И напряжения

Трансформаторы тока и напряжения служат для подключения измерительных приборов и устройств релейной защиты.

Трансформаторы тока выбирают:

1. По напряжению, формула (4.1).

2. По току

. (4.15)

Номинальный ток первичной обмотки I _{1 ном} должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешности.

3. По конструкции и классу точности.

Если к трансформаторам тока подключаются приборы денежного расчета (счетчики), то трансформатор должен работать в классе точности 0,5.

Трансформаторы тока проверяют:

1. На электродинамическую устойчивость:

, (4.16)

(4.17)

где к_д – кратность динамической устойчивости по каталогу; I _{1 ном} − номинальный ток первичной обмотки; I _дин – ток динамической стойкости по каталогу.

2. На термическую устойчивость:

, (4.18)

где В _к – тепловой импульс; к _t – кратность термической устойчивости по каталогу; t_t – время термической устойчивости по каталогу. Если для трансформатора тока в справочнике указан ток I_t, проверку осуществляют по формуле (4.9).

3. На класс точности.

Проверка состоит в выборе сечений соединительных проводов приборов с трансформаторами тока такими, чтобы суммарная нагрузка вторичной обмотки трансформатора не превышала допустимую в выбранном классе точности:

, (4.19)

где z ₂ – вторичная нагрузка трансформатора тока; z _{2 ном} – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Индуктивное сопротивление токовых цепей несоизмеримо меньше активного, поэтому им пренебрегают, т. е.,

. (4.20)

Вторичная нагрузка r ₂ состоит из сопротивления приборов (r _приб) и переходного сопротивления контактов (r _конт):

. (4.21)

Сопротивление приборов определяется по выражению

, (4.22)

где S _приб – мощность, потребляемая приборами; I _{2 ном} – вторичный номинальный ток трансформатора тока (1 или 5 А).

Сопротивление контактов принимается 0,05 Ом при двух-трех приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.

Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие

, (4.23)

отсюда . (4.24)

Зная r _пров, можно определить сечение соединительных проводов:

, (4.25)

где ρ – удельное сопротивление материала провода. Для алюминиевых проводов ρ_ал = 0,0283 Ом·мм²/м; медных – ρ_м = 0,0175 Ом·мм²/м (для подстанций с высшим напряжением 220 кВ и выше); l _расч– расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора тока. Возможные схемы соединения трансформаторов тока приведены на рис. 4.1.

а б в

Рис. 4.1. Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и приборов: а – включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду; в – включение в полную звезду

Фактическое расстояние l от приборов до трансформаторов тока зависит от напряжения электроустановки и местных условий. Ориентировочно при учебном проектировании его можно принять следующим: а) линии 330−500 кВ – 150−175 м; б) линии 110 кВ – 75−100 м; в) линии 35 кВ – 60−75 м; г) линии 6−10 кВ – 4−6 м. Для подстанций указанные длины снижают на 15−20 % [7].

Перечень приборов, устанавливаемых на подстанции в зависимости от напряжения и типов линий, приведен в табл. 4.1, технические данные приборов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.1

Контрольно-измерительные приборы на подстанциях

№ п/п	Цепь	Место установки приборов	Перечень приборов	Примечания
	Понижающего двухобмоточного трансформатора	ВН НН	− Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии	1. Ваттметр – только для трансформаторов 110 кВ и выше. 2. Варметр – только для трансформаторов 220 кВ и выше. 3. Если поток мощности через трансформатор может меняться, то устанавливаются ваттметры и варметры с двусторонней шкалой и два счетчика со стопорами. 4. На трансформаторах с расщепленной обмоткой НН, а также на присоединенных к шинам 6−10 кВ через сдвоенный реактор приборы устанавливаются в каждой цепи НН.
	Трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора	ВН СН НН	Амперметр Амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии То же	То же
	Синхронного компенсатора	Статор Ротор	Амперметр, вольтметр, варметр с двусторонней шкалой, счетчики реактивной энергии со стопорами Амперметр, вольтметр	−

Продолжение табл. 4.1

	Сборных шин 6, 10, 35 кВ	На каждой секции или системе шин	Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трехфазных напряжений	На транзитной подстанции на шинах 35 кВ устанавливается регистрирующий вольтметр, если шины подстанции являются контрольными точками по напряжению в системе
	Сборных шин 110−220 кВ	То же	Вольметр с переключателем на три междуфазных напряжения и регистрирующий вольтметр; осциллограф на транзитных подстанциях, фиксирующий прибор U0	То же
	Сборных шин 330 кВ и выше	То же	То же, что и по п.5, и регистрирующий частотомер	На подстанции, где требуется точная ручная синхронизация, устанавливается колонка синхронизации
	Секционного, шиносоединительного выключателей	−	Амперметр	−
	Обходного выключателя	−	Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, расчетные счетчики и фиксирующий прибор	−
	Трансформатора собственных нужд	ВН НН	− Амперметр, расчетный счетчик активной энергии	−
	Дугогасительного реактора	-	Регистрирующий амперметр	−

Окончание табл. 4.1

	Линии 6−10 кВ	−	Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии для линий, принадлежащих потребителю	Если по счетчикам не ведется денежный расчет, то счетчик реактивной энергии не устанавливается
	Линии 35 кВ	−	Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии	То же
	Линии 110−220 кВ	−	Амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на тупиковых потребительских линиях	1. Для линий с пофазным управлением устанавливаются три амперметра. 2. На линиях с двусторонним питанием ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, два счетчика активной энергии со стопорами
	Линии 330−750 кВ	−	Амперметр в каждой фазе, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, осциллограф, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, датчики активной и реактивной мощности	На линиях межсистемной связи устанавливаются счетчики активной энергии со стопорами

Таблица 4.2

Щитовые электроизмерительные приборы

Прибор	Тип	Потребляемая мощность/число катушек	cosφ	sinφ
напряжения	тока
Амперметр	Э351	−	0,5/1
Э350	−	0,5/1
Э377	−	0,1/1
Вольтметр	Э350	3/1	−
Э351	3/1	−
Э377	2/1	−
Ваттметр	Д365	1,5/2	0,5/2
Варметр	Д365	1,5/2	0,5/2
Счетчик активной энергии	И680	2,3/2	2,5/2	0,38	0,925
Счетчик реактивной энергии	И673	2,3/2	2,5/2	0,38	0,925

Трансформаторы напряжения выбирают:

1. По напряжению, формула (4.1).

2. По конструкции и классу точности. При подключении к трансформаторам напряжения счетчиков они должны работать в классе точности 0,5.

Трансформаторы напряжения проверяют:

на класс точности

, (4.26)

где S _{2 ном} – номинальная мощность трансформатора в выбранном классе точности, при этом следует иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора; S ₂ – нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, В·А.

Вторичную нагрузку трансформаторов напряжения определяют по формуле

, (4.27)

где ∑Р _приб ,∑Q _приб ,∑S _приб – суммарная активная, реактивная и полная мощность присоединенных приборов, соответственно.

При подсчете вторичной нагрузки трансформатора напряжения надо помнить, что к нему подключаются катушки напряжения не только приборов, устанавливаемых на сборных шинах подстанции, но и всех отходящих от одной секции сборных шин линий.

На электродинамическую устойчивость трансформаторы напряжения не проверяют.