Электрическая часть подстанции 110/35/10кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: "Электрическая часть подстанции 110/35/10кВ"

По дисциплине: "Электрические подстанции"

Фрунзе Владислав Сергеевич

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Выбор основного оборудования на трансформаторной подстанции

1.2 Составление схем РУ ВН, СН, НН

1.3 Расчет токов короткого замыкания

1.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К 1

1.5 Расчет токов короткого замыкания в точке К 2

1.6 Расчет токов короткого замыкания в точке К 3

1.7 Выбор вводных выключателей на стороне НН 10кВ

1.8 Выбор секционного выключателя на стороне НН 10кВ

1.9 Выбор линейных выключателей на стороне НН 10кВ

1.10 Выбор измерительных трансформаторов тока на стороне НН 10кВ

1.11 Выбор измерительных трансформаторов напряжения на стороне НН 6-10кВ

2. Выбор мощности трансформаторов собственных нужд и схемы питания собственных нужд

2.1 Выбор выключателя нагрузки для трансформаторов собственных нужд

2.2 Выбор предохранителей ВН для трансформаторов собственных нужд

Заключение

Литература

Введение

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др. трансформаторный подстанция ток

Надежность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и применению ряда технических устройств, как в системе, так и у потребителей: устройств релейной защиты и автоматики, автоматического включения резерва, контроля и сигнализации. Экономичность электроснабжения достигается путем разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений, оптимальных значений сечений проводов и кабелей, числа и мощности трансформаторных подстанций, средств и компенсации реактивной мощности и их размещение в сети.

Реализация этих требований обеспечивает снижение затрат при сооружении и эксплуатации всех элементов системы электроснабжения, выполнение с высокими техника - экономическими показателями этой системы, надежное и качественное электроснабжение промышленных предприятий. В результате увеличивается производительность труда в промышленности и в других отраслях народного хозяйства, которая представляет собой количество электроэнергии на одного работающего (МВт/чел. год), а это в свою очередь обеспечивает рост производительности труда и степень его механизации.

1. Основная часть

1.1 Выбор основного оборудования на трансформаторной подстанции

Выбор силовых трансформаторов.

Выбираем число и мощность силовых трансформаторов на подстанции, питающей предприятие.

Определяем активную и реактивную мощность для 3-х -фазного, 3-х- обмоточного трансформатора.

РСН = РСН · n = 5 · 6 = 30 МВт = 30000 кВт (1.1)

РНН = РНН · n = 3,2 · 8 = 25,6 МВт = 25600 кВт (1.2)

QСН = РСН · tgц = 30 · 0,4843 = 14,52 МВАР = 14520 кВАР (1.3)

QНН = РНН · tgц = 25,6 · 0,3287 = 8,41 МВАР = 8410 кВАР (1.4)

Определяем расчетную мощность трансформатора.

Sрасч = (1.5)

Sрасч = = 60140 кВА

Проверяем условие:

SНОМ.Т0,7SРАСЧ ;

63000 кВА ? 42000кВА - условие соблюдается

SНОМ.Т - Номинальная мощность силового трансформатора

Выбираем по справочнику тип трансформатора, учитывая при этом структурную схему, напряжение со стороны ВН, СН, НН и 0,7Sрасч., чтобы выполнилось условие.

Таблица 1.1 Паспортные данные трансформатора

Тип трансформатора	Номинальные напряжения кВ	Потери кВт	Напряжение короткого замыкания %, для обмоток	Ток холостого хода, %
ТДТН-63000/110	ВН	СН	НН	Холостого хода	Короткого замыкания	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
	115	38,5	11	53	290	10,5	18	7	0,55

Описание трансформатора ТДТН-63000/110

Т - трёхобмоточный

Д - с естественным масленым охлаждением, плюс охлаждение дутьем.

