uномс –номинальное напряжение силовой сети.
2. По току нормального режима:
Iном1Iр, (9.20) где
I
ном1 – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.3. По току послеаварийного режима:
Iном1 Iра или (9.21) 4. По мощности нагрузки трансформатора:
Sном2 Sр, (9.22) где Sном2– номинальная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока;
Sр – расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме.
Номинальная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока находится по формуле:
2
ном2 ном2 Т
S = I z , (9.23)
где zТ – полное допустимое сопротивление внешней цепи, подключаемой ко вторичной обмотке трансформатора тока (сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов, реле, проводов, контактов), Ом;
ном2 5
I = – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока, А.
Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нор- мальном режиме находится как:
( )
2
р приб ном2 пр к
S =S +I r +r , (9.24) где Sприб – полная мощность потребляемая приборами, ВА.
Принимаем, что счетчик трехфазный типа Гран-Электро СС-301 имеет потребляемую мощность каждой цепью тока не более 0,5 В∙А; амперметр типа Э-377– не более 0,1 В∙А;
r
к – сопротивление контактов; принимаем 0,1 Ом;rпр– сопротивление проводников цепи измерения.
Зная Sприб, Iном2, rк и Sном2 можно рассчитать сопротивление проводников между трансформаторами тока и приборами:
2
ном2 приб ном2 к
S S I r
r − −
= . (9.25)
При использовании трех трансформаторов тока они соединяются по схеме полной звезды. Сечение жил соединительных проводников при схеме неполной звезды:
пр
F l
r
, (9.26) где l – длина проводника. Принимаем l =7 м;
– удельная проводимость материала соединительных проводников.Для меди =53 м/Ом мм 2. Минимальное сечение соединительных проводников 2,5 мм2.
Принимается ближайшее большее стандартное сечение, выбирается контрольный кабель.
5. По термической стойкости:
(
kТIном1)
2 tТ BК, (9.27) гдеk
Т – кратность тока термической стойкости;t
кз – длительность протекания тока КЗ.6. По электродинамической стойкости:
kд 2Iном1iу или iдин iу, (9.28) где
k
д – кратность тока динамической стойкости; iу – ударный ток КЗКласс точности трансформаторов тока, установленных на вводах в РП, принимаем 0,5S, остальных – 0,5.
Нагрузку трансформаторов тока сведем в таблицы 9.8 – 9.11
Таблица 9.8 – Вторичная нагрузка трансформатора тока для обмотки 0,5S на вводе РП
Прибор Тип прибора Нагрузка фаз, В·А
А В С
Счётчик активной и
реактивной энергии СС-301 0,5 0,5 0,5
Итого: 0,5 0,5 0,5
Таблица 9.9 – Нагрузка трансформатора тока для обмотки 0,5 на вводе РП, секционного выключателя и отходящих (радиальных) линий
Прибор Тип прибора Нагрузка фаз, В·А
А В С
Амперметр Э-377 - 0,1 -
Итого: 0,1 -
Таблица 9.10 – Вторичная нагрузка трансформатора тока на ТП-0,4 кВ Прибор Тип прибора Нагрузка фаз, В·А
А В С
Амперметр Э-377 1,5 1,5 1,5
Счётчик активной и
реактивной энергии СС-301 0,5 0,5 0,5
Итого: 2 2 2
Таблица 9.11 – Нагрузка трансформатора тока для обмоток 10Р всех ячеек РП Прибор Тип прибора Нагрузка фаз, В·А
А В С
Терминал РЗА МР301 0,5 0,5 0,5
Итого: 0,5 0,5 0,5
Для всех ячеек для обмотки 0,5S принята мощность 5 В∙А, для обмот- ки 0,5 – 5 В∙А, для обмотки 10Р – 10 В∙А.
Произведем выбор трансформаторов тока и выбор контрольных кабе- лей для РП, результаты сведем в таблицы 9.12 и 9.13.
В каждой фазе устанавливаются трансформаторы тока с тремя вто- ричными обмотками с классом точности 0,5S/0,5/10Р.
