10. Измерительные трансформаторы на главных схемах электростанций.

Измерительные трансформаторы тока (ТА) и напряжения (ТV) предназначены для питания контрольно-измерительных приборов и устройств релейной защиты и автоматики.

В учебной литературе по электрической части станций (ЭЧС) выбору ТА и ТV, питающих измерительные приборы, посвящены целые разделы [7].

Как правильно выбрать измерительные трансформаторы (ИТ) для устройств РЗ и А в учебниках не объясняется, хотя на главной схеме электростанции эти трансформаторы должны быть показаны.

Перед студентом специальности 100100 – «электрические станции» при выполнении курсового проекта по ЭЧС не ставится задача детальной разработки схемы релейной защиты (РЗ). Вполне достаточно применить типовую схему, рекомендуемую «Руководящими указаниями по релейной защите» [1-3]. Использование типовой схемы РЗ, например генератора необходимой мощности, поможет определить необходимое количество ТА и ТV и место их установки.

Ниже приводятся рекомендации по выбору минимального числа ИТ для различных цепей. На современных ЭС с высокой степенью автоматизации их может быть существенно больше.

На рисунке 10.1 показаны цепи генератора, работающего на шины генераторного напряжения. Для питания цепей РЗ предусмотрено пять обмоток ТА. Две обмотки ТА2 питают измерительные приборы и устройство автоматического регулирования тока возбуждения (АВР) генератора.

Учитывая, что на напряжении 6 - 20 кВ ТА обычно изготовляются с двумя вторичными обмотками [4], для цепи генератора потребуется три комплекта двухобмоточных ТА1-ТА3 и один одновитковый ТА4 (для поперечной дифзащиты).

Назначение обмоток ТА показано на рисунке 10.1.

В цепи генератора в общем случае требуется два трансформатора напряжения. Один из них (ТV1) служит для контроля изоляции и питания измерительных приборов, другой (ТV2) питает устройство АРВ.

Рисунок 10.1

Блочный принцип построения схем связан с применением комплектных экранированных токопроводов (КЭТ), в которых устанавливаются однофазные ТV с втычными контактами. Пробой изоляции однофазного ТV в сети с незаземленной нейтралью не приводит к короткому замыканию. Величина емкостного тока замыкания на землю обычно не превышает нескольких десятков ампер. Поэтому кварцевые предохранители (с номинальным током отключения более 3,2 кА) в цепях однофазных TV не устанавливают. Трансформатор TV3 питает защиту нулевой последовательности от однофазных замыканий в обмотке статора генератора.

При наличии в блоке генераторного выключателя необходимо установить дополнительно трансформатор напряжения между выключателем и силовым трансформатором. К нему присоединяют цепи колонки синхронизации, контролирующие напряжение сети при включении генератора на параллельную работу с сетью.

Особенности выполнения защит генераторов, работающих в блоке с трансформатором, подробно изложены в [5].

Цепи генератора, работающего в блоке с трансформатором, показаны на рисунке 10.2 [6].

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы типа НОЛ, не имеющие дополнительной вторичной обмотки, от однофазных трехобмоточных типа ЗНОЛ.

Первые (типа НОЛ) имеют два ввода ВН , у вторых(типа ЗНОЛ) есть только один ввод ВН, а конец обмотки ВН заземлен.

Рисунок 10.2

Трехфазные группы трансформаторов напряжения с литой изоляцией типа ЗНОЛ устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов вместо трехфазных масляных типа НТМИ, снятых с производства.

Для блоков применяется отдельная дифзащита генератора и трансформатора, а так же резервная дифзащита блока, в зону действия которой входит генератор, трансформатор блока и трансформатор собственных нужд.

Цепь трансформатора связи на стороне генераторного напряжения представлена на рисунке 10.3.

