Что следует учитывать при выборе трансформатора тока для цепи станционного трансформатора 10 кВ

Практический опыт инженера-электрика в области
Автор: Джеймс, 10 лет в электротехнической отрасли

Здравствуйте, меня зовут Джеймс, и я работаю в электротехнической отрасли уже 10 лет.

Начиная с раннего участия в проектировании подстанций и выборе оборудования, до последующего руководства пусконаладкой систем релейной защиты и автоматизации для целых проектов, одним из наиболее часто используемых устройств в моей работе является трансформатор тока (ТТ).

Недавно друг, который только начинает свою карьеру, спросил меня:

“На что следует обратить внимание при выборе трансформаторов тока для цепей трансформаторов собственных нужд на 10 кВ?”

Отличный вопрос! Многие думают, что выбор ТТ сводится только к номинальному отношению токов, но чтобы действительно соответствовать потребностям цепи, необходимо учитывать множество факторов.

Сегодня я поделюсь с вами простым языком, основываясь на своем практическом опыте за последние несколько лет, о том, какие ключевые моменты нужно учитывать при выборе ТТ для цепей трансформаторов собственных нужд на 10 кВ, что означает каждый параметр и как сделать правильный выбор.

Без сложных терминов, без бесконечных стандартов — только практические знания, которые можно применить в реальной жизни.

1. Почему важно тщательно выбирать ТТ для цепей трансформаторов собственных нужд?

Хотя трансформатор собственных нужд не является основным силовым трансформатором, он играет важную роль в обеспечении внутреннего питания на подстанции, включая питание управления, освещение, питание для технического обслуживания и системы бесперебойного питания (UPS).

Если трансформатор собственных нужд выйдет из строя или его защита будет работать неправильно, это может привести к:

• Потере питания управления;

• Потере зарядной способности системы постоянного тока;

• Остановке всей подстанции.

А поскольку трансформатор тока является ключевым компонентом для защиты и измерений, его выбор напрямую влияет на надежность защиты и точность измерений.

Поэтому правильный выбор ТТ = безопасность + надежность + экономичность.

2. Шесть ключевых моментов при выборе ТТ для цепей трансформаторов собственных нужд на 10 кВ

На основе своего 10-летнего опыта работы в поле и практики проектов, вот шесть наиболее важных соображений:

Точка 1: Номинальные первичный и вторичный токи

Цель: Обеспечить нормальную работу ТТ и соответствие требованиям чувствительности защиты.

Это самый базовый и важный параметр.

Обычные комбинации:

• Первичный ток: 50 А, 75 А, 100 А, 150 А (в зависимости от мощности трансформатора собственных нужд)

• Вторичный ток: 5 А или 0,5 А (большинство современных устройств защиты используют 0,5 А)

Мои рекомендации:

• Обычно выбирают первичный ток в 1,2-1,5 раза больше номинального тока трансформатора собственных нужд;

• Для микропроцессорных устройств защиты предпочтительно использовать выход 0,5 А, чтобы снизить нагрузку на вторичную цепь;

• Избегайте слишком высоких значений, иначе точность может быть низкой при малых токах, что повлияет на работу защиты.

Точка 2: Класс точности, соответствующий применению

Цель: Обеспечить, чтобы различные функции (например, защита, измерение, учет) получали точные сигналы.

Разные применения требуют разных уровней точности.

Обычные классы:

• Измерительная обмотка: Класс 0,5

• Учетная обмотка: Класс 0,2S

• Защитная обмотка: 5P10, 5P20, 10P10 и т.д.

Мой опыт:

• Цепи трансформаторов собственных нужд обычно не требуют высокоточного учета, если только речь не идет о расчетах;

• Защитные обмотки должны сохранять линейность при коротком замыкании;

• Многовитковые ТТ предлагают больше гибкости и рекомендуются.

Точка 3: Номинальная выходная мощность (VA значение)

Цель: Обеспечить, чтобы ТТ мог приводить в действие подключенные счетчики или устройства защиты.

Недостаточная мощность может вызвать падение напряжения, что повлияет на точность измерений или работу защиты.

Формула расчета:

Общая нагрузка = Импеданс кабеля + Входной импеданс прибора/устройства защиты

Мои рекомендации:

• Обычно выбирают от 10 до 30 ВА;

• Микропроцессорные устройства защиты потребляют меньше энергии — допустима меньшая мощность;

• Если вторичный кабель длинный (например, более 50 метров), увеличьте мощность;

• Не выбирайте слишком высокую мощность — избегайте насыщения сердечника.

Точка 4: Проверка тепловой и динамической стабильности

Цель: Обеспечить, чтобы ТТ мог выдерживать ток короткого замыкания без повреждений.

В системах 10 кВ ток короткого замыкания может достигать тысяч ампер.

Как это сделать:

• Проверьте максимальный ток короткого замыкания (Ik);

• Проверьте тепловую стабильность тока (It) и динамическую стабильность тока (Idyn) ТТ;

• Обычно It ≥ Ik (в течение 1 секунды), Idyn ≥ 2,5 × Ik

Реальный случай: однажды после короткого замыкания у меня взорвался ТТ — оказалось, что динамическая стабильность тока не соответствовала требованиям системы. Замена на ТТ с более высокими характеристиками решила проблему.

Точка 5: Способ установки и тип конструкции

Цель: Обеспечить, чтобы ТТ был удобен для установки и обслуживания, а также подходил для имеющегося пространства.

Обычные типы ТТ включают:

• Кольцевой (общий в распределительных щитах)

• Столбчатый (подходит для наружного использования)

• Тип с изолятором (часто используется на трансформаторах)

Мои рекомендации:

• В распределительных щитах 10 кВ чаще всего используются кольцевые ТТ;

• Убедитесь, что диаметр проводника соответствует диаметру отверстия сердечника;

• Для ограниченного пространства рассмотрите использование разъемных ТТ для более легкой установки и демонтажа;

• В условиях повышенной влажности или коррозии выбирайте модели, устойчивые к влаге или коррозии.

Точка 6: Полярность и метод подключения

Цель: Обеспечить правильное направление сигнала к реле защиты и приборам, избегая ошибок.

Неправильная полярность может привести к:

• Неправильному срабатыванию или отказу защиты;

• Неправильному определению направления потока мощности;

• Ложным срабатываниям в дифференциальной защите.

Мой опыт:

• Все ТТ должны иметь четко обозначенные полярные выводы (P1, P2);

• Используйте вычитающую полярность подключения;

• Всегда проводите проверку полярности после установки или обслуживания;

• Используйте специальный тестер полярности или метод постоянного тока для проверки.

3. Другие практические советы

Помимо шести ключевых моментов, выше, вот еще несколько важных замечаний:

Многовитковая конфигурация:

• Разделите обмотки для защиты, измерения и учета, чтобы избежать помех;

• Зарезервируйте запасные обмотки для будущего расширения.

Эксцитац