Выбор измерительных трансформаторов тока для подключения счетчиков с проверкой по вторичной нагрузке

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

для студентов – заочников

специальности 140407 «Электрические станции, сети и системы»

МДК.03.02. Учет и реализация электрической энергии

Раздел 4. Использование приборов учета электрической энергии

Казань, 2014

Ответить на теоретические вопросы описательного характера в соответствии с заданным вариантом

Вариант 1

Цель учета электрической энергии.

Индукционные измерительные приборы.

Вариант 2

Принцип работы однофазного индукционного счетчика и его схема.

Анализ работы индукционного счетчика

Вариант 3

Передаточное число счетного механизма.

Порог чувствительности и класс точности индукционного счетчика.

Вариант 4

Правила поверки счетчика активной энергии.

Трехфазные счетчики индукционной системы

Вариант 5

Схема включения счетчиков. Общие сведения.

Включение однофазного счетчика через трансформатор тока и напряжения.

Вариант 6

Схема включения трехфазного счетчика через ТТ

Классификация и технические характеристики счетчиков.

Вариант 7

Условные обозначения счетчиков.

Счетчики специального назначения.

Вариант 8

Технические характеристики счетчиков.

Схема включения трехфазного трех элементного счетчика.

Вариант 9

Установка счетчиков.

Подключение счетчиков.

Вариант 10

Переход к цифровым счетчикам.

Преимущества цифровых счетчиков.

Задача № 1

Выбор измерительных трансформаторов тока для подключения счетчиков с проверкой по вторичной нагрузке

Обычно трансформатор тока выбирается с условием, чтобы его вторичный ток не превышал 110% номинального. С другой стороны, трансформаторы тока, выбранные с завышенными коэффициентами трансформации с учетом тока КЗ, при малых вторичных токах имеют повышенные погрешности. Согласно ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 40% от номинального тока счетчика, а при минимальной — не менее 5%.

Задание 1. Необходимо выполнить учет электроэнергии на силовом трансформаторе определенной мощности (см.табл 3) (кВ·А), 10/0,4 кВ. Мощность нагрузки трансформатора изменяется от (см.табл 3) кВ·А до номинальной. Ячейка трансформатора оборудована трансформаторами тока с К₁ = 100/5. Требуется проверить их пригодность.

Номинальный первичный ток трансформатора по стороне 10 кВ

Ток минимальной нагрузки

Вторичный ток при номинальной нагрузке

Отношение вторичного тока к номинальному при максимальной нагрузке в процентах составит:

Вторичный ток при минимальной нагрузке

Отношение вторичного тока к номинальному при минимальной нагрузке в процентах составит:

Таким образом, трансформатор тока нужно заменить трансформатором тока с К_I = 75/5 или 50/5.

Встречаются случаи, когда трансформаторы тока, выбранные с учетом тока КЗ или характеристик релейной защиты, не обеспечивают точность учета из-за завышенного коэффициента трансформации. Это обстоятельство вынуждает устанавливать дополнительный комплект трансформаторов тока или переносить счетчики в другую точку сети. Так, для линии, отходящей от шин подстанции и принадлежащей потребителю, счетчики допускается устанавливать не на питающем, а на приемном конце (вводе) у потребителя. На силовых трансформаторах допускается установка счетчиков со стороны низшего напряжения.

Действительный коэффициент трансформации трансформатора тока несколько отличается от номинального, а вектор вторичного тока образует с вектором первичного тока некоторый угол. Другими словами, трансформатор тока обладает погрешностью по току и по углу. Наибольшая допускаемая погрешность определяет класс точности трансформатора тока. Согласно ПУЭ класс точности трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков трансформаторов тока должен быть не ниже 0,5. Для присоединения счетчиков технического учета допускается использование трансформаторов тока класса 1,0 и менее точных встроенных трансформаторов тока.

Погрешность трансформатора тока зависит от его нагрузки.

Наибольшая нагрузка, при которой погрешность не выходит за пределы класса точности, указывается в паспортной табличке. Например, для трансформаторов тока типа ТПЛ нагрузка обмотки класса 0,5 не должна превышать 0,4 Ом. Нагрузка трансформатора тока определяется полным сопротивлением его внешней вторичной цепи. Сюда входят сопротивления всех последовательно включенных, приборов, а также соединительных проводов и переходных контактов. В практических расчетах допускается арифметическое сложение полных сопротивлений, что создает расчетный запас (см. приложения 1, 2).

Как правило, цепи измерения и учета выполняются отдельно от цепей релейной защиты. Лишь в случаях, когда такое разделение требует установки дополнительных трансформаторов тока, допускается их совместное присоединение. При этом не должны изменяться класс точности трансформаторов тока и необходимые характеристики релейной защиты.

Отсюда, в частности, следует, что ряд реле и устройств с большим сопротивлением не может быть включен в цепи учета. Таковы индукционные реле тока и мощности, реле прямого действия, быстронасыщающиеся трансформаторы и содержащие их устройства и др.

Сопротивления обмоток измерительных приборов и реле приводятся в заводских каталогах и в справочной литературе. Недостающие данные могут быть получены путем измерения. Если указана потребляемая мощность прибора Р_п, то сопротивление Z_п находится по формуле

где I _п— номинальный ток прибора или минимальная уставка реле по току.

Сопротивление соединительных проводов определяется по формуле

где L — длина провода между трансформатором тока и счетчиком, м;

у — удельная проводимость; для меди у= = 53 м/(Ом·мм²), для алюминия у = 32 м/(0м·мм²);

s — сечение провода, мм²,

В токовых цепях сечение медных проводов должно быть не менее 2,5 мм², алюминиевых — не менее 4 мм².

