Що слід враховувати при виборі трансформатора струму для схеми станційного трансформатора 10 кВ

Практичний досвід електроінженера з поля
Джеймс, 10 років у електроенергетиці

Всім привіт, я Джеймс, і я працюю в електроенергетичній галузі уже 10 років.

З самого початку, коли я брав участь у проектуванні підстанцій та виборі обладнання, до того, як я керував запуском систем релейної захисти та автоматизації для цілих проектів, одним з найчастіше використовуваних пристроїв у моїй роботі був трансформатор струму (ТС).

Нещодавно, мій друг, який щойно починає, спитав мене:

"На що слід звернути увагу при виборі трансформаторів струму для 10кВ станційних трансформаторних ліній?"

Чудове питання! Багато хто думає, що вибір ТС полягає лише у номінальному відношенні струмів, але, щоб насправді відповідати потребам схеми, потрібно врахувати багато факторів.

Сьогодні я поділюся з вами простими словами, базуючись на своєму практичному досвіді за останні кілька років, які ключові моменти слід врахувати при виборі ТС для 10кВ станційних трансформаторних ліній, що означають кожен параметр і як зробити правильний вибір.

Без складної термінології, без безкінечних стандартів — просто практичні знання, які можна використовувати в реальному житті.

1. Чому важливо обережно вибирати ТС для схем станційних трансформаторів?

Хоча станційний трансформатор не є основним трансформатором живлення, він відіграє ключову роль у забезпеченні внутрішнього живлення на підстанції — включаючи живлення керування, освітлення, живлення обслуговування та системи UPS.

Якщо станційний трансформатор вийде з ладу або його система захисту спрацює неправильно, це може призвести до:

• Втрати живлення керування;

• Втрати заряджального здатності DC системи;

• Зупинки всієї підстанції.

Оскільки трансформатор струму є ключовим компонентом для захисту та вимірювання, його вибір безпосередньо впливає на надійність захисту та точність вимірювань.

Отже, правильний вибір ТС = безпека + надійність + економічність.

2. Шість ключових моментів при виборі ТС для 10кВ станційних трансформаторних ліній

На основі мого 10-річного досвіду на полі та проектної практики, ось шість найважливіших розглядів:

Момент 1: Номінальні первинний та вторинний струми

Мета: Забезпечити нормальне функціонування ТС та відповідність вимогам чутливості захисту.

Це найбазовіший та найважливіший параметр.

Поширені комбінації:

• Первинний струм: 50А, 75А, 100А, 150А (залежно від потужності станційного трансформатора)

• Вторинний струм: 5А або 0,5А (більшість сучасних пристроїв захисту використовують 0,5А)

Моя порада:

• Зазвичай вибирайте первинний струм в 1,2-1,5 рази більшим за номінальний струм станційного трансформатора;

• Для мікропроцесорних пристроїв захисту виберіть вивід 0,5А, щоб зменшити вторинне навантаження;

• Уникайте вибору завеликого рейтингу — інакше точність може бути поганою при низьких струмах, що впливає на якість захисту.

Момент 2: Клас точності, відповідний застосуванню

Мета: Забезпечити, щоб різні функції (як-от захист, вимірювання, облік) отримували точні сигнали.

Різні застосування вимагають різних рівнів точності.

Поширені класи:

• В'язанка вимірювання: Клас 0,5

• В'язанка обліку: Клас 0,2S

• В'язанка захисту: 5P10, 5P20, 10P10 тощо

Мій досвід:

• Схеми станційних трансформаторів зазвичай не вимагають високої точності обліку, якщо немає рахунку;

• В'язанки захисту повинні зберігати лінійність при коротких замиканнях;

• Багатов'язанкові ТС надають більшу гнучкість та рекомендовані.

Момент 3: Номінальна вивідна потужність (VA значення)

Мета: Забезпечити, щоб ТС міг приводити в дію підключені вимірювальні пристрої або пристрої захисту.

Недостатня потужність може спричинити падіння напруги, що впливає на точність вимірювання або роботу захисту.

Формула розрахунку:

Загальне навантаження = Імпеданс кабелю + Вхідний імпеданс вимірювального/захисного пристрою

Моя порада:

• Зазвичай вибирайте між 10-30 VA;

• Мікропроцесорні пристрої захисту споживають менше енергії — допустима нижча потужність;

• Якщо вторинний кабель довгий (наприклад, більше 50 метрів), збільшіть потужність відповідно;

• Не вибирайте занадто високу потужність — уникайте насичення сердечника.

Момент 4: Перевірка термічної та динамічної стійкості

Мета: Забезпечити, щоб ТС міг витримати струм короткого замикання без пошкодження.

