Как выбрать автоматический выключатель по мощности трансформатора

Выбор числа и мощности трансформаторов: принципы и правила

Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях определяется величиной и характером электрических нагрузок (требуемой надежностью электроснабжения и характером потребления электроэнергии), территориальным размещением нагрузок, их перспективным изменением и при необходимости обосновывается техникоэкономическими расчетами.

1. Основные принципы выбора трансформатора
2. Одно трансформаторные ТП
3. Двух трансформаторные ТП
4. Выбор мощности трансформатора
5. Выбор мощности в сетях промышленных предприятий
6. Выбор мощности в городских электрических сетях

Основные принципы выбора трансформатора

Как правило, в системах электроснабжения применяются одно и двухт рансформаторные подстанции. Применение трех трансформаторных подстанций вызывает дополнительные капитальные затраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Трехтрансформаторные подстанции используются редко, как вынужденное решение при реконструкции, расширении подстанции, при системе раздельного питания силовой и осветительной нагрузок, при питании резкопеременных нагрузок.

На крупных подстанциях (ГПП) применяются в основном два трансформатора (два независимых источника питания), так как через такие подстанции должны обеспечиваться электроэнергией электроприемники I, II и III категорий надежности электроснабжения.

При нескольких пунктах приема электроэнергии на предприятии на ГПП, а также при питании предприятия по схеме глубокого ввода наПГВ допускается применять по одному трансформатору при обеспечении послеаварийного питания нагрузок по связям вторичного напряжения с соседними подстанциями (ПГВ, ГПП), с ТЭЦ или другими ИП. При магистральном питании однотрансформаторных ПГВ по линиям 35—220 кВ ближайшие подстанции рекомендуется присоединять к разным линиям или цепям с последующим использованием в послеаварийных режимах связей на вторичном напряжении.

Однотрансформаторные ТП 6—10/0,4—0,23 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более одних суток, необходимых для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.

Одно трансформаторные ТП

Однотрансформаторные ТП выгодны еще и потому, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то за счет наличия перемычек между ТП на вторичном напряжении можно отключать часть трансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы. Под экономичным понимается такой режим работы, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах.

В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.

Такие ТП могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6—10 кВ к электроприемникам, поскольку за счет децентрализации трансформирования электрической энергии уменьшается протяженность сетей до 1 кВ. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух однотрансформаторных по сравнению с одной двухтрансформаторной подстанцией.

Двух трансформаторные ТП

Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного Другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этой ситуации можно временно отключить электроприемники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей, но при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.

В этих случаях выгодно менять присоединенную мощность трансформаторов, например, при наличии сезонных нагрузок, одно или двухсменной работы со значительными изменениями загрузки смен.

Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких ТП. Целесообразность сооружения одно или двухтрансформаторных подстанций определяется в результате техникоэкономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения.

В системах электроснабжения промышленных предприятий наиболее распространены следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000,1600 кВА, в электрических сетях городов — 400, 630 кВА. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

Выбор мощности трансформатора

В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономичной загрузки.

Основным критерием при выборе единичной мощности так же, как и количества трансформаторов, является минимум приведенных затрат, полученный на основе техникоэкономического сравнения вариантов.

Ориентировочно выбор единичной мощности трансформаторов может выполняться по удельной плотности расчетной нагрузки (кВА/м2) и полной расчетной нагрузки объекта (кВА).

При удельной плотности нагрузки до 0,2 ВА/м2 и суммарной нагрузке до 3000 кВА целесообразно применять трансформаторы 400; 630; 1000 кВА — с вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ. При удельной плотности и суммарной нагрузке выше указанных значений более экономичны трансформаторы мощностью 1600 и 2500 кВА.

Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие быстроменяющихся цен на электрооборудование, и в частности, ТП.

В проектной практике трансформаторы ТП часто выбирают по расчетной нагрузке объекта и рекомендуемым коэффициентам.

Важное значение при выборе мощности трансформаторов является правильный учет их нагрузочной способности. Под нагрузочной способностью трансформатора понимается совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок из расчета теплового износа изоляции трансформатора. Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то можно необоснованно завысить при выборе их номинальную мощность, что экономически нецелесообразно.