В расчете принимаем, что к измерительным трансформаторам под- ключаются токовые цепи трехфазного счетчика активной и реактивной энер- гии типа Гран-Электро СС-301, который имеет потребляемую мощность 0,5 В∙А. В одной из этих фаз (например L1) к ТТ также присоединяется ампер- метр типа Э-377, потребляющий не более 0,1 В∙А. Таким образом, нагрузка наиболее загруженного ТТ составляет 2,0 В∙А.
Производим выбор ТТ:
По расчетным данным выбираем проходной трансформатор тока типа ТОЛ-300/5 с изоляцией из литой синтетической смолы.
Выбранный трансформатор тока имеет следующие технические ха- рактеристики: Uном1 =10 кВ, Iном1=300 А, номинальный вторичный ток
ном2 5 А
I , номинальная мощность вторичной обмотки 10 В∙А, номинальная нагрузка в классе точности 0,5 zT =0, 4 Ом, кратность тока динамической стойкости kД =81, кратность тока термической стойкости kТ =35, допустимое время действия тока КЗ tТ =3 с.
Определим тепловой импульс от тока КЗ:
2 к 9,59 (1 0,01) 9,68 кА с
В = + = .
Проверку трансформатора тока на термическую стойкость произво- дим по выражению (9.28):
3 2 2
(35 300 10 ) 3 9,68 кА с − 330,75 9,68 кА с 2 .
Следовательно, выбранные трансформаторы тока термически устой- чивы.
По условию (9.29) выполним проверку ТТ на электродинамическую стойкость:
81 2 300 24, 4 кА,
34,3624, 4 кА.
Условие электродинамической стойкости трансформатора тока вы- полняется.
Выбираем сечение жил контрольного кабеля при соединении транс- форматоров тока по схеме звезды. Для этого предварительно рассчитывается сопротивление проводников между трансформаторами тока и приборами по формуле (9.26):
2
пр 2
10 2 5 0,1
0, 22 Ом
r = − − 5 = .
Приняв длину проводника l=7 м, рассчитаем по формуле (9.26) требуемое сечение жил контрольного кабеля:
7 2
0,6 мм 53 0, 22
F =
.
Так как минимальное сечение жил медных проводников должно быть не менее 2,5 мм2, то принимаем четырехжильный контрольный кабель марки КВВГ 4х2,5-0,66.
Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нор- мальном режиме находится по формуле (9.25):
2
р 2 5 (0,22 0,1) 5,8
S = + + = .
Произведем расчеты по выбору трансформаторов тока в РП и кон- трольных кабелей и результаты сведем в таблицы 9.12 и 9.13.
Таблица 9.12 – Выбор трансформаторов тока для РП (КСО-210) Место установ-
ки КСО ввод. КСО секц. КСО Л3, Л10 КСО Л5, Л6 Трансформатор
тока
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-300/5 У3
ТОЛ-10- 0,5/10Р -200/5 У3
ТОЛ-10- 0,5/10Р -80/5 У3
ТОЛ-10- 0,5/10Р -80/5 У3
ном1Т номс
U U 10=10 10=10 10=10 10=10
ном1 р
I I 300>262,16 200>157,3 80>25,94 80>68,95
(
kТIном1)
2 tТ BК 330,75>9,68 147>6,05 23,52>6,05 23,52>6,05д 2 ном1 у
k I i 34,36>24,4 22,91>8,56 9,16>8,56 9,16>8,56
ном2 р
S S 10≥5,8 10≥5,8 10≥5,8 10≥5,8
Продолжение таблицы 9.12 Место установ-
ки КСО Л7, Л8 КСО Л4 КСО Л9
Трансформатор тока
ТОЛ-10- 0,5/10Р -100/5 У3
ТОЛ-10- 0,5/10Р -80/5 У3
ТОЛ-10- 0,5/10Р -80/5 У3
ном1Т номс
U U 10=10 10=10 10=10
ном1 р
I I 100>81,46 80>43,71 80>43,07
(
kТ Iном1)
2 tТ BК 36,75>6,05 23,52>6,05 23,52>6,052 1
д ном у
k I i 11,45>8,56 9,16>8,56 9,16>8,56
ном2 р
S S 10≥5,8 10≥5,8 10≥5,8
Таблица 9.13 – Выбор контрольных кабелей для РП Схема
соединения
Место установки
Тр-р тока
zТ,
Ом
приб, S
ВА
rпр, Ом
min, F мм 2
, F
мм 2
Марка кабеля
Полная звезда
КСО ввод
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-300/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО
секц.
