Как выбрать трансформаторы тока для трехфазного счетчика?

[Павел]

Здравствуйте! Как в данном случае выбрать номинальные первичные токи трансформаторов тока? Каким способом они выбираются подскажите пожалуйста?
ТТ.jpg

[maximusinn]

У вас расчетный ток 121А, значит первичный ток трансформатора тока должен быть выше (150 ближайшее значение). Трансформатор с токами 300/5 возьмите и не забивайте голову.

[Михаил_Д]

Павел, требования к трансформаторам в цепях учёта изложены в ПУЭ.

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке - не менее 5%.

1.5.19. Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений.

Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5% при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков.

Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5% номинального напряжения.

По этим критериям и рассчитывают трансформаторы, которые требуется установить.

Для правильного расчёта требуется знать минимальную нагрузку. Если расчётный ток 121,07 А, то каков будет минимальный? Допустим для примера, что он составит 30% от расчётного, т.е. 36,3 А.

Номинальный первичный ток трансформатора должен быть больше, чем расчётный ток. Значит, выбираем ближайший из стандартного ряда - 150.
Номинальный вторичный ток - 5 А.
Коэффициент трансформации - 150/5 = 30

Проверяем:

121 < 150, первое условие выполняется.

Проверяем по условиям п. 1.5.17:

Ток вторичной обмотки при номинальном токе: 121,07/30 = 4,04А
Минимальный ток вторичной обмотки (40%): 5 х 0,4 = 2А

Проверяем: 4,04 > 2, условие выполняется.

Ток вторичной обмотки при минимальном токе (36,3А): 36,3/30 = 1,21А
Минимальный ток вторичной обмотки при минимальном токе (5%): 5 х 0,05 = 0,25А

Проверяем: 1,21 > 0,25, условие выполняется.

Следовательно, трансформатор 150/5 соответствует условиям. Класс точности трансформатора должен соответствовать классу точности прибора учёта.

Далее, необходимо проверить выбранный трансформатор по условиям п. 1.5.19. Это требуется сделать, чтобы соблюсти метрологические требования, а также для того, чтобы правильно выбрать сечение проводников, которыми будут подключаться трансформаторы.

Для расчёта надо знать вот эти величины:

I2 Номинальный вторичный ток,А 5
S2 Номинальная вторичная нагрузка, ВА 5
Sнп Нижний предел вторичных нагрузок ГОСТ 7746,п.6.4.2, ВА 3,75
Zсч Сопротивление счетчика электроэнергии, Ом 0,004 (зависит от модели счётчика, в примере условное значение)
Rк Сопротивление контактов, Ом 0,1
ρ Уд. электрическое сопротивление меди, Ом∙мм²/м 0,01762
Lпр Длина проводника, м 10 (условная длина для примера)
Ксх Коэффициент схемы (для полной звезды=1) 1
Рсч Потребляемая мощность счетчика электроэнергии, ВА 0,1 (указывает производитель счётчика Меркурий 230 AR 5(7,5), класс точности 0,5S)
Uном Номинальное фазное напряжение, В 230

Считаем:

1. Номинальное сопротивление вторичной обмотки ТТ будет равно:
Zном=S2/(I²2 )
Zном=5/5/5=0,2 Ом

2. Максимально допустимое сопротивление проводника будет равно:
Zдоп.пров.=Zном-Zсч-Rк
Zдоп.пров=0,2-0,004-0,1=0,096 Ом

3. Минимально допустимое сечение жилы кабеля будет равно:
Sпр.min.=ρ∙ (Lпр.∙Ксх)/Zдоп.пров.
Sпр.min=0,01762 ∙(10 ∙ 1)/0,096=1,84 мм2

4. Сечение проводника с учетом требования п. 3.4.4 (1, по механической прочности) и табл. 1.3.4 ПУЭ
Sпр.выбр.=2,5 мм2
Длительно допустимый ток выбранного проводника 30 А

5. Сопротивление проводника, выбранной длины (в примере 10 метров)
Rпр.=(Lпр.∙ρ)/Sпр.выбр.
Rпр.=(10 ∙ 0,01762)/2,5=0,08 Ом

6. Расчетная мощность нагрузки будет равна:
Sрас.=I²2∙(Rпр.+Rcч.+Rк )
где Rcч.=Zсч
Sрас.=5 ∙ 5 ∙ (0,08+0,004+0,1)=4,6 ВА

7. Проверка требования ГОСТ 7746-2001 п.6.4.2
Sрас.>Sнп
4,6>3,75, соответствует требованиям.

8. Падение напряжения в измерительных цепях счетчика будет равно:
∆U1=Lпр∙ρ∙Pсч/(Uном∙Sпр.выбр.)
∆U1=10 ∙ 0,01762 ∙ 0,1/(230/2,5)=0,001 В
∆U1(%)=0,001 %

9. Проверка требования ПУЭ п.1.5.19
∆U1(%)<0,25%
0,001% < 0,25%, соответствует требованиям.

Вот таким образом это делается. Подарите расчёт проектировщику и пусть упражняется.

[Павел]

Павел, требования к трансформаторам в цепях учёта изложены в ПУЭ.

Здравствуйте! А если расчетный ток равен 50А, а трансформаторы тока установлены 150/5, это будет ошибка? Счетчик Меркурий ART03 380В 5-7,5А.

[Михаил_Д]

А если расчетный ток равен 50А, а трансформаторы тока установлены 150/5, это будет ошибка?

Павел, а зачем вообще при таких токах установили счётчик трансформаторного включения? Какая была необходимость его ставить, если у счётчиков прямого включения максимальные токи до 60 Ампер? Есть Меркурии и на токи до 100 Ампер, правда, базовый ток у них 10 Ампер.