На значительном большинстве подстанций нагрузка трансформаторов изменяется и в течение продолжительного времени остается ниже номинальной. Значительная часть трансформаторов выбирается с учетом послеаварийного режима и поэтому нормально они остаются длительное время недогруженными. Кроме того, силовые трансформаторы рассчитываются на работу при допустимой температуре окружающей среды, равной +40 °С. В действительности они работают в обычных условиях при температуре среды до 20… 30 °С.

Следовательно, силовой трансформатор в определенное время может быть перегружен с учетом рассмотренных выше обстоятельств без всякого ущерба для установленного ему срока службы (20.. .25 лет).

На основании исследований различных режимов работы трансформаторов разработан ГОСТ 1420985, регламентирующий допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки силовых масляных трансформаторов общего назначения мощностью до 100 мВА включительно с видами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц с учетом температуры охлаждения среды.

Температура охлаждающей среды для определения допустимых систематических нагрузок принимается как эквивалентное значение для данной местности, вычисленное в соответствии с [24]. Для областных городов России, эквивалентная температура находится в пределах: 9,4…11 °С — годовая,3,4…6,7 °С — зимняя и 15,1…17,9 °С — летняя. При определении допустимых аварийных перегрузок температура охлаждающей среды принимается во время возникновения аварийной перегрузки.

Для определения систематических нагрузок и аварийных перегрузок в соответствии с необходимо также знать начальную нагрузку, предшествующую перегрузке, и продолжительность перегрузки.

Эти данные определяются по реальному исходному графику нагрузки (полной мощности или току), преобразованному в эквивалентный в тепловом отношении прямоугольный двух или многоступенчатый график.

В связи с необходимостью иметь реальный исходный график нагрузки расчет допустимых нагрузок и перегрузок в соответствии с может быть выполнен для действующих подстанций.

На стадии проектирования подстанций можно использовать типовые графики нагрузок или в соответствии с рекомендациями, также предлагаемыми в, выбирать мощность трансформаторов по условиям аварийных перегрузок согласно табл. 3.3.

Тогда для подстанций, на которых возможна аварийная перегрузка трансформаторов (двухтрансформаторные, однотрансформаторные с резервными связями по вторичной стороне), если известна расчетная нагрузка объекта Sp и коэффициент допустимой аварийной перегрузки Кзав (табл. 3.3), номинальная мощность трансформатора определяется какСледует также отметить, что нагрузка трансформатора свыше его номинальной мощности допускается только при исправной и полностью включенной системе охлаждения трансформатора.

Что касается типовых графиков, то на сегодняшний день они разработаны для ограниченного количества узлов нагрузок.

Частично типовые графики отдельных видов потребителей (коммунально бытовых и сельскохозяйственных) обработаны и для практического удобства сведены в табл. 3.4, 3.5 [25].
В этих таблицах в сокращенном виде соответственно указаны интервалы допустимых нагрузок и аварийных перегрузок трансформаторов с естественным масляным охлаждением, напряжением 10/0,4 кВ, мощностью до 630 кВА для некоторых видов потребителей с учетом климатических условий России.

По табл. 3.4 для необходимого вида нагрузки находится интервал минимальной и максимальной границы допустимой систематической нагрузки трансформатора (Samm…Samg), в котором находится величина расчетной нагрузки трансформатора Sp (для трансформаторов,определяет номинальную мощность трансформатора по допустимой нагрузке для нормального режима работы подстанции.

По табл. 3.5 для соответствующего вида нагрузки устанавливается номинальная мощность трансформатора по допустимой аварийной нагрузке исходя из условия:

В зависимости от возможных режимов работы трансформатора выбор мощности его осуществляется по табл. 3.4 или по табл. 3.4, 3.5.

Поскольку выбор количества и мощности трансформаторов, в особенности потребительских подстанций 6—10/0,4—0,23 кВ, определяется чаще всего экономическим фактором, то существенным при этом является учет компенсации реактивной мощности в электрических сетях потребителя.

Компенсируя реактивную мощность в сетях до 1 кВ, можно уменьшить количество ТП 10/0,4, их номинальную мощность.

Особенно это существенно для промышленных потребителей, в сетях до 1 кВ которых приходится компенсировать значительные величины реактивных нагрузок. Существующая методика по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий предполагает выбор мощности компенсирующих устройств и одновременно — количества трансформаторов подстанций и их мощности.

