Выбор трансформаторов тока и напряжения и их проверка по условиям термодинамической стойкости
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
AГЕНТСТВО ПО НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОУ
ВПО ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ
РАБОТА
по
дисциплине: информационно-измерительная техника
Вариант
№17
Проверил Маринова
С.В.
Конаково
2014
Содержание
Исходные
данные
Выбор
трансформаторов тока и напряжения и их проверка по условиям термодинамической
стойкости токам КЗ
Показания
приборов
Схемы
подключения приборов
Библиографический
список
Исходные данные
Таблица 1. Мощности трансформаторов и
потребителей, нуждающихся в организации учёта
|
Обознач.
|
Хар-ка
|
Ед.
изм.
|
Значение
|
|
Т1
|
SH
|
МВА
|
16
|
|
UBH
|
кВ
|
115
|
|
Т3
|
SH
|
кВА
|
630
|
|
UBH
|
кВ
|
11
|
|
M
|
PH
|
кВт
|
45
|
|
cosj
|
о.е.
|
0,9
|
Таблица 2. Длины кабелей от трансформаторов тока
до шкафов учета.
|
Параметр
|
Ед.
изм.
|
Значение
|
Примечание
|
|
LТА1
|
м
|
250
|
Длина
кабельной трассы от ТА1 (ОРУ) до шкафа учета РУ
|
|
LТА2
|
м
|
25
|
Длина
кабельной трассы от ТА2 (ввода РУ) до шкафа учета ЗРУ
|
|
LТА3
|
м
|
28
|
Длина
кабельной трассы от ТА3 (отходящай линий) до шкафа учета РУ
|
|
LТА4
|
м
|
11
|
Длина
кабельной трассы от ТА4 (ввод ЦТП) до шкафа учета ЦТП
|
|
LТА5
|
м
|
9
|
Длина
кабельной трассы от ТА5 (отходящеие линии ЦТП) до шкафа учета ЦТП
|
|
LТV1
|
м
|
275
|
Длина
кабельной трассы от ТV1 (ОРУ) до шкафа учета РУ
|
м
|
28
|
Длина
кабельной трассы от ТV2 до шкафа учета РУ
|
|
N
|
-
|
8
|
Количество
отходящих фидеров ЗРУ
|
Таблица 3. Рассчитываемые узлы учета.
|
Номер
узла
|
Расположение
узла
|
|
3
|
на
одной из N отходящих
линий распределительного устройства (РУ) среднего напряжения (6 или 10 кВ),
питающей трансформатор ЦТП
|
|
4
|
на
вводe низкого
напряжения (0,4 кВ) цеховой трансформаторной подстанции (ЦТП)
|
Таблица 4. Марки используемых кабелей.
|
Тип
цепи
|
Марка
кабеля
|
Сечение
жилы, S мм2
|
Металл
жилы
|
ρ,(ом* мм2)/м
|
|
Цепи
тока
|
КВВГЭнг
|
2,5
|
медь
|
0,0175
|
|
Цепи
напряжения
|
КВВГЭнг
|
1,5
|
медь
|
0,0175
|
Таблица 5. Параметры электроизмерительных
приборов
|
Измерительный
прибор
|
Обозн.
|
Тип
|
Класс
точности
|
Потребляемая
мощность одной катушки, ВА (Вт)
|
|
|
|
|
напряжения
|
тока
|
|
Амперметр
|
А
|
Электромагнитный
|
1,5
|
-
|
0,5
|
|
Вольтметр
|
V
|
Электромагнитный
|
1,5
|
3
|
-
|
|
Ваттметр*
|
W
|
Электродинамич.
|
2,5
|
5
|
0,5
|
|
Варметр*
|
Var
|
Электродинамич.
|
1,5
|
0,2
при U=100 В
|
0,6 при
U=380 В
|
2
|
|
Трёхфазный
С А Э
|
Wh
|
Индукционный
|
2
|
8
(2)
|
2,5
|
|
Трёхфазный
С Р Э
|
Индукционный
|
2
|
8
(2)
|
2,5
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор трансформаторов тока и
напряжения и их проверка по условиям электродинамической и термической
стойкости токам КЗ
Рис. 1. Узел учёта №3 (Куд = 1,5, Iк(3)П.О.
= 15×IНом.ТА3,
tКЗ
= 0,2 с)
Максимальный ток в измеряемой цепи (отходящей
линий (РУ) среднего напряжения (6 или 10 кВ), питающей трансформатор ЦТП) при
40% перегрузке Т:
(А)
Расчетный тепловой импульс цепи
обмотки ВН Т1 (термическая стойкость токам КЗ):
(кА2*с)
Значение ударного тока К.З.
(динамическая стойкость токам К.З.):
(кА)
Вторичная нагрузка трансформатора
тока, r2, Ом (выбор
по допустимой нагрузке).
(Ом) , где:
=0,1 Ом - сопротивление
контактов [Методические указания Прил., с. 11];
сопротивление кабеля:
(Ом)
Сопротивление токовых обмоток
прибора определим по суммарной мощности, потребляемой ими:
(В*А)
(Ом)
Согласно полученным расчетным данным
и условиям проверки на термодинамическую стойкость токам КЗ (см. ниже)
принимаем трансформатор тока типа TПOЛ-10-1500УХЛ2
с:
I1н =1500А; I2н =5 A; UHOM=10 кВ; 
=30 В*А; Вк
ном=4920,75 кА2*с; IДИН.СТ=100,05 кА,
класс точности - 0,5.
