Выбор трансформаторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока и напряжения – измерительные трансформаторы, служащие для преобразования соответственно тока и напряжения силовых цепей к значениям, пригодным для измерения соответствующими устройствами цепей релейной защиты, автоматики и сигнализации, а также для гальванического разделения этих цепей от силовых.

Трансформаторы тока (ТА) выбирают по номинальному напряжению U_ном, номинальному первичному току I_1ном, номинальному вторичному току I_2ном, классу точности, проверяют на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях.

Условия выбора: U_c ≤ U_ном, I_расч ≤ I_1ном, i_уд ≤ i_дин. или i_уд ≤ , B_к ≤ I_t²t или B_к ≤ (K_тI_1ном)²t,

где I_t – ток термической стойкости ТА в течении времени t, которое указывается в каталоге, i_дин ­ ток электродинамической стойкости ТА, К_т и К_дин – соответственно кратность тока термической и электродинамической стойкости.

Трансформаторы тока изготовляют на номинальные вторичные токи в основном 5 и 1 А. Класс точности ТА характеризует его погрешности. Промышленностью выпускаются ТА классов точности 0,2; 0,5; 1; 3; 5Р; 10Р. Последние два класса предназначены для релейных защит.

В соответствии с ПУЭ ТА предназначенные для включения электроизмерительных приборов, должны иметь класс точности не ниже 3. ТА для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5, для технического учета допускается применение ТА класса точности 1. Класс точности, указанный в каталоге, обеспечивается при условии, что рабочий ток присоединения составляет 0,8 - 1,2 I_ном.

Для того чтобы трансформаторы тока работали в необходимом классе точности, их вторичная нагрузка Z₂ не должна превышать той, при которой в каталоге гарантируется соответствующий класс точности Z_2ном, где Z₂ – суммарное сопротивление приборов, контактов и проводов, подключенных ко вторичной обмотке ТА. Z₂ = ΣZ_приб + R_пров.

Приняв Z₂= Z_2ном, можно определить наибольшее сопротивление соединительных проводов. По величине R_пров находят расчетное сечение соединительных проводов. Минимальное сечение проводов во вторичной цепи должно быть не менее 2,5 мм².

Трансформаторы напряжения (ТН) для питания электроизмерительных приборов и реле выбирают по номинальному напряжению первичной обмотки U_ном, классу точности, схеме соединения обмоток и конструктивному выполнению. Условия выбора: U_c ≤ U_ном, S₂ ≤ S_ном

ТН изготовляют для работы в классах точности 0,2; 0,5; 1; 3. ТН класса 0,2 применяют для питания счетчиков электрической энергии, устанавливаемых на мощных генераторах и межсистемных линиях электропередачи; ТН класса 0,5 – для питания расчетных счетчиков других присоединений и измерительных приборов классов 1 и 1,5; ТН класса 1 – для приборов класса 2,5 и ТН класса 3 – для релейной защиты. Для того, чтобы ТН работал в необходимом классе точности, его номинальная мощность должна быть равна или больше суммарной активной и реактивной мощности, потребляемой параллельными катушками приборов и реле

S_ном ≥ , где Р_Σ, Q_Σ – соответственно суммарная активная и реактивная мощности, потребляемые катушками приборов; Q_пр = Р_прtgφ_пр. Значения мощностей Р_пр, потребляемых параллельными катушками приборов и их соsφ_пр приводятся в справочниках.

Для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, в качестве S_2ном необходимо взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме неполного треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора.

Выбор типа трансформатора определяется его назначением. Если от ТН получают питание расчетные счетчики, то целесообразно использовать на напряжениях 6, 10, 35 кВ два однофазных трансформатора типа НОМ или НОЛ, соединенных по схеме открытого неполного треугольника. Два однофазных ТН обладают большей мощностью, чем один трехфазный, а по стоимости на напряжения 6 и 10 кВ они примерно равноценны. Если одновременно с измерением необходимо производить контроль изоляции в сетях 6-10 кВ, то устанавливают трехфазные трехобмоточные пятистержневые трансформаторы напряжения серии НТМИ или группу из трех однофазных трансформаторов серии ЗНОМ или ЗНОУТ, если мощность НТМИ недостаточна. При использовании трех однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, нейтральная точка обмотки высокого напряжения ТН должна быть заземлена для правильной работы приборов контроля изоляции.

Для напряжения 110 кВ и выше применяют каскадные трансформаторы НКФ.

Расчет сечения проводов и кабелей для питания цепей, напряжения ведется на основании указаний ПУЭ о допустимой потере напряжения: для счетчиков – 0,5 В, для измерительных приборов – 1,5 В, для устройств защиты и автоматики – 3 В.

Сечение провода находится по формуле F = l/(γ₀·R_пр), где l - длина проводов, м; γ₀ - удельная проводимость, См.м/мм² (для меди γ₀ = 57, для алюминия γ₀ = 35 См.м/мм2); R_пр – допустимое по потере напряжения сопротивление проводов, Ом.

Сопротивление проводов определяется из выражения ,

где ∆U – допустимая величина потери напряжения, В.