Переходное сопротивление R_K принимают равным 0,1 Ом.

Для схемы соединения трансформаторов тока «неполная звезда» расчетная нагрузка Z_н,расч определяется по приближенной формуле

где Z_п,ф —сопротивление реле и приборов, включенных в фазный провод;

Z _п0— сопротивление реле и приборов, включенных в нулевой провод.

Для схемы соединения «полная звезда»

Пример 2. Во вторичные обмотки трансформаторов тока ТПЛ-10, соединенные в неполную звезду, включены счетчик активной энергии САЗУ-И670, счетчик реактивной энергии СР4У-И673 и амперметр Э-30. Счетчики расположены в шкафу учета. Длина контрольного кабеля 15 м. Жилы медные сечением 2,5 мм². Определить вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление соединительных проводов по (8)

Сопротивления приборов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Сопротивление приборов

Приборы	Тип	S _п, B·A	Сопротивление, Ом
Z_{п, ф}	Z_по
Амперметр Счетчик Счетчик	Э-30 САЗУ-И670 СР4У-И673	0,4 0,4	- 0,015 0,015	0,04 - 0,015
Итого			0,03	0,055

Суммарная расчетная нагрузка по (9)

при допустимом Z_н= 0,4 Ом.

Литература

1. Схемы включения счётчиков электрической энергии. Практическое пособие, М. Авт- сост. В. А. Рощин, Из- во НЦ ЭНАС 2003 г. 64 с.

2. Степанов Ю. А, Степанов Д. Ю. Оптимизация измерительного комплекса учёта электрической энергии и релейной защиты М. Энергоатом изд. 1998г –208 с..

3. Счетчики электрические. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1990г.

4. Вострокнутов Н.Н. Информационно- измерительная техника и электрические измерения. Москва, ГУ УМК по горному, нефтяному и энергетическому образованию, 2001г.

5. Каталог Приборы и системы учета энергоресурсов, Метроника, 2004.

6. Гуржий А.Н. Электрические и радиотехнические измерения, М.: издательский центр «Академия» 2004. – 272с

7. Шишмарев В.Ю. Электрорадиоизмерения: М.: издат центр «Академия», 2004.-336с

Приложение 1. Потребление мощности электроприборами, подключенными к измерительным трансформаторам

Прибор	Тип	Потребляемая мощность цепей, В·А,	Примечание
тока	напряжения
Амперметр Амперметр Вольтметр Вольтметр Фазометр Ваттметры и варметры Реле тока Реле тока Реле тока	Э-30 Э-377, Э-378 Э-377, Э-378 Э-31, Э-34 Д-300 Д-335, Д-323, Д-309, Д-305 ЭТ-521/10 ЭТ-521/20 РТ-40/10, РТ-40/20	0,1 - - 0,15 0,25 0,5	- - 2,0 4,8 2,0 - - - -	- - - - - - При минимальной уставке То же
Реле тока Реле напряжения Реле тока Реле мощности Реле частоты Реле времени	РТ-40/50 РН-54 РТ-80 РБМ-171 ИВЧ-3 ЭВ-235	0,8 - - -	- 1,0 -	«» «» «» «» При подтянутом якоре
Реле промежуточное Реле сопротивления Реле сопротивления Реле сопротивления Устройство Блок питания	РП-25 КРС-111 КРС-131 КРС-132 КРБ-125 БПН-1002	- 4,5 - -		- На фазу то же «» «» «»

Приложение 2. Номинальное сопротивление нагрузки обмоток класса 0,5 трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5А

Тип трансформатора тока	z_н, Ом
ТПЛ – 10, ТПЛ – 10К, ТПЛУ – 10, ТПОЛ – 10, ТВЛМ – 10, ТЛК – 10, ТЛШ – 10, ТПЛМ – 10, ТЛМ – 10, ТОЛ – 10	0,4
ТПФМ – 10, ТПФМУД – 10	0,6
ТПШЛ – 10, ТШЛ – 10, ТШЛ – 10К, ТШЛП – 10, ТШЛП – 10К, ТПОФ – 10, ТПОФУ – 10, ТПОЛ – 20, ТПОЛ – 35, ТПОФ – 20, ТФНД – 110М – П	0,8
ТШВ – 15, ТШЛ – 20, ТПШФА – 20, ТПШФ – 20 (I_1НОМ < 600 А), ТФНД – 33Т, ТФНД – 35М, ТФНР – 35, ТФНУД – 35М, ИФН – 66СТ, ТФНУ – 66СТ, ТФНД – 110М (I_1НОМ < 600 А), ТФНУ – 132СТ, ТФНД – 220 (I_1НОМ < 2000 А), ТФНУ – 220ТС	1,2
ТПШФ – 20 (I_1НОМ = 6000 А), ТФН – 35М, ТФКН – 330
ТФНД – 220 (I_1НОМ = 3000 А)
ТФНД – 110М (I_1НОМ > 750 А),

Приложение 3 Задания по вариантам

№ варианта	Силовой трансформатор мощностью, кВА	Мощность нагрузки трансформатора	Напряжение
		50 кВА	10/0,4 кВ
		60 кВА	10/0,4 кВ
		70 кВА	10/0,4 кВ
		80 кВА	10/0,4 кВ
		30 кВА	10/0,4 кВ
		40 кВА	10/0,4 кВ
		50 кВА	10/0,4 кВ
		60 кВА	10/0,4 кВ
		70 кВА	10/0,4 кВ
		80 кВА	10/0,4 кВ