Выбор электроизмерительных приборов

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………...5

1 Выбор электроизмерительных приборов………………………………...6

2 Выбор контрольных кабелей…………………………………………….21

2.1 Материал проводов и жил контрольных кабелей……………………21

2.2 Выбор сечения проводов и жил контрольных кабелей……………...21

2.3 Выбор марки и конструкции кабелей…………………………………23

3 Примеры выбора электроизмерительных приборов…………………...27

3.1 Пример выбора электроизмерительных приборов в цепи генератора………………………………………………………………………..27

3.2 Пример выбора трансформаторов тока и напряжения для 1 секции шин 220 кВ……………………………………………………………………….30

Приложение………………………………………………………………...36

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие методические указания разработаны с учетом опыта авторов по чтению дисциплины «Электроэнергетика» для студентов электроэнергетических специальностей в УГАТУ на кафедре «Электромеханика» и посвящено вопросам выбора электроизмерительных приборов и контрольных кабелей во вторичных цепях трансформаторов тока и напряжения на электростанциях и подстанциях.

В методических указаниях рассмотрен объем оснащения электростанций и подстанций контрольно-измерительными приборами, дается информация о применяемых в цепях измерения контрольных кабелей, а также показаны примеры выбора электроизмерительных приборов и контрольных кабелей во вторичных цепях трансформаторов тока и напряжения.

Для хорошего освоения материала данных методических указаний требуются знания разделов ранее изучаемых дисциплин: метрологии, стандартизации и сертификации, информационно-измерительной техники, теоретических основ электротехники.

Авторы рассчитывают, что данные методические указания окажут существенную помощь студентам вузов при выполнении курсовых и дипломных проектов по направлению 140200 «Электроэнергетика», специальности 140205 «Электроэнергетические системы и сети», а также для студентов направления подготовки дипломированных специалистов 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», специальности 140601 «Электромеханика».

Методические указания могут быть использованы студентами как дневного, так и заочного обучения.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных составляющих инженеров- электриков является получение навыков проектирования электротехнических устройств и объектов. Решению этой задачи и подчинено проектирование электрической части станций и подстанций. В процессе учебного проектирования необходимо выполнить ряд работ, основными из которых являются:

1. Подготовка исходной информации.

Исходную информацию следует разделить на внешнюю и внутреннюю. Источником внешней информации при курсовом проектировании служит задание на проект. При дипломном проектировании внешнюю информацию студент в соответствии с темой дипломного проекта находит при прохождении преддипломной практики. Исходной информацией в данном случае может быть: параметры системы (уровни напряжения, мощность короткого замыкания, конфигурация и т.п.); параметры нагрузки как электрической, так и тепловой; источники первичной энергии (топлива) и т.д. и т.п. Внутреннюю информацию получают в процессе проектирования. Так, например, при выборе трансформаторов необходимо предварительно определить расчетную мощность, передаваемую через трансформаторы, для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо знать токи в рабочих и аварийных режимах.

2. Проектирование главной электрической схемы.

Главной электрической схемой называют схему электрических и трансформаторных соединений между ее основными элементами, связанными с производством, преобразованием и распределением электроэнергии. Главная электрическая схема определяет основное электрооборудование и эксплуатационные свойства электроустановки. Поэтому понятие “главная электрическая схема” переносят на саму электроустановку. Отсюда следует, что под проектированием главной электрической схемы понимают проектирование самой установки.

3. Проектирование электроустановки собственных нужд (С.Н.): определение потребителей С.Н. и расчет их мощности, выбор источников питания С.Н., разработка схемы электроснабжения С.Н., расчет самозапуска электродвигателей С.Н., проектирование кабельного хозяйства, проектирование установки постоянного тока.

4. Разработка конструкции распределительного устройства: компоновка электротехнических устройств, защита от перенапряжений и заземление.

Из всей совокупности вопросов, решаемых при проектировании электрической части станций и подстанций, важное место занимает выбор контрольно-измерительных приборов и контрольных кабелей во вторичных цепях трансформаторов тока и напряжения. Этому вопросу и посвящены данные методические указания.

Выбор электроизмерительных приборов

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного оборудования на электростанциях и подстанциях осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов.

В зависимости от характера объекта и структуры его управле­ния объем контроля и место установки контрольно-измеритель­ной аппаратуры могут быть различными. Приборы могут уста­навливаться на главном щите управления (ГЩУ), блочном щите управления (БЩУ) и центральном щите (ЦЩУ) на электро­станциях с блоками генератор — трансформатор и на местных щитах.

Выбор количества контрольно-измерительных приборов и расстановка этих приборов на электростанциях и подстанциях производится в соответствии с табл. 1.1 и рис.1, 2, 3, 4.