У системах 10кВ, струми короткого замикання можуть досягати тисяч ампер.

Як це зробити:

• Перевірте максимальний струм короткого замикання (Ik);

• Перевірте термічний струм стійкості ТС (It) та динамічний струм стійкості (Idyn);

• Зазвичай, It ≥ Ik (на 1 секунду), Idyn ≥ 2,5 × Ik

Реальний випадок: Одного разу у мене ТС вибухнув після короткого замикання — виявилося, що динамічний струм стійкості не відповідав вимогам системи. Заміна на ТС з більшим рейтингом вирішила проблему.

Момент 5: Метод установки та тип конструкції

Мета: Забезпечити, щоб ТС був легким для встановлення та обслуговування, а також відповідав доступному простору.

Поширені типи ТС включають:

• Серцевидний (поширений у комутаційних пристроїв)

• Стовпчастий (придатний для використання на відкритому повітрі)

• Тип "втулка" (часто використовується на трансформаторах)

Моя порада:

• У комутаційних пристроях 10кВ, серцевидні ТС є найпоширенішими;

• Переконайтеся, що діаметр провідника відповідає діаметру отвору сердечника;

• Для тісних просторів, розгляньте ТС з розрізним сердечником для легшого встановлення та демонтажу;

• У вологих або корозійних середовищах, виберіть моделі, що стійкі до вологості або корозії.

Момент 6: Полярність та метод підключення

Мета: Забезпечити правильний напрямок сигналу до реле захисту та приладів, щоб уникнути помилок.

Неправильна полярність може призвести до:

• Неправильного функціонування або невдалого захисту;

• Неправильного визначення напрямку потоку енергії;

• Хибних сигналів тривоги в диференціальному захисті.

Мій досвід:

• Всі ТС повинні ясно позначати полярні кінці (P1, P2);

• Зберігайте послідовність підключення з відніманням полярності;

• Завжди проводьте тест полярності після встановлення або ремонту;

• Використовуйте спеціальний тестер полярності або DC метод для перевірки.

3. Інші практичні поради

Крім шести ключових моментів, ось ще кілька важливих зауважень:

Конфігурація з багатьма в'язанками:

• Відокремлені в'язанки для захисту, вимірювання та обліку, щоб уникнути взаємного впливу;

• Зарезервуйте додаткові в'язанки для майбутнього розширення.

Ексцитаційні характеристики:

• Особливо для в'язанок захисту, хороші ексцитаційні характеристики покращують надійність захисту;

• Якщо можливо, проведіть тест ексцитаційної кривої, щоб підтвердити роботу сердечника.

Приклад вибору для 50кВА станційного трансформатора

4. Мої кінцеві поради

Як особа з 10-річним досвідом на полі, хочу нагадати всім професіоналам:

"Не дивіться лише на номер моделі — завжди враховуйте фактичну схему, налаштування захисту та умови встановлення при виборі ТС."

Особливо в "простих" схемах 10кВ станційних трансформаторів, неправильний вибір часто призводить до серйозних наслідків.

Ось мої рекомендації для різних ролей:

Для обслуговуючого персоналу:

• Навчитесь читати інформацію на шильдиках ТС;

• Зрозумійте основні значення параметрів;

• Ознайомтеся з методами тестування полярності;

• Звітувати про будь-які відхилення безпосередньо.

Для технічного персоналу:

• Освідчіться у методах розрахунку вибору ТС;

• Зрозумійте характеристики в'язанок захисту;

• Знайте, як інтерпретувати параметри коротких замикань системи;

• Зможете аналізувати ексцитаційні криві.

Для менеджерів або команд закупівлів:

• Чітко визначте технічні специфікації;

• Оберіть авторитетних виробників зі стабільною якістю;

• Запитайте повні звіти про випробування від постачальників;

• Зберігайте записи про обладнання для відстеження.

5. Заключні думки

Трансформатори струму можуть виглядати невеликими, але вони є очима та вухами всієї енергетичної системи.

Вони не просто зменшують струм — вони є основою для захисту, фундаментом для обліку та гарантом безпеки.

Після 10 років у електроенергетиці, я часто кажу:

"Деталі визначають успіх або невдачу, а правильний вибір забезпечує безпеку."

Якщо ви коли-небудь зіткнетесь з труднощами при виборі ТС, частими помилками захисту або сумніваєтесь, чи підходять ваші параметри, не соромтеся звернутися — я радий поділитися більше практичним досвідом та рішеннями.

Нехай кожен трансформатор струму працює стабільно та безпечно, забезпечуючи точність та надійність нашої енергетичної мережі!

— Джеймс