1. Загальна частина
Всім доброго часу доби! Уявляю Вашій увазі типову роботу «Вказівки з розрахунку навантажень трансформаторів струму» №48082-е "Теплоелектропроект".
Вторинне навантаження на трансформатори струму (ТТ) складається з:
- а) опору проводів - Rпр;
- б) повного опору реле і вимірювальних приладів - Zр і Zп;
- в) перехідного опору прийнятого рівним - Rпер = 0,05 Ом.
Згідно ГОСТ трансформатори струму повинні відповідати одному з наступних класів точності: 0,5; 1; 3; 5К; 10Р.
Клас точності 0,5 повинен забезпечуватися при харчуванні від трансформатора струму розрахункових лічильників. При харчуванні щитових вимірювальних приладів клас точності трансформаторів струму повинен бути не нижче 3. При необхідності для вимірювання мати більш високий клас точності трансформатори струму повинні вибиратися за класом точності на щабель вище, ніж відповідний вимірювальний прилад.
Наприклад: для приладів класу 1 трансформаторів струму повинен забезпечувати клас 0,5; для приладів - 1,5 трансформаторів струму повинен забезпечувати клас точності 1,0.
Вимоги до трансформаторів струму для релейного захисту розглянуті нижче.
При розрахунку навантаження на ТТ з метою спрощення допускається опору елементів вторинної ланцюга ТТ складати арифметично, що створює певний розрахунковий запас.
Споживання струмових обмоток релейного і вимірювальної апаратури наведено в розділі "7. Довідкові дані по споживанню релейної апаратури". Для зручності і спрощення розрахунку в зазначених додатках споживання дано в Омах. Для тих приладів і реле, для яких в каталогах зазначено їх споживання в ВА, опір в Омах визначається за виразом
де:
S - споживана потужність по струмовим ланцюгах, ВА;
I - струм, при якому задана споживана потужність, А.
При розрахунку опору проводів (кабелю) у вторинних ланцюгах ТТ використовується:
де:- Rпр - активний опір проводів (жили кабелю) від трансформатора струму до приладу або реле, Ом;
- l - довжина проводу (кабелю) від трансформатора струму до місця установки вимірювальних приладів або релейної апаратури, м;
- S - перетин дроту або жили кабелю, мм2;
- γ-питома провідність, м / Ом.мм2 (для міді γ = 57, для алюмінію γ = 34,5).
2. Визначення навантаження на трансформатори струму для вимірювальних приладів
Навантаження на ТТ для вимірювальних приладів складається з опорів послідовно включених вимірювальної апаратури, сполучних проводів і перехідних опорів в контактних з'єднаннях.
Величина розрахункового навантаження Zн залежить також від схеми з'єднання ТТ.
При розрахунку визначається навантаження для найбільш завантаженої фази ТТ.
У разі включення релейного апаратури послідовно з вимірювальною в розрахункове навантаження вводиться також опір реле. При цьому розрахункове навантаження не повинна перевищувати допустиму в необхідному класі точності даного ТТ для вимірювальних приладів.
При з'єднанні трансформаторів струму в зірку.
При з'єднанні трансформаторів струму в неповну зірку.
При з'єднанні ТТ в трикутник і включення вимірювальних приладів послідовно з реле у всіх лінійних проводах.
де:
- опір навантаження, включеної в лінійному проводі трансформатора струму.
При з'єднанні трансформаторів струму в трикутник і включення вимірювального приладу послідовно з приладу послідовно з реле тільки в одному лінійному проводі (наприклад, в фазі А).
При використанні тільки одного ТТ.
У виразах (3-7) відомі опору вимірювальних приладів Zп, опору реле Zр, перехідний опір Rпер і невідомо опір проводів Rпр.
Тому розрахунок навантаження на ТТ зводиться до визначення опору сполучних проводів Rпр.
Опір R пр. визначається з умови забезпечення робота ТТ в необхідному класі точності при розрахунковому навантаженні. Тому має бути Zн 
По знайденому значенням Rпр визначається допустимий переріз сполучних проводів, користуючись виразом (2).
Якщо в результаті розрахунку перетин S виявиться менше 2,5 мм 2, то воно повинно бути прийнято рівним 2,5 мм 2 з умови механічної міцності проводів в струмових ланцюгах ТТ.