Таким образом, с учетом вышеизложенного, а также сложностей непосредственных экономических расчетов, быстроменяющихся стоимостных показателей строительства подстанций и стоимости электроэнергии выбор мощности силовых трансформаторов при проектировании новых и реконструкции действующих потребительских подстанций 6—10/0,4—0,23 кВ может быть осуществлен следующим образом:

Выбор мощности в сетях промышленных предприятий

Выбор мощности в сетях промышленных предприятий осуществляется по следующим принципам:

1. единичная мощность трансформаторов выбирается в соответствии с рекомендациями удельной плотности расчетной нагрузки и полной расчетной нагрузки объекта;
2. количество трансформаторов подстанции и их номинальную мощность определяют согласно указаниям по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий [3] (см. также раздел 4.3);
3. выбор мощности трансформаторов должен осуществляться с учетом рекомендуемых коэффициентов загрузки (табл. 3.2) и допустимых аварийных перегрузок трансформаторов (табл. 3.3);
4. при наличии типовых графиков нагрузки выбор следует вести в соответствии с ГОСТ 1420985 и с учетом компенсации реактивной мощности в сетях до 1 кВ;

Выбор автомата по мощности нагрузки: основные моменты

Керамические пробки, которые еще недавно можно было увидеть на каждом электрощитке, постепенно становятся атавизмом. Уже сегодня можно утверждать: будущее — за автоматами защиты. Однако немногие знают о том, как выбрать автоматический выключатель по мощности.

О том, какую функцию выполняют автоматы защиты, легко догадаться по их названию. Оборудование обеспечивает надежную защиту электросети от возможных перегрузок, а также от коротких замыканий. Среди требований, которые предъявляются к автоматам:

• Возможность оперативного отключения в тот момент, когда нагрузка начинает превышать установленную норму
• Выключение должно производиться и в условиях замыкания
• Должна быть предусмотрена возможность для пропускания тока, функционирования автомата в привычном режиме, даже если в помещении включено сразу несколько моделей электрооборудования.

Автомат относится к категории аппаратов коммутационного типа, при помощи которых можно отключать, включать питание в условиях нормального режима функционирования.

Выбираем автомат по мощности нагрузки

Важно! Частые отключения автомата вручную нежелательны: оборудование имеет строго определенное число коммутаций. Альтернативой оборудованию, в данном случае, могут стать рубильники.

В конструкции автомата предусмотрены следующие элементы:

• Соленоид — с его помощью осуществляется расцепление в условиях короткого замыкания
• Винтовые контакты, необходимые для подсоединения провода
• Дугогасительная камера — обеспечивает рассеивание дуги, что часто случается в условиях разъединения и соединения контактов
• Биметаллическая пластина — защищает от перегрузки
• Контакт подвижного типа.

Установленные автоматы в электрическом щитке

Выбор автоматического выключателя по мощности должен основываться на базовых знаниях о том, как он функционирует. Ошибочно считать, что такое оборудование обеспечивает защиту бытовой техники. Его функция — это все-таки защита проводки от перегрузок. Что может повлечь за собой перегрузка? Как и в случае короткого замыкания, увеличение силы тока. Кабель перегревается, следовательно, проводка может загореться. Особенно опасным считается замыкание, в условиях которого сила тока начинает расти.

Многое зависит от расчета автоматического выключателя по мощности. Вычисления рекомендуется проводить на основе такого показателя, номинальный ток. В соответствии с установленными нормами и правилами, ориентироваться следует на минимальные показатели расчетных токов сети, либо на предыдущий показатель.

Такой расчет выполняется в следующих случаях:

• Ток электропроводки превышает автоматический номинал
• Наличие специфических свойств.

Установка автомата в щиток

Важно! Момент, от которого зависит выбор номинального тока — провод и его сечение. Показатели и характеристики, которыми обладает нагрузка, за основу расчета можно взять только после того, как сечение уже установлено. Что касается номинальных показателей, то они должны быть ниже значений тока, максимальных для провода с рассматриваемым сечением.

Пример: есть провод из меди, сечение которого — 1,5 кв.мм. В данном случае, допустимый ток — 19 ампер. Соответственно, для провода необходимо будет выбрать максимально близкие показатели номинального тока, взяв за основу меньшее значение — 16 ампер. Однако автоматический выключатель в 25 ампер не подойдет по причине увеличения температуры проводки. Дело в том, что провод с подобным показателем попросту не выдержит такие условия.

