Для контролю за режимом роботи електроприймачів, а також для виробництва грошового розрахунку з енергопостачальною організацією застосовуються контрольно-вимірювальні прилади на підстанціях, що приєднуються до ланцюгів високого напруги через вимірювальні трансформатори струму і напруги.
Трансформатори струму вибираються по номінальній напрузі, номінальному первинному току і перевіряються по електродинамічної і термічної стійкості до струмів короткого замикання. Особливістю вибору трансформаторів струму є вибір по класу точності і перевірка на допустиме навантаження вторинного ланцюга.
- Трансформатори струму для приєднання лічильників, за якими ведуться грошові розрахунки, повинні мати клас точності 0,5.
- Для технічного обліку допускається застосування трансформаторів струму класу точності 1;
- Для включення вказують приладів - не нижче 3;
- Для релейного захисту - класу 10 (Р).
Щоб похибка трансформатора струму не перевищила допустиму для даного класу точності, вторинна навантаження Z2 не повинна перевищувати номінальне навантаження Z2ном, що задається в каталогах.
Індуктивний опір таких ланцюгів невелика, тому приймають Z2р = г2р. Вторинне навантаження г2 складається з опору приладів г приб, сполучних проводів ГПР і перехідного опору контактів гк:
Для визначення опору приладів, що живляться від трансформаторів струму, необхідно скласти таблицю - перелік приладів, що встановлюються в даному приєднання.
Сумарний опір приладів, Ом, розраховується посуммарной потужності:
В РУ 6-10 кВ застосовуються трансформатори з / 2ном = 5А; в РУ 110 - 220 кВ - 1 або 5 А. Опір контактів ГК приймають 0,05 Ом при двох-трьох приладах і 0,10 - при більшій кількості приладів. Опір проводів розраховується по їх перетину і довжині. Для алюмінієвих проводів мінімальний переріз - 4 мм2; для мідних - 2,5 мм 2.
Розрахункова довжина проводу залежить від схеми з'єднання трансформатора струму і відстані l від трансформатора до приладів:
- при включенні трансформаторів струму в неповну зірку;
- 21 - при включенні всіх приладів в одну фазу;
- l - при включенні трансформаторів струму в повну зірку.
При цьому довжина l може бути прийнята орієнтовно для РУ 6-10 до В:
- при установці приладів в шафах КРУ / = 4 ... 6 м;
- на щиті управління / = 30 ... 40 м;
- для РУ 35 кВ / = 45 ... 60 м;
- для РУ ПО - 220 кВ / = 65 ... 80 м.
Якщо при прийнятому перерізі дроту вторинне опір ланцюга трансформаторів струму виявиться більше ZHOU для заданого класу точності, то необхідно визначити необхідну перетин проводів з урахуванням допустимого опору вторинної ланцюга:
де р - питомий опір.
Отримане перетин округляється до більшого стандартного перерізу контрольних кабелів: 2,5; 4; 6; 10 мм2.
Умови вибору трансформатора струму наведені в табл. 7.5. Додатково можуть бути задані: КТН = 1т.тн / УР21ном - кратність струму динамічної стійкості трансформатора струму; КТ = / Т // | "ОМ - кратність струму термічної стійкості; / I "OM - номінальний струм первинної обмотки трансформатора струму.
Трансформатори напруги, призначені для харчування котушок напруги вимірювальних приладів і реле, встановлюють на кожній секції збірних шин. Їх вибирають за формою виконання, конструкції і схемі з'єднання обмоток, номінальній напрузі, класу точності і вторинної навантаженні.
- конструкція, схема з'єднання;
- дотримання умови Uc.ном = U1ном (де Uc.ном- номінальне напруга мережі, до якої приєднується трансформатор напруги, кВ;
- U1.ном- номінальне напруга первинної обмотки трансформатора, кВ);
- клас точності;
- дотримання умови S2 рас <S2 ном (де S2 рас розрахункова потужність, споживана вторинної ланцюгом, В * A);
- S2 ном номінальна потужність вторинної ланцюга трансформатора напруги, що забезпечує його роботу в заданому класі точності, В * А).