3. Визначення напруги на вторинній обмотці трансформатора струму
Опір навантаження трансформатора струму для вимірювальних приладів і релейного захисту за умовою допустимого напруги на вторинній обмотці трансформатора струму має бути таким, щоб при будь-якому можливому вигляді короткого замикання в місці установки трансформаторів струму вимірювання або захисту і будь-якому можливому первинному струмі трансформатора струму напруга на затискачах вторинної обмотки трансформатора струму сталому режимі не перевищувало 1000 В.
Ця умова вважається виконаним, якщо при будь-якому вигляді к.з.
де:- I1- найбільший можливий первинний струм при к.з .;
- nт - номінальний коефіцієнт трансформації трансформатора струму;
- Zн - фактичний опір вторинної навантаження трансформатора струму з урахуванням опору прийнятого проведення (жили кабелю)
Якщо в результаті розрахунку виявилося, що при Zн напруга більше 1000 В, то слід перейти на більший перетин сполучних проводів (жив кабелю) до 10 мм 2 включно.
Якщо при S = 10 мм2 напруга виявиться більше 1000 В, то слід перейти на більший коефіцієнт трансформації і розрахунок для визначення Zн повинен бути повторений.
4. Визначення навантаження на трансформатори струму для релейного захисту
Навантаження на ТТ для релейного захисту складається з послідовно включених опорів релейної апаратури. сполучних проводів і перехідних опорів в контактних з'єднаннях. Величина вторинної навантаження залежить також від схеми з'єднання ТТ і від виду КЗ.
Релейний захист в умовах КЗ зазвичай працює при великих токах, які у багато разів перевищують номінальний струм ТТ. Розрахунками і досвідом експлуатації встановлено, що для забезпечення належного функціонування релейного захисту похибки ТТ не повинні перевищувати гранично допустимих значень.
За ПУЕ ця похибка, як правило, не повинна бути більше 10%.
У ГОСТ 7746-88 точність ТТ, використовуваних для релейного захисту, нормується по їх повної похибки (ε), обумовленої струмом намагнічування. За умовою ε <10% построены кривые предельных кратностей ТТ.
При цьому найбільше відношення первинного струму до його номінального значення, при якому повна похибка при заданій вторинної навантаженні не перевищує 10%, називається граничною кратністю (К10).
Згідно з тим же ГОСТ заводи-постачальники ТТ зобов'язані гарантувати значення номінальної граничної кратності (К10н), при якій повна погрішність ТТ, що працює з номінальною вторинною навантаженням, не перевищує 10%.
Щоб знайти допустиме навантаження по кривим граничної кратності, необхідно попередньо визначити розрахункову кратність струму К.З. т. е. ставлення струму КЗ в розрахунковій точці до мінімального току ТТ (Красч.)
5. Визначення розрахункової кратності (Красч.) Для вибору допустимого навантаження (Zдоп.) На трансформатори струму по кривим граничної кратності
Для правильного вибору допустимого навантаження на ТТ необхідно вибрати відповідний режим і місце короткого замикання.
Розрахунковим режимом є КЗ, при якому струм к.з. має максимальну для даного ТТ величину Iмакс. в заданому місці КЗ.
Величини Iмакс. Вибираються по-різному для різних типів захисту залежно від принципу їх роботи.
5.1 Струмові захисту з незалежною характеристикою
Для максимального струмового захисту з незалежною характеристикою Iмакс = 1,1 * Ic.з. оскільки для цих захистів точна робота ТТ потрібно лише при струмі їх спрацьовування.
Розрахункова кратність визначається в умовах спрацьовування захисту:
де:- 1,1 - коефіцієнт, що враховує 10% погрішність ТТ при спрацьовуванні захисту;
- Iс.з. - первинний струм спрацьовування захисту;
- I1н - первинний номінальний струм ТТ.
5.2 Струмові відсічення
Для струмового відсічення Iмакс = 1,1 * Ic.з. оскільки для цих захистів точна робота ТТ потрібно лише при струмі їх спрацьовування.
Розрахункова кратність визначається в умовах спрацьовування захисту:
5.3 Максимальні струмові захисту з залежною характеристикою
Для МТЗ з залежною характеристикою Iмакс повинен відповідати току КЗ, при якому проводиться узгодження за часом захистів суміжних елементів.