Занимаясь подбором автоматического выключателя по мощности, необходимо помнить о том, что электропроводка условно делиться на несколько категорий. Каждая из категорий характеризуется наличием кабелей с заданными показателями сечения. Автоматический номинал должен соответствовать этим показателям. Важный момент — расчет нагрузки. Выполняется он следующим образом:

• Сначала определяется мощность приборов, которые планируются подключить к одному участку, их показатели складываются
• На основе полученного значения определяется ток, который будет проходить через проводку.

В качестве основы для расчетов можно использовать некоторые формулы. Существуют формулы, которые используются для нагрузок активного типа — тех, которые создаются привычными лампочками, электрическими чайниками. Такие формулы можно назвать универсальными, так как с их помощью можно легко определить ток на выбранном участке.

Следующий этап — расчет автомата в соответствии с группой, к которой относится электропроводка. Важно помнить: автомат отключается раньше, чем фиксируется момент перегрева электрического кабеля.

Важно! Номинал должен выбираться по минимальному значению расчетного тока, максимально приближенного к показателям. В качестве основы берется токовая величина на автомате. Она сравнивается с максимальными значениями показателей тока для кабеля с установленным сечением. Если нужное значение получается меньше, чем показатели по номиналу, то выбор делается в пользу кабеля с максимальными значениями сечения.

Говоря о преимуществах автомата перед плавкими вставками, можно отметить следующие моменты:

• Плавкие вставки быстро выходят из строя, причем, происходит это буквально после первого же срабатывания. Иными словами, использовать его многократно не представляется возможным — элемент требует регулярной замены
• Использование автомата полностью исключает риск аварийного режима работы в условиях обрыва фазы.

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Выбор автоматов ТН

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 9

1 Тема от Notepad 2016-01-24 16:47:05

• Notepad
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-04-13
• Сообщений: 74
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Выбор автоматов ТН

Добрый день!
В одном проекте заложены автоматы вторичных цепей ТН-500 кВ номиналом 10 А — для РЗ (звезда, треугольник) и 4 А для учета (типа автоматов — АП-50).
Бегло прикинул, что-то не сходится. Вроде должно быть элементарно, но закрались сомнения:
По «звезде» для РЗ — номинальная мощность обмотки ТН указана 50 ВА
Суммарное сопротивление кабеля от ТН до защит — 5 Ом.
Подставляю в формулу Zтн=Uk%*(Uном)^2/(100*Sном)=5*(100/√3)^2/(100*50)=3,33 Ом
Ток кз=100/(√3*√(3,33^2+(2*5)^2))=5,49 A
Так как ток отсечки АП-50=3,5 номинала, то номинал должен быть не больше 1,57 А, а такого для АП-50 даже и нет. Для оставшихся обмоток — токи получаются еще меньше.
Я все совсем неправильно «прикидываю»? А как правильно?

2 Ответ от RemezV 2016-01-24 20:27:54 (2016-01-24 20:36:21 отредактировано RemezV)

• RemezV
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-07-19
• Сообщений: 321
• Репутация : [ 1 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

Используйте РД.34.35.305
3.4.2. Особенности применения автоматических выключателей в цепи основных обмоток:

— при включении на линию электромагнитных ТН типа НКФ должна учитываться необходимость отстройки отсечки автоматического выключателя от бросков емкостного тока, возникающих при снятии напряжения с линии. Эти токи кратковременно проходят во вторичных цепях по автотрансформаторам, предназначенным для регулирования уставок дистанционных защит, и могут быть порядка 50 — 60 А.
Для предотвращения отключения автоматических выключателей при указанных бросках емкостного тока, ток срабатывания электромагнитного расцепителя следует принимать равным: Icp = Kн I2емк,
где I2емк — максимальное значение броска емкостного тока во вторичных цепях;
Kн — коэффициент надежности, равный 1,3.

При кратности срабатывания 3,5 номинальный ток расцепителя должен быть: Iном расц = Kн I2емк/ 3,5
Эффективность такой отстройки от бросков емкостного тока должна проверяться при наладке;

номинал должен быть не больше 1,57 А, а такого для АП-50 даже и нет.

Номинал 1,6 А для АП-50 есть, такие АП и сейчас используются на ПС в цепях питания слаботочных устройств.