Т - трехфазный

Н - наличие устройства ПБВ или РПН

63000 - номинальная мощность силового трансформатора в кВА

110 - номинальное напряжение высокой стороны в кВ

1.2 Составление схем РУ ВН, СН, НН

Составляем структурную схему подстанции на основании тех данных, которые даны в задании.

Рисунок 2.1 Структурная схема подстанции.



Рисунок 2.2 Структурная схема подстанции с параметрами напряжений на всех РУ.

На основании структурной схемы трансформаторной подстанции выбираем стандартные схемы для сторон ВН, СН, НН и описываем каждую схему.

Для распределительного устройства РУ ВН 110 кВ выбираем схему с одной рабочей и обходной системами шин.

Схема надёжна в работе, получила широкое распространение на напряжение 110-220кВ. Схема обладает всеми оперативными свойствами схем с одной рабочей и обходной системой шин и, кроме того, предоставляет возможность вывода в ремонт выключателей любой электрической цепи без перерыва в её работе и отключению электрической цепи обходным выключателем.

Однако с увеличением числа выключателей, разъединителей, трансформаторов тока на каждое присоединение возрастает объём эксплуатируемых работ. Необходимая установка шиносоединительного выключателя, обходного выключателя и большого числа разъединителей. Повреждение шиносоединительного выключателя равноценно короткому замыканию на обеих системах шин то есть приводит к отключению всех присоединений.



Рисунок 2.3 Схема с одной рабочей и обходной системой шин для стороны ВН подстанции.

Для распределительных устройств СН 35кВ выбираем схему с одной рабочей шиной разделённой секционным выключателем.

Она сохраняет все достоинство схем с одиночной системой шин, плюс авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника питания, а значит, что половина потребителей будет продолжать снабжаться энергией от второй секции. Схема с одной системой сборных шин секционированной выключателем является наиболее простой схемой электроустановок на стороне 10 кВ. Схема проста и наглядна. Источники питания и линии присоединяются к сборным шинам с помощью выключателей и разъединителей. На каждую цепь необходим один выключатель, который служит для отключения и включения этой цепи в нормальных и аварийных режимах. Схема с одной системой шин позволяет использовать комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН), что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки. Эта схема рекомендуется для потребителей первой и второй категории.



Рисунок 2.4.Схема одной системой сборных шин, секционированная выключателем для стороны СН подстанции.

Для распределительных устройств НН 10 кВ выбираем схему с одной рабочей шиной разделённой секционным выключателем.

Она сохраняет все достоинство схем с одиночной системой шин, плюс авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника питания, а значит, что половина потребителей будет продолжать снабжаться энергией от второй секции. Схема с одной системой сборных шин секционированной выключателем является наиболее простой схемой электроустановок на стороне 10 кВ. Схема проста и наглядна. Источники питания и линии присоединяются к сборным шинам с помощью выключателей и разъединителей. На каждую цепь необходим один выключатель, который служит для отключения и включения этой цепи в нормальных и аварийных режимах. Схема с одной системой шин позволяет использовать комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН), что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки. Эта схема рекомендуется для потребителей первой и второй категории.



Рисунок 2.5. Стандартная схема для стороны НН подстанции.

Рисунок 2.6. Электрическая схема скелет подстанции.

1.3 Расчет токов короткого замыкания

На основании заданных данных проводим расчёт:

Sс(ном), Sном.т., Sбаз., ?, Хс*(ном.).

На основании структурной схемы составляем расчетную схему.

Рисунок 3.1 Общая расчетная схема подстанции.

На основании расчетной схемы составляем общую схему замещения для определения токов короткого замыкания.

Рисунок 3.2 Общая схема замещения подстанции.

Расчёт сопротивлений

Определяем сопротивление энергосистемы, используя формулы из таблицы 3.5 [1.131].

Хс= Х 1= Хс*(ном) • = 0.8 • = 0.033 (3.1)

Sб ? за базовую мощность принимаем один из заданных по заданию вариантов 100МВА

Sном. - номинальная мощность энергосистемы Sс(ном) .

