Выбор трансформаторов тока в цепях учёта
Задание
Часть 1. Проверка правильности выбора трансформатора тока
|
№ п/п |
Мощность трансформатора, кВА |
Мощность нагрузки изменяется от указанной до номинальной |
Коэффициент трансформации тр-ра тока |
|
10 |
250, 10/0,4 кВ |
70 |
75/5 |
Часть 2. Расчет нагрузки трансформатора тока
|
№п/п |
Междуфазная нагрузка, ВА |
Длина кабеля до трансформатора напряжения, м |
Сечение кабеля, мм2 |
||
|
Sаb |
Sbс |
Sса |
|||
|
10 |
33 |
33 |
38 |
25 |
2,5 |
Часть 3. Расчет экономии электроэнергии, затрачиваемой на освещение
|
№ варианта |
ЛН, N |
НЛ, M |
|
10 |
285 |
54 |
1. Проверка правильности выбора трансформатора тока
Проверить правильно ли выбраны трансформаторы тока при выполнении учета электроэнергии на силовом трансформаторе.
|
№ п/п |
Мощность трансформатора, кВА |
Мощность нагрузки изменяется от указанной до номинальной |
Коэффициент трансформации тр-ра тока |
|
10 |
250, 10/0,4 кВ |
70 |
75/5 |
Задача 1. Необходимо выполнить учет электроэнергии на силовом трансформаторе 250 кВА, 10/0,4 кВ. Мощность нагрузки трансформатора изменяется от 70 кВА до номинальной. Ячейка трансформатора оборудована трансформаторами тока с К1=75/5 (коэффициент трансформации в виде отношения номинальных первичного и вторичного токов). Требуется проверить их пригодность (правильно ли выбраны ТТ).
Номинальный первичный ток трансформатора по стороне 10 кВ
=250/(√3∙10)=25/√3=14,43 А
Ток минимальной нагрузки
=70/(√3∙10)=7/√3=4,04 А
Вторичный ток при номинальной нагрузке
=14,43∙5/75=0,96 А
Согласно ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 40% от номинального тока счетчика. Номинальный вторичный ток равен 5А.
5А-100%
0,96А-х% 5/100=0,96/х 5*х=0,96*100 х=96/5 х=19,2
Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:
(0,96/5)∙100%=19,25<40% – условие не выполняется
Вторичный ток при минимальной нагрузке
=4,04∙5/75=0,27 А
Согласно ПУЭ при минимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 5%. от номинального тока счетчика. Номинальный вторичный ток равен 5А.
Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:
(0,27/5))∙100%=5,39>5% – условие выполняется, но можно лучше
Таким образом, трансформатор тока нужно заменить трансформатором тока 30/5.
Тогда вторичный ток при номинальной нагрузке
=14,43∙5/30=72,15/30=2,405 А
А отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:
(2,405/5)∙100%=48,1>40% – условие выполняется
Вторичный ток при минимальной нагрузке
=4,04∙5/30=20,2/30=0,67 А
Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:
(0,67/5))∙100%=0,135*100=13,5>5% – условие выполняется
Вывод: Трансформатор тока представляет собой вспомогательный аппарат, в котором вторичный ток практически пропорционален первичному току и предназначенный для включения измерительных приборов и реле в электрические цепи переменного тока. Трансформаторы тока служат для преобразования тока любого значения и напряжения в ток, удобный для измерения стандартными приборами (5 А), питания токовых обмоток реле, отключающих устройств, а также для изолирования приборов и обслуживающего их персонала от высокого напряжения.
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%.