Для однофазних трансформаторів, з'єднаних в зірку, як U необхідно взяти сумарну потужність всіх трьох фаз, а для з'єднаних за схемою неповного відкритого трикутника - подвоєну потужність одного трансформатора. В обраному класі точності, якщо навантаження (вторинна) перевищує номінальну потужність, частина приладів підключають до додатково встановленого трансформатора напруги. Вторинне навантаження ТН - це потужність приладів і реле, підключених до ТН.
Для спрощення розрахунків розрахункове навантаження можна не розділяти по фазах, тоді
При визначенні вторинної навантаження опір сполучних проводів не враховується, так як воно мало. Однак ПУЕ вимагає оцінити втрату напруги, яка в проводах від трансформаторів до лічильників не повинна перевищувати 0,5%, а в проводах до щитовим вимірювальних приладів - 3%. Перетин дроту, вбрання по механічної міцності, як правило, відповідає вимогам втрат напруги.
Вибір типу трансформатора напруги визначається його призначенням. Якщо від ТН отримують харчування розрахункові лічильники, то доцільно використовувати на напружених 6, 10, 35 кВ два однофазних трансформатора типу НОМ або НОЛ, з'єднаних за схемою відкритого неповного трикутника.
Два однофазних ТН мають більшу потужність, ніж один трифазний, а за вартістю на напруги 6 і 10 кВ вони приблизно рівноцінні. Якщо одночасно з вимірюванням необхідно проводити контроль ізоляції в мережах 6-10 кВ, то встановлюють трифазні двохобмотувальні пятістержневие трансформатори напруги серії НТМИ або групу з трьох однофазних трансформаторів серії ЗНОМ або ЗНОУТ, якщо потужність НТМИ недостатня.
При використанні трьох однофазних трансформаторів, з'єднаних в зірку, нейтральна точка обмотки високої напруги ТН повинна бути заземлена для правильної роботи приладів контролю стану ізоляції
для напруги 110 кВ і вище застосовують каскадні трансформатори НКФ.
Електричні мережі 6-35 кВ України та країн СНД виконані з ізольованою нейтраллю. Ці мережі при певних токах замикання на землю (для Uн = 35 кВ - 10 А; U н = 10 кВ - 20 А; U н = 6 кВ - 30 А) повинні мати, як правило, реакторну або резистивную компенсацію нейтрали.
Основною перевагою мереж з ізольованою нейтраллю є можливість забезпечувати тривалий час споживачів електроенергією навіть при наявності «землі» в мережі без їх відключення. У той же час одним з основних недоліків є небезпека виникнення (при малих токах замикання на землю, рівних 0,5-3,5 А) ферорезонансним процесів з наступним пошкодженням електромагнітних трансформаторів напруги (ТН).
Ферорезонансні процеси (ФРП) в таких мережах, як показує досвід експлуатації і дослідження, проведені вченими «Львівської політехніки», виникають під час появи і обриву «землі» в мережі (спрацьовування розрядників, дотик гілками дерев, обрив троса фаз ЛЕП, стікання крапель роси по ізоляторах, особливо забрудненим, деяким комутаційним перемикань, що призводить до зміни ємності в мережі і т.д.).
У більшості випадків ці ФРП проходять при частотах 17 і 25 Гц і супроводжуються протіканням через первинну обмотку ТН надструмів, які на порядок і більше перевищують допустимі для ТН струми, через що первинні обмотки перегорають протягом декількох хвилин. В експлуатації мають місце випадки, коли спочатку по два-три рази (після заміни) перегорає високовольтний запобіжник 35 кВ, розрахований на номінальний струм спрацьовування 2 А (це при тому, що допустимий струм первинної обмотки ТН не перевищує 60 мА), при цьому пошкоджується ТН. Таким чином, мають місце неодноразові протікання великих струмів через про-мотка ТН понад допустимі, які поступово, за рахунок перегріву внутрішніх шарів, призводять до розкладання ізоляції і пошкодження ТН.
В даний час, якщо судити з публікацій російських журналів, проводиться велика робота по захисту ТН від їх пошкоджень у мережах.