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-200/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО Л3,
Л10
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-80/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО Л5,
Л6
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-80/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО Л7,
Л8
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-100/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО Л4
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-80/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 КСО Л9
ТОЛ-10- 0,5S/0,5/10Р
-80/5 У3
0,4 2 0,22 0,6 2,5
КВВГ- 4x2,5-
0,66 Трансформаторы тока для ТП (0,4 кВ) выбираются в зависимости от мощности и количества трансформаторов, результаты выбора сведены в таб- лицу 9.14. Приведем пример расчета трансформатора тока для ТП4 , коэффи- циент загрузки трансформатора в нормальном режиме берем из пункта 6.
Т ном
р
ном
630 0,61
554,68 А,
3 3 0, 4
I S
U
= = =
Т
ра а ном
ном
1, 4 630
1273 А.
3 3 0, 4
I S
U
= = =
Выбираем три трансформатора тока типа ТНШЛ-0,66 с номинальным напряжением 660 В, классом точности 0,5, номинальным первичным током
ном1 1500 А,
I = номинальным вторичным током Iном2 =5 А. Расчёт для выбора контрольных кабелей для ТП (0,4 кВ) аналогичен их расчёту для РП (КСО).
Таблица 9.14 – Выбор трансформаторов тока для ТП (0,4 кВ)
Место установки ТП1 ТП2 ТП3 ТП4
Трансформатор тока
ТНШЛ-0,66- 1500
ТНШЛ-0,66- 1000
ТНШЛ-0,66- 1250
ТНШЛ-0,66- 1500
ном1Т номс
U U 0,66>0,4 0,66>0,4 0,66>0,4 0,66>0,4
ном1 р
I I 1500>609,25 1000>880,45 800>709,27 1500>554,68
ном1 ра
I I 1500>1273 1000>880,45 800>709,27 1500>1273 Таблица 9.15 – Выбор контрольных кабелей для ТП (0,4 кВ)
Схема соединения
Место установки
Тр-р тока
z
Т,Ом
приб, S
ВА
rпр, Ом
min, F
мм2
, F мм2
Марка кабеля
Полная звезда
ТП1
ТНШЛ- 0,66- 1500
0,8 2 0,22 0,6 2,5 КВВГ- 4x2,5-0,66 ТП2
ТНШЛ- 0,66- 1000
0,8 2 0,22 0,6 2,5 КВВГ- 4x2,5-0,66 ТП3
ТНШЛ- 0,66- 1250
0,8 2 0,22 0,6 2,5 КВВГ- 4x2,5-0,66 ТП4
ТНШЛ- 0,66- 1500
0,8 2 0,22 0,6 2,5 КВВГ- 4x2,5-0,66
Выбор трансформаторов тока в нейтралях трансформаторов производим по току, равному 75% от номинального тока трансформатора, т.к. допустимое значение тока небаланса в нулевом проводе для траснформатора с соединением обмоток труегольник/звезда не более 0,75 от номинального тока трансформатора с учетом перегрузки трансформатора тока на 20%, т.е.:
ном1 ном
ном
0,75 ,
3 1, 2
I S
U
=
Приведем пример расчета трансформатора токов нейтраль
ном1
0,75 630
568,33 А.
3 0, 4 1, 2
I = =
Выбираем трансформатор тока типа ТНШЛ-0,66 с номинальным напряжением 660 В, классом точности 10Р, номинальным первичным током
ном1 600 А,
I = номинальным вторичным током Iном2 =5 А. Результаты выбора сведем в таблицу 9.16.
Таблица 9.16 – Выбор трансформаторов тока для ТП (0,4 кВ)
Место установки ТП1 ТП2 ТП3 ТП4
Трансформатор тока
ТНШЛ-0,66- 600
ТНШЛ-0,66- 1000
ТНШЛ-0,66- 600
ТНШЛ-0,66- 600
ном1Т номс
U U 0,66>0,4 0,66>0,4 0,66>0,4 0,66>0,4
ном1 р
I I 600>568,33 1000>902,11 600>568,33 600>568,33
На отходящих кабельных линиях предусматривается установка траснформаторов тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ-10-У3, с коэффициентом трансформации 25/1.