Таким образом трансформатор тока был выбран неправильно. Так как номинальный ток вторичной обмотке указан в паспортной табличке и равен 5А, то обратимся к принятой для ТТ шкале номинальных первичных токов: 1,5,10,15,20,30,40,50,75 и т.д. Выбрав вторичный ток = 30А получаем трансформатор с коэффициентом трансформации К=30/5
2. Расчет нагрузки трансформатора тока
Определить нагрузку на трансформатор напряжения и падение напряжения в кабеле. Сравнить с допустимыми значениями.
|
№п/п |
Междуфазная нагрузка, ВА |
Длина кабеля до трансформатора напряжения, м |
Сечение кабеля, мм2 |
||
|
Sаb |
Sbс |
Sса |
|||
|
10 |
33 |
33 |
38 |
25 |
2,5 |
Для трехфазного трансформатора напряжения определяется мощность нагрузки SТН каждой из фаз по формуле
где - наибольшая и наименьшая мощности междуфазной нагрузки
Из трех вычисленных таким образом нагрузок берется наибольшая SТНmax, и проверяется неравенство .
Наиболее загружена фаза с. Мощность ее нагрузки
Расчетная нагрузка трансформатора напряжения ,
т.е. не превышает допустимую.
Сопротивление соединительных проводов определяется по формуле
где ℓ – длина провода между трансформатором тока и счетчиком, м; γ – удельная проводимость; для меди γ= 53 м/(Ом·мм2), для алюминия γ= 32 м/(Ом·мм2); s-сечение провода, мм2.В токовых цепях сечение медных проводов должно быть не менее 2,5 мм2, алюминиевых – не менее 4 мм2.
Сопротивление алюминиевого провода
Определяется ток нагрузки IТН фазы c:
Ток нагрузки в фазе с
Согласно ПУЭ сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков выбираются таким образом, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения. При номинальном напряжении 100 В потеря напряжения в вольтах численно совпадает с потерей напряжения в процентах.
Определяется падение линейного напряжения ΔU для трехфазного трансформатора напряжения:
Падение напряжения в соединительных проводах
<0,25% что допустимо.
Вывод: Измерительные трансформаторы напряжения – это промежуточные трансформаторы, через которые включаются измерительные приборы при высоких напряжениях. Благодаря этому измерительные приборы оказываются изолированными от сети, что делает возможным применение стандартных приборов (с переградуированием их шкалы) и тем самым расширяет пределы измеряемых напряжений. Нагрузка на трансформатор и падение напряжения в кабеле не превышают допустимые.
3. Расчет экономии электроэнергии, затрачиваемой на освещение
|
№ варианта |
ЛН, N |
НЛ, M |
|
10 |
285 |
54 |
Производственный цех имеет верхнее освещение. Источник света – N=285 светильников, каждый из которых имеет одну лампу накаливания.
Мощность лампы накаливания .
Исследование освещения показало, что M=54 светильников с натриевыми лампами высокого давления мощностью обеспечат тот же уровень освещенности в цехе.
Срок службы ламп накаливания (ЛН) – 1000 часов.
Срок службы натриевых ламп высокого давления (НЛ) – 10000 часов.
Время работы светильников в год часов.
Расчет включает следующие этапы:
1. Расчет капитальных затрат.
2. Расходы на электроэнергию.
3. Эксплуатационные расходы.
4. Расчет срока окупаемости.