Iк.з.макс.- максимальний струм короткого замикання, при якому проводиться узгодження суміжних захистів;
n = 1,2-1,3
5.4 Спрямовані струмові і дистанційні захисту
Для запобігання зайвих спрацьовувань, багатоступеневих захистів Iмакс визначається при КЗ в кінці зони першого ступеня захистів або в кінці лінії.
n - коефіцієнт, приймається при мінімальному часу дії захисту: менше 0,5 сек рівним 1,4-1,5, а при часу більше 0,5 сек рівним 1,2-1,3.
5.5 Диференціальні струмові захисту
Для запобігання спрацьовування захисту від струмів небалансу Iмакс визначається при найбільшому струмі зовнішнього КЗ.
I1расч.- максимальний струм при зовнішньому короткому замиканні;
n - коефіцієнт, приймається при виконанні захисту на реле з БНТ рівним 1, а при реле без БНТ рівним 1,8-2.
5.6 Диференційно-фазні високочастотні захисту
Для запобігання спрацьовування захисту від струмів небалансу Iмакс визначається при найбільшому струмі зовнішнього КЗ.
I1расч.- максимальний струм при короткому замиканні в кінці захищається лінії;
n - приймається 1,6-1,8.
5.7 Поздовжні диференціальні струмові захисту ліній
Для запобігання спрацьовування захисту від струмів небалансу Iмакс визначається при найбільшому струмі зовнішнього КЗ.
I1расч.- максимальний струм при короткому замиканні в кінці захищається лінії;
n - приймається 1,8-2,0.
За розрахункової кратності, користуючись кривими граничної кратності (за даними заводів-виготовлювачів трансформаторів струму) знаходиться допустимий опір Zдоп для трансформаторів струму розглянутої захисту.
У тих випадках, коли через відсутність кривих граничної кратності при проектуванні вимушено використовуються криві 10% -них кратності, необхідно для врахування можливого їх завищення в порівнянні з дійсно допустимими значеннями за кривими граничної кратності отримане за виразами (13-19) значення Красч. збільшувати в 1,25 раз.
6.Определение розрахункового навантаження Zн
Розрахункове навантаження для трансформаторів струму релейного захисту визначається за виразами, наведеними в таблиці №1. У розрахунку приймається Zн = Zдоп.
За значенням Zн можна визначити опір сполучних проводів (жив кабелю) у вторинних колах трансформаторів струму.
Таблиця 1 - розрахункові формули для визначення вторинної навантаження і опору сполучних проводів трансформаторів струму для релейного захисту
7.Определение опору сполучних проводів
У Таблиці №1 наведені розрахункові вирази, для визначення опору сполучних проводів у вторинних колах трансформаторів струму в залежності від їх схем з'єднання і від виду КЗ.
При цьому опір релейної апаратури, підключеної до трансформаторів струму, може бути знайдено по Довідкові дані по споживанню релейної апаратури або по іншим заводським даними.
По знайденому значенням Rпр визначається допустимий переріз сполучних проводів.
Якщо в результаті розрахунку S виявиться менше 2,5 мм 2, то воно повинно бути прийнято рівним 2,5 мм 2 з умови механічної міцності проводів в струмових ланцюгах ТТ, після чого визначається фактичний опір проводів за виразом (2).
Якщо в результаті розрахунку перетин кабелю виявиться надмірно велика (більше 10 мм 2), то для його зменшення можна рекомендувати наступні заходи:
1. Застосувати послідовне з'єднання двох обмоток трансформаторів струму, що розглядається захисту. При послідовному з'єднанні однакових сердечників трансформаторів струму навантаження на кожен сердечник ТТ зменшується в 2 рази. При послідовному з'єднанні різних сердечників трансформаторів струму розрахункове навантаження на ТТ зменшується, так як вона розподіляється між обмотками трансформаторів струму пропорційно їх ЕРС.
2. Змінити схему з'єднання трансформаторів струму замість неповної зірки перейти до повної зірці; замість схеми на різницю струмів перейти до схеми неповної зірки і т.п.
3. Застосувати інший трансформатор струму, що допускає велику вторинну навантаження.
4. Встановити додатковий комплект трансформаторів струму і перевести на нього частину вторинної навантаження.
8.Справочние дані по споживанню релейної апаратури
Реле струму серії РТ-40