Трансформатор напряжения (TV1):
Рассчитываем нагрузку измерительных
приборов, В*А:
(В*А)
Проверка по потере напряжения:
(А)
Принимаем к установке трансформатор
напряжения НАМИ-10-95УХЛ2 с:
=10000 В; 
=100 В; =200 В*А,
класс точности -0,5.
Рис. 2. Узел учёта №4 (kуд = 1,2, Iк(3)П.О. = 29×IНом.ТА4, tКЗ = 0,25 с)
Максимальный ток в измеряемой цепи
(ввод 0,4 кВ ЦТП)
Iном= Pном/1,73 Uном=630/(1,73*0,4)=909,3
(А)
Расчетный тепловой импульс цепи
(термическая стойкость токам К.З.):
Значение ударного тока К.З.
(динамическая стойкость токам К.З.):
(кА)
Вторичная нагрузка трансформатора
тока, 
, Ом (Выбор
по допустимой нагрузке):
= (Ом)
=0,1 Ом - сопротивление
контактов сопротивление кабеля:
(Ом)
Сопротивление токовых обмоток
прибора определим по суммарной мощности, потребляемой ими:
(В*А)
Ом
Согласно полученным расчетным данным
и условиям проверки на термодинамическую стойкость токам КЗ (см. выше)
принимаем трансформатор тока типа TШП-0,66-1000/5
У3 с :
I1н =1000А; I2н =5 A; UHOM=0,66 кВ; =10 В*А,
класс точности - 0,5.
Трансформатор напряжения, согласно
схемам, на РУ 0,4 кВ не предусмотрен и катушки их напряжения будут подключаться
в измерительную цепь непосредственно.
Показания приборов
Узел учета №3:
Амперметры электромагнитной системы
(действующее значение тока):
(A)
Ваттметр электродинамической системы
(постоянная составляющая):
(Вт)
Варметр электродинамической системы
(постоянная составляющая):
(В*Ар)
Узел учета №4:
Амперметры электромагнитной системы
(действующее значение тока):
(A)
Вольтметры электродинамической
системы (действующее значение линейных напряжений UAB и UBC): 
(В)
Ваттметр электродинамической системы
(постоянная составляющая):
электроизмерительный импульс сопротивление трансформатор
(Вт)
Таблица выбора измерительных
трансформаторов
|
Аппарат
|
Номинальные
параметры
|
Расчётные
параметры сети
|
|
Трансформатор
напряжения
|
UНОМ,
кВ
|
10
|
UС.НОМ
, кВ
|
10
|
UНОМ
³ UС.НОМ
|
|
UРАБ.max
|
|
UC.max
|
|
UРАБ.max
³UC.max
|
|
SДоп, ВА
|
200
|
SНагр, ВА
|
21,6
|
SДоп ³ SНагр
|
|
Вторичные
цепи напряжения
|
DUДоп, %
|
0,25
|
DUКаб, %
|
|
DUДоп ³ DUКаб
|
|
Трансформатор
тока (выше 1000 В)
|
UНом,
кВ
|
10
|
UС.Ном,
кВ
|
10
|
UНом
³ UС.Ном
|
|
UРаб.max
|
|
UC.max
|
|
UРаб.max
³ UC.max
|
|
IНом,
А
|
1500
|
IРаб.max, А
|
1273
|
IНом
³ IРаб.max
|
|
IСкв,
кА
|
100,05
|
iуд, кА
|
40,5
|
IСкв
³ iуд
|
|
IТ.СТ2×tСТ
|
|
IПО2×tОткл
|
|
IТ.СТ2×tСТ ³ IПО2×tОткл
|
|
SДоп, ВА
|
30
|
SНагр, ВА
|
9
|
SДоп ³ SНагр
|
|
Трансформатор
тока (до
1000
В)
|
UНом,
кВ
|
0,66
|
UС.Ном,
кВ
|
0,4
|
UНом
³ UС.Ном
|
|
UРаб.max
|
|
UC.max
|
|
UРаб.max
³ UC.max
|
|
IНом,
А
|
1000
|
IРаб.max, А
|
909,3
|
IНом
³ IРаб.max
|
|
SДоп, ВА
|
10
|
SНагр, ВА
|
7
|
SДоп ³ SНагр
|
Схемы подключения приборов
Рис 3. Схемы включения измерительных
трансформаторов тока (а) и напряжения (б)
Рис 4. Схема для измерения тока (а) и напряжения
(б) в трехфазной цепи
Рис 5. Схема включения параллельной обмотки
ваттметра
Рис 6. Схема измерения активной мощности в
трехфазной цепи одним ваттметром при включении нагрузки звездой (а) и
треугольником (б)
Библиографический список
1. Электротехника
и электроника. Учебник для вузов. - В 3-х кн. Кн. З. Электрические измерения и
основы электроники /Г.П. Гаев, В.Г. Герасимов, О.М. Князьков и др.; Под. ред.
проф. В.Г. Герасимова. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 432 с.: ил.
. Основы
метрологии и электрические измерения /Под ред. Е.М. Душина. - Л.: Энергоатомиздат,
1987. - 480 с.
. Электрические
измерения /Под ред. А.В. Фремке и Е.М. Душина. - Л.: Энергия, 1980. -392с.
. Рекус
Г.Г., Белоусов А.И. Сборник задач и упражнений по электротехнике и основам
электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов.- 2-е изд. перераб. -
М., Высш. Шк., 2001. -416 с.: ил.
. ГОСТ
7746-2001 Трансформаторы тока. Общие технические условия
. ГОСТ
1983-2001 Трансформаторы напряжения. Общие технические условия
. МИ
3022-2006 Нормализация нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов
тока.
. МИ
3023-2006 Нормализация нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов
напряжения