В ходе развития автоматизации учета и контроля режимов работы электросистем появляются новые требования в отноше­нии установки приборов, поэтому, пользуясь табл. 1.1, необхо­димо проверить ее соответствие изменениям, вносимым в ПУЭ.

Технические данные контрольно-измерительных приборов приведены в табл. 1.2 и 1.3.

Как видно из табл. 1.2 и 1.3, щитовые приборы имеют класс точности от 0,5 до 2,5, изготавливаются и класса точности 4,0. Для измерений на отходящих линиях и на большинстве объектов применяются приборы класса точности 2,5, включаемые через измерительные трансформаторы класса точности 1,0.

Для трансформаторных и распределительных пунктов, а также в цепи электродвигателей допускается применение амперметров класса точности 4,0 с трансформаторами тока класса точности 3,0.

Для контроля за работой генераторов и другого отечественного оборудования (мощные трансформаторы, автотрансформаторы, синхронные компенсаторы) применяются приборы переменного тока класса точности 1,5 с измерительными трансформаторами класса точности 0,5, а ваттметры в цепях генераторов мощностью 100 МВт и более должны быть класса точности 1,0.

При отсутствии приборов требуемого класса точности допускается устанавливать приборы низшего класса точности, но соответственным образом отрегулированные и выверенные так, чтобы их основная погрешность не превышала погрешность требуемого класса точности. Например, при отсутствии приборов класса точности 1,5 можно применить приборы класса точности 2,5, отрегулировав и выверив так, чтобы основная погрешность не превышала 1%.

Для генераторов мощностью более 50 МВт, межсистемных воздушных линиях напряжением 220 кВ и выше, для трансформаторов 63 МВА и более должны применяться счетчики класса точности 0,5.

 

 

Рисунок 1 − Измерительные приборы в основных цепях блочной электростанции.

 

Рисунок 2 − Измерительные приборы в основных цепях электростанции (ТЭЦ).

 

 

Рисунок 3 − Измерительные приборы в основных цепях понижающей ПС (с дежурством оперативного персонала на ПС).

 

Рисунок 4 − Измерительные приборы в основных цепях понижающей ПС (без дежурства персонала на ПС).

 

 

Таблица 1.1

Контрольно - измерительные приборы на электростанциях и подстанциях

 

№ п/п	Цепь	Место установки прибора	Перечень приборов	Примечание
Электростанции
	Турбогенератор	Статор	Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии, датчики активной и реактив- ной мощности Регистрирующие приборы: амперметр, ваттметр и вольтметр (на генераторах 60 МВт и более)	1. Перечисленные при- боры устанавливаются на основных щитах управления (БЩУ или ГЩУ) 2. Если имеется БЩУ, то и на ГЩУ устанавливаются ваттметр и варметр 3. На генераторах до 12 МВт в цепи статора устанавливается амперметр в одной фазе 4. Если нет БЩУ, то на групповом щите турбины устанавливается ваттметр, частотомер в цепи статора, вольтметр в цепи возбуждения 5. На ГЩУ устанавливаются частотомер, суммирующие ваттметр и варметр
Ротор	Амперметр, вольт-метр Вольтметр в цепи основного и резервного возбудителя Регистрирующий амперметр (на генераторах 60 МВт и более)
	Гидрогенератор	Статор	Те же приборы, что и для турбогенератора	На ГЭС без постоянных дежурных вместо стационарных приборов предусматриваются места для переносных приборов
Ротор	Амперметр, вольтметр
	Блок генератор– трансформатор	Генератор	Приборы по п.1	В цепи генератора устанавливаются осциллограф и приборы синхронизации
Блочный трансформатор	НН	–
СН	Амперметр, ваттметр и варметр
ВН	Амперметр

Продолжение таблицы 1.1

	Трансформатор связи (с энергосистемой или РУ разных напряжений)	Двухобмоточный	ВН	–	У трансформаторов, работающих в блоке “трансформатор-линия”, ток измеряется во всех трех фазах
НН	Амперметр, ваттметр и варметр с двухсторонней шкалой
Трех-обмо-точ-ный или авто-транс-фор-матор	НН	Амперметр, ваттметр, варметр	Для трансформаторов с реверсивной работой- ваттметры и варметры с двусторонней шкалой
СН	Амперметр, ваттметр, варметр
ВН	Амперметр
	Линия с.н. или транс-форматор с.н.	На одну секцию	Со стороны питания: амперметр, ваттметр, счетчик активной энергии	На блочных станциях приборы устанавливаются на вводе 6,3 кВ
На две секции	На вводе к секциям 6,3: амперметр, ватт-метр, счетчик активной энергии, датчик активной мощности
	Линия 6-10 кВ к потребителям		Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии для линий, принадлежащих потребителю	Если по счетчикам не ведется денежный расчет, то счетчик реактивной энергии не устанавливается
	Линия 35 кВ		Амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии (на тупиковых потребительских линиях)