Однак кожен із запропонованих методів має свої недоліки і не в змозі повністю вирішити проблему захисту ТН від впливу ФРП. Крім того, відсутня можливість фіксації появи ФРП на ділянці мережі з ТН.
З цієї точки зору найбільш ефективним способом придушення (а головне фіксацією часу і тривалості) ФРП є пристрій придушення резонансу (УПР), розроблене на кафедрі електричних мереж «Львівської політехніки», типу ПЗФ-5 (рис. 1, 2).
При виникненні ферорезонансу на висновках обмотки «разомкнутого трикутника» трифазного ТН (або групи трьох однофазних ТН) виникає напруга нульової послідовності 3U0? 100 В з субгармоніческіх частотою (найчастіше 20-25 Гц).
після появи напруги з субгармоніческіх частотою пристрій ПЗФ-5 із заданою затримкою часу одноразово підключає до висновків обмотки «разомкнутого трикутника» резистор 5-6 Ом на час, заданий для гасіння ФРП. Підключений резистор забезпечує зрив (погашення) ферорезонансним коливань протягом t? 0,3 с, що виключає можливість термічного пошкодження обмоток ВН ТН Ферорезонансні процесами.
У пристрої ПЗФ-5 передбачено одноразове його включення на заданий час з повторною готовністю до спрацьовування через заданий час. При тривалому ферорезонансу передбачено повторне однократне спрацьовування пристрою з подальшою забороною (блокуванням) імпульсу гасіння аж до ліквідації ферорезонансу, після чого пристрій знову буде готовий до роботи. Це забезпечує термічну стійкість резистора при багаторазових частих пусках пристрої (наприклад, при перемежающей дузі, частими замиканнями на землю проводів мережі гілками дерев, поривами вітру і т.д.). Пристрій формує архів і відображає на дисплеї 5 останніх режимів ферорезонансу (спрацьовувань пристрою). У «архіві аварій» пристрою накопичується інформація про дату і час виникали аварійних станів, що дає експлуатаційним службам додаткову інформацію про стан мережі в тому чи іншому режимі. За аналізом «архіву» з'являється можливість вжити заходів щодо підвищення надійності мережі в цілому.
В даний час в системах встановлено близько 60 УПР. У мережах, де вони встановлені, інформації про пошкодження ТН і неправильної роботи ПЗФ не надходило.
Пристрій являє собою металевий ящик розмірами 240х185х80 мм, до якого підводиться харчування ТН 100 В, 50 Гц і напруга 3U0 від «разомкнутого трикутника», за яким і визначається наявність резонансу в мережі. Пристрій споживає не більше 10 ВА, встановлюється на панелі релейного захисту та може працювати при температурі навколишнього середовища від -55 0С до +60 0С. УПР ПЗФ-5 має кнопки виклику - введення інформації (з контролем інформації по цифровому індикатору), перевірки справності (тестування), а також контакти для запуску реле сигналізації при спрацьовуванні (пуску) захисту або втраті живлення. Маса пристрою 3 кг (рис. 3).
ВИСНОВОК
Прилад типу ПЗФ-5 забезпечує захист трансформатора напруги від пошкодження при ферорезонансним процесах. Разом з цим потрібно враховувати, що ПЗФ-5 може захистити ТН від пошкодження тільки в тому випадку, якщо не менше 60% ТН в електрично пов'язаної мережі буде обладнано пристроєм захисту від ФРП. Найбільш сприятливими умовами для запобігання ФРП є обладнання такими пристроями 80-90% ТН в електрично пов'язаної мережі. Це необхідно тому, що висновок в ремонт одного ТН, обладнаного пристроєм ПЗФ, приведе до зменшення загального відсотка обладнаних ТН, і умови для запобігання ФРП відповідно ухудшатся.Разработчікі і виробники ТН, так само як і експлуатаційники, зацікавлені в безаварійної роботи ТН і було б доцільно провести перевірку роботи пристрою ПЗФ-5 в найбільш проблемних мережах, узагальнити досвід роботи і на його основі прийняти остаточне рішення про доцільність застосування ПЗФ-5.
Підключений резистор забезпечує зрив (погашення) ферорезонансним коливань протягом t?