Определяем сопротивление линий, используя формулу из таблицы 3.5 [1.131].

Хл = Х 2 = Х 3 = Х 4 = Х 5 = Xn = Худ. • = 0.4 • = 0.003 (3.2)

Худ - среднее удельное индуктивное сопротивление ЛЭП на 1км длинны. Для одно цепной воздушной линии 6 - 220кВ Худ принимаем 0.4Ом/м из таблицы 3.3 [1.130].

Uср.- средне напряжение на шине.

Определяем относительное сопротивление для 3-х -фазного, 3-х- обмоточного трансформатора, используя паспортные данные трансформатора и формулу из таблицы 3.2[1.128].

Хт. ВН% = 0.5 • = 0.5 • (18 + 10,5 - 7) = 10,75% (3.3)

Хт. СН% = 0.5 • = 0.5 • (10,5 + 7 - 18) = -0,5% = 0 (3.4)

Хт. НН% = 0.5 • = 0.5 • (18 + 7 - 10,5) = 7,25% (3.5)

Определяем сопротивление обмоток для 3-х -фазного, 3-х- обмоточного трансформатора по формуле из таблицы 3.5 [1.131].

Хт. ВН= Х 6 = Х 9 = Х* = • = • = 0,17 (3.6)

Хт. СН= Х 7 = Х 10 = Х* = •= • = 0 (3.7)

Хт. НН= Х 8 = Х 11 = Х* = •= • = 0,115 (3.8)

1.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К 1

Преобразовываем общею схему замещения к простому виду для расчета токов КЗ в точке К 1.

Рисунок 3.1.1 Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К 1.

Определяем результирующие сопротивление цепи, состоящая из двух параллельных ЛЭП.

Хрез.12= Х 2 || Х 3 || Х 4|| Х 5 = = = 0,00075 (3.1.1)

Определяем результирующие сопротивление ветви энергосистемы, суммируя сопротивление энергосистемы Х 1 и результирующие сопротивление цепи Хрез.13.

Хс 13= Х 1+ Хрез 12= 0,033 + 0,00075 = 0,03375 (3.1.2)

Определяем базовый ток цепи.

Iб = = 0,502 А (3.1.3)

Uср.к. - среднее напряжение на шине в точке К 1

Определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

Iп.о. = = 16,6 А (3.1.4)

- по допущениям студенческих расчетов ЭДС энергосистемы принимаем за 1В [1.140]

Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле из таблицы 3.18 [ 1.119].

= • Iп.о. • = • 16,6 • 1,608 = 37,7 А (3.1.5)

Iп.о. ? начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания принимаем за 1,608 из таблицы 3.8 [1.150].

Постоянная Та и связанны соотношением: = (1 + ),

которое графически представлено на рисунке 3.24

Постоянная времени Та может быть найдена:

Та = ;

Для упрощения можно не рассчитывать, а воспользоваться средними значениями Та и приведенными в таблице 3.8 [1.150].

Определяем ток для любого момента времени переходного процесса КЗ.

Определяем расчетное время

5Х = + 0,01 = 0,045 +0,01 = 0,055сек (3.1.6)

- собственное время срабатывания выбранного предположительно воздушного выключателя ВВБК-110Б-50 - 0,045сек

0,01 - минимальное время срабатывания релейной зашиты.

Периодическая составляющая тока при КЗ в удаленной точке не изменяется и с первого же момента времени ток КЗ принимает свое установленное значение.

Iп.о. = =

Определяем апериодическую составляющую тока КЗ, при условии максимального значения.= • Iп.о.= • 16,6 • 0,2 = 4,69 А (3.1.7)

Для ускорения расчетов значения можно определить по кривым при известных величинах 5Х и Та рисунок 3.25 [1.151].