Пусть тот, кто этот счётчик поставил проверит соблюдение вот этого условия:

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке - не менее 5%.

Максимальный ток нагрузки - 50 Ампер.
Коэффициент трансформации - 30.

При таком токе потребления во вторичной обмотке трансформатора ток будет равен 50/30 = 1,6 Ампера

Номинальный ток счётчика - 7,5 Ампера. 1,6/7,5 = 0,21, т.е. при максимальном токе во вторичной обмотке ток составит всего 21% от номинального тока счётчика, а должно быть не менее 40%.

[Михаил_Д]

Павел, есть дополнение. Смотрите п. 7 расчёта, где проводится проверка по ГОСТ 7746-2001. В этом ГОСТ абзац о вторичной нагрузке ТТ звучит так:

6.4.2. ...Для трансформаторов с номинальными вторичными нагрузками 1; 2; 2,5; 3; 5 и 10 В·А нижний предел вторичных нагрузок - 0,8; 1,25; 1,5; 1,75; 3,75 и 3,75 В·А соответственно...

Этот ГОСТ утратил силу. В данный момент действует ГОСТ 7746-2015. Там указано следующее:

6.4.2. ...Для трансформаторов с классом точности от 0,1 до 1,0 и номинальной нагрузкой не более 30 В·А допускается нижний предел вторичной нагрузки менее 25% номинальной, вплоть до нулевой...

Эти особенности всегда необходимо иметь в виду. На трансформаторах всегда есть этикетка с информацией, которая в том числе содержит следующее:

по ГОСТ 7746-2001

6.13 Маркировка

п. 6.13.1.
...
н) номинальная вторичная нагрузка, В·А;

о) масса трансформатора, кг*;
_____________
* Только для трансформаторов массой от 10 кг и выше, транспортируемых в неразобранном виде.

п) обозначение стандарта на трансформаторы конкретных типов или обозначение настоящего стандарта;

р) год выпуска (на трансформаторах, предназначенных для экспорта, не указывают).

В разделе 6.13 есть и другие требования к маркировке. Таким образом, определить какому стандарту соответствует трансформатор не составляет никакого труда.

по ГОСТ 7746-2015

6.13 Маркировка

6.13.1 Каждый трансформатор должен иметь табличку (таблички), на которой должны быть указаны:
...
- номинальная вторичная нагрузка, В·А;

- масса трансформатора, кг (только для трансформаторов массой от 10 кг и выше, транспортируемых в неразобранном виде);

- обозначение документа на трансформаторы конкретных типов или обозначение настоящего стандарта;

- год выпуска (на трансформаторах, предназначенных для экспорта, не указывают).

Здесь тоже нет никаких проблем.

Соответственно, расчёты должны производиться по тем требованиям, которые содержит стандарт на тот тип трансформатора, который выбран и установлен в схему. Иными словами, в расчёте надо учитывать, когда и по какому стандарту был изготовлен трансформатор.

В примере сделан расчёт по требованиям ГОСТ 7746-2001. По ГОСТ 7746-2015 он будет выглядеть иначе.

7. Проверка требования ГОСТ 7746-2015 п.6.4.2
Sрас<Sнп
4,6<5, соответствует требованиям.

Sнп(25%) = 5 ∙ 0,25 = 1,25 ВА
4,6>1,25

ВО ВСЕХ случаях не допускается превышать верхний предел вторичной нагрузки (в нашем случае 5 ВА). По некоторым расчётам при перегрузке вторичных цепей ТТ недоучёт потреблённой электроэнергии может составлять 5-10%. Вы, думаю, хорошо знаете насколько болезненно относятся к этим вопросам в ЭСО. Если величина недоучёта будет выше, чем та, которая допускается ЭСО (у них есть расчёты допустимых потерь), то возникнут проблемы.

По ГОСТ 7746-2015 ДОПУСКАЕТСЯ нижний предел (в ГОСТ 7746-2001 он равен 3,75 ВА) менее 25% номинальной нагрузки вплоть до нуля. Обратите внимание на таблицу 8 п. 6.4.2. Погрешности трансформаторов различного класса точности даны при значениях вторичной нагрузки, которые находятся в пределах 25 - 100% номинального значения. В этом диапазоне погрешности ТТ будут находиться в пределах, которые определены для его класса точности.

Из п. 1.1.17 ПУЭ известно, что означает слово "допускается".

1.1.17. Для обозначения обязательности выполнения требований ПУЭ применяются слова «должен», «следует», «необходимо» и производные от них. Слова «как правило» означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано. Слово «допускается» означает, что данное решение применяется в виде исключения как вынужденное (вследствие стесненных условий, ограниченных ресурсов необходимого оборудования, материалов и т.п.). Слово «рекомендуется» означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным. Слово «может» означает, что данное решение является правомерным.

В п. 1.5.17 тоже применено слово "допускается", но там же есть и оговорка: по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин. Никаких оснований применять трансформаторы тока с завышенным коэффициентом трансформации в Вашем случае нет.

В ГОСТ слово "допускается", на мой взгляд, следует трактовать так: если экспериментально или на основании расчётов для конкретного трансформатора тока (установленного в конкретной цепи) будет доказано, что погрешности в диапазоне 0-25% от номинального значения, останутся в пределах класса точности, то такой ТТ может быть установлен в цепи учёта.

Можно, конечно, и не забивать себе голову этими выкладками, но тогда есть два равновероятных исхода:

1. Потребуют переделать.
2. Потребуют обосновать выбор трансформатора. Обоснований нет, особенно, если учесть всё вышеизложенное относительно слова "допускается". Итог: переделать.