 

 

Продолжение таблицы 1.1

	Линия 110-220кВ		Амперметр; ватт-метр, варметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии на тупиковых потребительских линиях; фиксирующий прибор для определения места к.з.	1. Для линий с пофазным управлением устанавливаются ампер- метры в каждой фазе 2. На линиях с двусторонним питанием ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, два счетчика активной энергии со стопорами
	Линия 330-750кВ		Амперметр в каждой фазе, ваттметр и варметр с двухсторонней шкалой, датчики активной и реактивной мощности, осциллограф, фиксирующий прибор для определения места к.з.	На линиях межсистемной связи устанавливаются счетчики активной энергии со стопорами
	Сборные шины высшего напряжения электростанции	На каждой секции или системе шин	Вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений. Регистрирующие приборы: частотомер, вольтметр и суммирующий ватт-метр (на электростанциях 200 МВт и более) Приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра, синхроноскоп. Осциллограф	1. На шинах 35 кВ устанавливается один вольтметр для контроля междуфазного напряжения и один вольтметр с переключением для измерения трехфазных напряжений 2. На шинах 110 кВ устанавливается по одному осциллографу на секцию или систему шин: на шинах 150-220кВ– по два осциллографа

 

 

Продолжение таблицы 1.1

	Сборные шины станции (но не высшего напряжения)	На каждой секции или системе шин	Вольтметр для измерения междуфазного напряжения, частотомер, приборы синхронизации	1. На шинах 35 кВ вольтметры по примечанию к п.10 2. Приборы синхронизации устанавливаются при возможности синхронизации
Общие приборы с переключе-нием на любую секцию или систему шин	Два регистрирующих вольтметра для измерения междуфазных напряжений и два частотомера	-
	Шины 6-10кВ с.н.		Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольт-метр с переключением для измерения трех фазных напряжений.	-
	Шиносоеди-нительный или секционный выключатель		Амперметр	-
	Обходной выключа-тель		Амперметр, ваттметр, варметр (с двусторонней шкалой), расчетные счетчики и фиксирующий прибор	-
	Шунти-рующий реактор		Амперметр, варметр	-
	Шунти-рующая емкость		Амперметр в каждой фазе, варметр	-

 

Продолжение таблицы 1.1

	Понизи-тельный двухобмо-точный трансфор-матор	ВН	-	1. Для трансформаторов и линий подстанций 220 кВ и ниже без постоянного дежурного персонала контроль за величинами тока, напряжения и мощности осуществляется с применением измерительных преобразователей (датчиков тока, напряжения, активной и реактивной мощности) 2. На подстанциях с постоянным дежурством ваттметры устанавливаются только для трансформаторов 110 кВ и выше, а варметры – только для трансформаторов 220 кВ и выше (это же относится и к датчикам мощности на подстанциях без постоянного дежурного персонала) 3. При возможности реверсивной работы трансформаторов (автотрансформаторов) ваттметры и варметры должны иметь двустороннюю шкалу, счетчики
НН	Амперметр, ваттметр, варметр счетчики активной и реактивной энергии
	Трехобмо-точный трансфор-матор или автотранс-форматор	ВН	Амперметр
СН	Амперметр, ваттметр, варметр счетчики активной и реактивной энергии
НН	То же, что и СН

 

Продолжение таблицы 1.1

				активной энергии со стопорами 4. На трансформаторах с расщепленной обмоткой НН, а также присоединенной к шинам 6-10 кВ через сдвоенный реактор приборы устанавливаются в каждой цепи НН
	Синхрон-ный ком-пенсатор	Статор	Амперметр, вольтметр варметр с двусторонней шкалой; счетчики реактивной энергии со стопорами
Ротор	Амперметр, вольтметр
	Сборные шины 6, 10 и 35 кВ	На каждой секции или системе шин	Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольт-метр с переключением для измерения трех фазных напряжений.	1. На подстанциях без постоянного дежурного персонала контроль за напряжением осуществляется с применением измерительных преобразователей (датчиков) 2. На транзитной подстанции напряжением 35 кВ устанавливается регистрирующий вольтметр, если шины 35 кВ подстанции являются контрольными точками по напряжению в энергосистеме

 

 