1.5 Расчет токов короткого замыкания в точке К 2

Преобразовываем общею схему замещения к простому виду для расчета токов КЗ в точке К 2, обращаю внимание на исходную схему и схему замещения.

Рисунок 3.2.1. Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К 2

Определяем результирующие сопротивление обмоток СН трансформаторов Т 1 и Т 2, учитывая свойство параллельного соединения, учитываем схему таблицы 3.2 [1.128], в зависимости от типа силового трансформатора.

Хрез.15= Хi7 || Хi10= = = 0 (3.2.1)

Определяем результирующие сопротивление ветви энергосистемы, суммируя сопротивление энергосистемы 13 и результирующие сопротивление обмоток Хрез.15.

Хс 16= Хрез 15+ Хс 13= 0 + 0,03 = 0,03 (3.2.2)

Определяем базовый ток цепи.

Iб = = 1,49 А (3.2.3)

Uср.к. - среднее напряжение на шине в точке К 2

Определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

Iп.о. = = 59,6 А (3.2.4)

- по допущениям студенческих расчетов ЭДС энергосистемы принимаем за 1В [1.140]

Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле из таблицы 3.18 [ 1.119].

= • Iп.о. • = • 49,6 • 1,608 = 112,7 А (3.2.5)

Iп.о. ? начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания принимаем за 1,608 из таблицы 3.8 [1.150].

Постоянная Та и связанны соотношением:

= (1 + ),

которое графически представлено на рисунке 3.24

Постоянная времени Та может быть найдена:

Та = ;

Для упрощения можно не рассчитывать, а воспользоваться средними значениями Та и приведенными в таблице 3.8 [1.150].

Определяем ток для любого момента времени переходного процесса КЗ.

Определяем расчетное время

5Х = + 0,01 = 0,04 +0,01 = 0,05сек (3.2.6)

- собственное время срабатывания выбранного предположительно воздушного выключателя ВВУ-35- 40 - 0.04с.

0,01 - минимальное время срабатывания релейной зашиты.

Периодическая составляющая тока при КЗ в удаленной точке не изменяется и с первого же момента времени ток КЗ принимает свое установленное значение.

Iп.о. = =

Определяем апериодическую составляющую тока КЗ, при условии максимального значения.

= • Iп.о.= • 49,6 • 0,7 = 14 А (3.2.7)

Для ускорения расчетов значения можно определить по кривым при известных величинах 5 и Та рисунок 3.25 [1.151].

1.6 Расчет токов короткого замыкания в точке К 3

Преобразовываем общею схему замещения к простому виду для расчета токов КЗ в точке К 3, обращаю внимание на исходную схему и схему замещения.

Рисунок 3.3.1. Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К 3

Определяем результирующие сопротивление обмоток НН трансформаторов Т 1 и Т 2, учитывая свойство параллельного соединения, учитываем схему таблицы 3.2 [1.128], в зависимости от типа силового трансформатора.

Хрез.17 = Хi8 || Хi10 = = = 0,0015 (3.3.1)Определяем результирующие сопротивление ветви энергосистемы, суммируя сопротивление энергосистемы Х 15 и результирующие сопротивление обмоток Хрез.17.

Хс 18 = ХС 15+ Хрез 17 = 0,0015 + 0,03 = 0,0315 (3.3.2)

Определяем базовый ток цепи.

Iб = = 5,24 А (3.3.3)

Uср.к. - среднее напряжение на шине в точке К 3

Определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

Iп.о. = = 166,34 А (3.3.4)

- по допущениям студенческих расчетов ЭДС энергосистемы принимаем за 1В [1.140]

Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле из таблицы 3.18 [ 1.119].

= • Iп.о. • = • 166,34 • 1,608 = 376,3 А (3.3.5)

Iп.о. ? начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания принимаем за 1,82 из таблицы 3.8 [1.150].