Рисунок 10.3

В этой цепи необходимы четыре вторичные обмотки ТА. Что касается ТV, то их наличие в цепи трансформатора на ТЭЦ с поперечными связями не является обязательными (в отличие от блоков Г-Т), т.к. приборы, установленные для контроля за работой трансформатора связи и его релейные защиты, могут питаться от ТV, подключенных к шинам ГРУ.

Цепь трансформаторов собственных нужд на ТЭЦ находится в зоне действия диффзащиты шин (см. рисунок 10.4).

Рисунок 10.4

Наличие или отсутствие выключателя Q1 в присоединении (см. главу 9.9) сказывается на алгоритме поведения РЗ, но не на числе ТА.

Кроме одного комплекта двухобмоточных ТА для измерительных приборов и защит самого трансформатора собственных нужд, необходимо предусмотреть второй комплект для диффзащиты шин. Этот второй комплект имеет резервные обмотки, которые закорачиваются. ТА1 ставятся обычно в двух фазах. Это объясняется тем, что в сети с незаземленной нейтралью однофазные замыкания на землю не сопровождаются протеканием токов КЗ, и токовые защиты на них не реагируют

Цепь реактированной линии (см. рисунок 10.5) имеет один комплект двухобмоточных ТА, устанавливаемых в крайних фазах.

Рисунок 10.5

На каждой системе сборных шин, а при секционировании рабочих шин на каждой секции устанавливается свой трансформатор напряжения (рис.10.6). От него питаются измерительные приборы тех цепей, которые не имеют собственных трансформаторов напряжения, например, цепи отходящих линий и трансформаторов собственных нужд.

Кроме того, эти ТV выполняет свою основную задачу: питают измерительные приборы, установленные на самих сборных шинах, а также обеспечивают контроль изоляции (см. рисунок 10.6).

Рисунок 10.6

Цепь шиносоединительного выключателя QA оборудуется одним комплектом двухобмоточных трансформаторов тока ТА1.

В цепи секционного выключателя QB обычно устанавливают два комплекта двухобмоточных трансформаторов тока ТА2 и ТА3 по обе стороны выключателя, что вызвано требованиями дифференциальной защиты секционированных шин.

Цепи шиносоединительного и секционного выключателя, а также трансформаторов напряжения, подключенных к шинам ГРУ 6-10 кВ, показаны на рисунке 10.6.

В цепях повышенных напряжений необходимо использовать встроенные трансформаторы тока [8].

В многообъемные выключатели встраивается следующее количество трансформаторов тока:

• выключатель С-35М-630-10 - по одному на каждую втулку (см. рисунок 10.7);

• все остальные серии (С, МКП и У) - по два на втулку.

Например, в выключатель У-110-1000 встраивается трансформатор тока ТВ-110-11-1000/5-0,5/1 (Uн=110 кВ, Iном перв.=1000 А, Iном втор.=5 А; 0,5 и 1-классы точности обмоток).

Малообъемные и воздушные выключатели встроенных трансформаторов тока не имеют. Последовательно с ними в цепь следует устанавливать отдельные трансформаторы тока, например типа ТФЗМ, которые на напряжении 35 кВ могут быть изготовлены с двумя или тремя обмотками, на 110 кВ только с тремя, а на 220 кВ и выше с четырьмя обмотками.

Рисунок 10.7

Силовые трансформаторы имеют по два встроенных трансформатора тока на каждом вводе. Например, ТВТ 110-1-2000/5-1/1 (Uном. = 110 кВ, Iном перв. = 2000 А, I ном. втор. = 5 А, 1 - класс точности обмоток), см. рисунок 10.8.

На стороне низшего напряжения силового трансформатора встроенные ТА не устанавливаются.

Рисунок 10.8

Фрагменты главных схем электростанций приведены в [8], там же приведены требования стандартов в отношении условных обозначений, примеры схем подключения контрольно-измерительных приборов к ТА и ТV. В разделе 8.4. приведены схемы защиты электроустановок от перенапряжений.