Продолжение таблицы 1.1

	Сборные шины 110-220 кВ	То же	Вольтметр для измерения трех междуфазных напряжений и регистрирующий вольтметр; осциллограф на транзитных подстанциях
	Сборные шины 330 кВ и выше	На каждой секции или системе шин	То же, что и в п.21, и регистрирующий частотомер	На подстанциях, где требуется точная синхронизация, устанавливается колонка синхронизации
	Секционный или шино-соединитель-ный выклю-чатель	-	То же, что по п.13	-
	Обходной выключатель	-	То же, что по п.14	-
	Линии 6-10 кВ	-	То же, что по п.6, 7, 8, 9	Для линий 220 кВ и ниже см. примечание к п.17
	Трансформа-тор с. н.	ВН	-	-
		НН	Амперметр, расчетный счетчик активной энергии
	Дугогаси-тельная катушка	-	Регистрирующий амперметр	-

 

Таблица 1.2

ррЛЬНЫМИ ПРИЬОРАМИ, ВКЛЮЧАЕМЫМИ ЧЕРЕЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРОЫПотребление мощности щитовыми электроизмерительными приборами, включаемыми через измерительные трансформаторы

 

Наименование прибора	Условное графичес-кое обоз-начение	Тип	Класс точности	Потребляемая мощность, В*А
катушка напряжения	катушка тока
Приборы стрелочные, показывающие
Амперметр		Э-378 Э-377 Э-335 Э-379 Э-390	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	- - - - -	0,1 0,1 0,5 0,5 0,5
Вольтметр		Э-378 Э-377 Э-335 Э-379 Э-390	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5		- - - - -
Ваттметр трехфазный для трехпро-водных цепей		Д-305 Д-335 Д-335/1 Д-304 Д-301/1 Д-390	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	1,5 1,5 1,5	0,5 0,5 0,5 0,5
То же, но для четырехпро-водных цепей	Д-323	2,5
Варметр		Д-305 Д-335 Д-335/1 Д-304 Д-390	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	1,5 1,5	0,5 0,5 0,5 0,5
Фазометр трехфазный		Д-301 Д-300	1,5 1,5
Частотомер		Э-373 Э-372 Э-371	2,5 2,5 2,5	0,7÷3 0,7÷3	- - -

 

Продолжение таблицы 1.2

Синхроноскоп		Э-327 Э-35	±3˚ ±3˚	- -	- -
Приборы регистрирующие
Амперметр	А	Н-3093 Н-394 Н-344 Н-343	2,5 1,5 2,5	- - - -	6,0
Вольтметр	V	Н-344 Н-343	1,5 2,5		- -
Ваттметр	W	Н-3095 Н-348	1,5
Варметр	Var
Частотомер	Hz	Н-397	2,5		-
Фазометр	φ	Н-398	2,5
Измерительные преобразователи (датчики)
Измеритель-ные преобра-зователи ак-тивной мощ-ности 3-х фаз-ных 3-х про-водных цепей переменного тока	UP	Е-728   Е-748   Е-812   Е-849-М1	1,0   0,5   1,0   1,0	0,2	0,2
То же, но реактивной мощности	UQ	Е-729 Е-813 Е-849-М1	1,0 1,0 1,0	0,2	0,2
Измеритель-ные преобра-зователи пе-ременного тока	DT	Е-810 Е-854	0,5 0,5	- -	0,5

 

Продолжение таблицы 1.2

То же, напря-жения пере-менного тока	DH	Е-800 Е-855	0,5 0,5		- -

 

 

Таблица 1.3

Счетчики

 

Наимено-вание прибора	Условное графичес-кое обозначе-ние	Тип	Класс точ-ности	Параметры катушек
напряжения	тока
потребл. мощность, В∙А	кол-во катушек	cos φ	потребл. мощность, Вт	кол-во катушек	cos φ
Счетчик ватт-часов трехфаз-ный для трехпро-водных цепей	Wh	ЦЭ6804 ЦЭ6805В ЦЭ6808В ЦЭ6803В	0,5 0,2 2,0	2,5		0,38 0,38 0,38 0,38	0,1 0,2 0,1 0,1
Счетчик вольт- ампер- часов реактивный для трех-проводных цепей	Varh	ЦЭ6811				0,38	0,3

Для генераторов мощностью 12-50 МВт, межсистемных линий напряжением 110-150 кВ, а также для трансформаторов мощностью от 10 до 40 МВА должны применяться счетчики класса точности 1,0. Эти счетчики, а также все расчетные счетчики должны присоединяться к измерительным трансформаторам класса точности 0,5.

Для технического учета допускается применение измерительных трансформаторов тока класса точности 1,0. На такие же автотрансформаторы тока должны включаться датчики мощности, используемые для ввода информации в вычислительные устройства.

Щитовые приборы и датчики тока и мощности, используемые для всех видов измерений, должны включаться через измерительные трансформаторы тока класса точности не ниже 3,0.