3 Ответ от matu 2016-01-24 22:12:59

• matu
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2013-02-21
• Сообщений: 716
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

Notepad, вы принимаете мощность тр-ра 50 ВА, это некорректно. Uk приведено к номинальной мощности ТН, а 50 ВА это мощность по условию обеспечения метрологических характеристик. По-моему, Uk приводят к предельной мощности (2000 ВА), но могу ошибаться. Также не совсем удачно разделено сопротивление тр-ра. Опыт расчетов показывает, что активное и индуктивное сопротивление обмоток близки друг к другу, поэтому Zt не равно Xt.

4 Ответ от Notepad 2016-01-24 22:19:51 (2016-01-24 22:43:43 отредактировано Notepad)

• Notepad
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-04-13
• Сообщений: 74
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

RemezV, спасибо за ответ 🙂 Это относится ко всем индуктивным ТН ? Рассматриваемый — иностранный VEOS trench, информации по нему не нашел.
Может глупый вопрос, но емкостной ток рассчитывается или это паспортная величина?

matu, да, спасибо, действительно вместо 50 ВА нужно подставлять максимальную мощность. Для ориентировочных расчетов можно брать «табличные» значения из того же РД.34.35.305? Или характеристики импортного ТН могут в разы различаться? Так или иначе токи кз получаются того же «малого» порядка. Тяжко соображаю, но что значит не удачно разделено сопротивление трансформатора?

Как выбрать автоматические выключатели на BudPrice

На сайте BudPrice имеется ряд фильтров, которые помогут Вам выбрать требуемый автоматический выключатель. Предлагаемый порядок использования фильтров:

На сайте BudPrice имеется ряд фильтров, которые помогут Вам выбрать требуемый автоматический выключатель . Предлагаемый порядок использования фильтров:

Если Вы изначально знаете, автомат какого производителя и какой серии Вам нужен, воспользуйтесь соответствующими фильтрами.

Выберите тип электросети – переменного(AC) или постоянного(DC) тока.

Выберите количество полюсов. Автоматы с обозначением полюсов 1+N и 3+N имеют полюс для подключения нейтрали, но в отличие от двух- и четырехполюсных автоматов у них в модуле N отсутствует расцепитель, есть только контакты.

Выберите номинальный ток (он определяется в зависимости от диаметра и материала токопроводящих жил, а также от условий прокладки кабеля). Обычно, при выборе номинального тока используются данные технического проекта или соответствующие таблицы из Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Выберите характеристику отключения. Обычно, это характеристика C, но для старых кабелей рекомендуется выбирать характеристику B. Характеристика D выбирается для линий, в которых возникают большие пусковые токи, например, это линии с электродвигателями и другой сильно-индуктивной нагрузкой.

Выберите требуемую номинальную отключающую способность. Номинальная отключающая способность автомата должна быть больше, чем ток, который возникнет в линии при коротком замыкании. Эта величина зависит от параметров силового трансформатора и конфигурации электросети здания и определяется техническим проектом. В бытовых сетях чаще всего используют со значением 6 кА.

Обратите внимание, что номинальная отключающая способность автоматических выключателей может указываться по двум разным стандартам. Первый — IEC60898, его условно назовем бытовым стандартом, в нем требования к испытаниям на соответствие более жесткие, поэтому для конкретного автоматического выключателя значение отключающей способности по стандарту IEC60898 почти всегда ниже, чем по промышленному стандарту IEC/EN 60947-2. Отключающую способность по IEC60898 принято обозначать Icn, а по IEC/EN 60947-2 – Icu.

Есть модульные автоматические выключатели, в характеристиках которых производитель указывает отключающую способность по обоим стандартам, а есть такие, для которых указывает только по одному из них.

В жилых домах и офисных зданиях, на стороне потребителей обычно, используют автоматические выключатели с отключающей способностью по IEC60898 (Icn) равной 4,5 кА или 6 кА. В старых зданиях, где старая проводка и малая мощность трансформаторной подстанции, не может быть больших токов короткого замыкания, там можно использовать автоматы с минимальной отключающей способностью.

Если Вы подбираете автоматический выключатель для сети с напряжением отличным от 230/400 В, 50 Гц, то при выборе обращайте внимание на то, рассчитан ли конкретный прибор на работу при требуемых параметрах сети. Также проверяйте значение номинальной отключающей способности (Icn) или (Icu), указываемое для требуемого напряжения сети. Подробные характеристики товара указываются на вкладке «Все характеристики».