1. Капитальные затраты (КЗ)
|
Статья расхода |
ЛН |
НЛ |
|
1. Количество светильников |
285 |
54 |
|
2. Стоимость светильников, включая управления (за ед., у. е.) |
100 |
180 |
|
3. Стоимость замены ламп (за ед., у. е.) |
12 |
48 |
|
4. Стоимость установки светильников (за ед., у. е.) |
50 |
120 |
|
ИТОГО: КЗ |
285*(100+12+50)=285*162=46170 |
54*(180+48+ 120)=54*348= 18792 |
КЗ=M (Расход по статье 2+расход по статье 3+расход по статье 4))
2. Расходы на электроэнергию
|
Статья расхода |
ЛН |
НЛ |
|
1. Количество светильников |
285 |
54 |
|
2. Потребление электроэнергии каждой лампой, Вт |
500 |
400 |
|
3. Часы работы, час/год(Тр) |
3000 |
3000 |
|
Электроэнергия, потребляемая лампами накаливания за год, кВтч/год: |
285*500Вт*3000 час/год=427500000Вт∙ч/год=427500 кВт∙ч/год |
54*400Вт*3000=64800000 Вт∙ч/год=64800 кВт∙ч/год |
|
4. Стоимость эл. энергии за 1 кВтч, у. е. (Т) |
0,05 |
0,05 |
|
ИТОГО. Общие расходы на электроэнергию за год. где Т – тариф за 1 кВтч. |
427500*0,05=21375 |
64800*0,05=3240 |
3. Эксплуатационные расходы
|
Статья расхода |
ЛН |
НЛ |
|
1. Количество светильников |
285 |
54 |
|
2. Стоимость очистки светильников, у. е. |
0,5 |
0,5 |
|
3. Количество раз чистки светильников в год |
3 |
2 |
|
4. Общая стоимость чистки в год (статья расхода 1*статья расхода 2* статья расхода 3) |
285*0,5*3=427,50 |
54*0,5*2=54 |
|
5. Стоимость замены ламп за ед. |
12 |
48 |
|
6. Стоимость замены всех ламп за год ((статья 5 * / срок службы лампы) * количество светильников) |
(12*3000/1000)*285=10260 |
(48*3000/10000)*54=777,60 |
|
7. Эксплуатационные расходы за год (статья 6+статья 4). |
427,50+10260=10687,50 |
54+777,60=831,60 |
|
8. Общие эксплуатационные расходы (ОЭР) определяются как сумма эксплуатационных расходов и расходов на электроэнергию (см. пункт 2) |
10687,50+21375=32062,50 |
831,60+3240=4071,60 |
4. Расчет срока окупаемости.
4.1. Экономия за год, у. е.
Э=ОЭРЛН – ОЭРНЛ= 32062,50 -4071,60=27990,90
4.2. Срок окупаемости, лет.
|
ИТОГО: КЗ |
285*(100+12+50)=285*162=46170 |
54*(180+48+ 120)=54*348= 18792 |
=46170/27990,90=1,65=165/100=(165*12)/(100*12)=1980/1200=19,8/12= 12 мес+7,8 мес=1год8 мес – для ламп накаливания
=18792/27990,90=0,67=67/100=(67*12)/(100*12)=804/1200=8,04/12= 8 мес – для светильников с натриевыми лампами высокого давления
Выводы: несмотря на более низкую стоимость ламп и светильников накаливания, стоимости их замены по сравнению с натриевыми лампами высокого давления и их светильников, ламп накаливания требуется почти в 5 раз больше, светильники под лампы накаливания необходимо чаще чистить и срок службы их в 10 раз меньше. Экономия от установки натриевых ламп составила 27990,90 у. е., а срок их окупаемости на 1 год меньше.
Заключение
В ходе данной работы я ознакомился с руководящими документами; научился производить расчеты и выбор трансформаторов тока; узнал назначение, принцип действия, область применения и методы расчета трансформаторов тока и напряжения. Научился производить расчет экономии электроэнергии в производстве. Экономия электроэнергии возможна при сведении к минимуму потерь электроэнергии. Технологические потери (расход) электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (далее – ТПЭ) – потери в линиях и оборудовании электрических сетей, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии в соответствии с техническими характеристиками и режимами работы линий и оборудования с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и потерь, вызванных погрешностью системы учета электроэнергии. Определяются расчетным путем.
Коммерческие потери электроэнергии (их определение в законодательной базе отсутствует) связаны с неоплатой потребителем электрической энергии, а также ее хищением. Необходимо учитывать погрешности измерительных комплексов, в которые входят трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Здесь важны их классы точности, реальные условия эксплуатации, недогрузка или перегрузка, правильность схем подключения.
Литература
1. Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.
2. Головкин Г.И. Энергосистема и потребители ЭЭ. – М., Энергоатомиздат, 1984 г. – 360 с.
3. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976 – 384 с.
4. TACIS. Курс «Освещение». – Киев, 1999.
5. Правила пользования электрической энергией. НКРЭ, Киев, 1996 г.
6. Сайт АББ ВЭИ Метроника по адресу: www.abb.ru/metronica.