Постоянная Та и связанны соотношением:

= (1 +),

которое графически представлено на рисунке 3.24

Постоянная времени Та может быть найдена:

Та = ;

Для упрощения можно не рассчитывать, а воспользоваться средними значениями Та и приведенными в таблице 3.8 [1.150].

Определяем ток для любого момента времени переходного процесса КЗ.

Определяем расчетное время

5Х = + 0,01 = 0,03 + 0,01 = 0,04сек (3.3.6)

- собственное время срабатывания выбранного предположительно вакуумного выключателя ВВТЭ-10/630 - 0,03с.

0,01 - минимальное время срабатывания релейной зашиты.

Периодическая составляющая тока при КЗ в удаленной точке не изменяется и с первого же момента времени ток КЗ принимает свое установленное значение.

Iп.о. = = Определяем апериодическую составляющую тока КЗ, при условии максимального значения.

= • Iп.о.= • 166,34 • 0,18 = 42,34 А (3.3.7)

Для ускорения расчетов значения можно определить по кривым при известных величинах 5Х и Та рисунок 3.25 [1.151].

Значения полученных токов КЗ записываем в таблицу.

Таблица 3.1 Значения полученных токов КЗ.

Точка КЗ		Iп.о.(кА)
К 1	110	0,0166	0,0166	0,0377	0,00469
К 2	35	0,0496	0,0496	0,1127	0,014
К 3	10	0,16634	0,16634	0,3763	0,042

1.7 Выбор вводных выключателей на стороне НН 10кВ

1. По номинальному напряжению.

Uном. ? Uуст.

10кВ = 10кВ - условие соблюдается

2. Проверяем по номинальному току

- наибольший ток нормального режима.

- наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.

Определяю расчетные токи в цепи 3х-обмоточьного трансформатора на подстанции.

На стороне ВН, СН и НН решетную нагрузку определяют, как правило, с учётом установки в перспективе трансформаторов в следующем. По шкале ГОСТ номинальной мощности

= (0,65 ч 0,7) ? = 0,65 ? = 2364А (4.1.1)

= (1,3 ч 1,4) ? = 1,3 ? = 4728А (4.1.2)

Ї номинальная мощность трансформатора.

5000А 2364А - условие соблюдается

5000A 4728А - условие соблюдается

3. Проверяю по отключающей способности

а.) Проводим проверку на симметричный ток отключения.

?

105000А ? 42340А - условие соблюдается

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

или смотрю с таблицы 3.1

б.) Проверяем отключение апериодической составляющей тока КЗ.

?

- номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключенном токе для времени Ї

= = = 59396А (4.1.3)

 - нормированное значение, содержащая апериодической составляющей в отключенном токе, измеряется в % [1. рисунок 4.54. стр. 296 или в таблице выбранного выключателя].

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов, 5Ѕ смотрим в таблице 3.1

5Ѕ - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, смотрим [1 таблица 3.18]

?

59396А ? 42А - условие соблюдается

4. Проводим проверку по включающей способности

?

Принимаем, что

- наибольший пик тока включения (справочник).

Заводами - изготовителями соблюдается условие:

(4.1.4)

= 267285А

где = 1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы - может быть более 1,8.

?

267285А ? 166,34А - условие соблюдается

267285А ? 367А - условие соблюдается

5.Проверяем на электродинамическую стойкость выключателя по предельным сквозным токам КЗ:

105000А 166,34А - условие соблюдается

300000А 166,34А - условие соблюдается

где , , берём из таблицы 3.1.

- действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

- наибольший пик (ток электродинамической стойкости) смотрим таблица выбранного выключателя.

6. Проверяем на термическую стойкость выключателя по тепловому импульсу тока КЗ

Проводим расчет теплового импульса тока КЗ, чтобы проверить условие

(4.1.5)

= 0,1662 • (0,02 + 0,23) = 6889 кА 2 •с

- смотрим из таблицы 3.8 [1.150].

- смотрим из таблицы выбранного выключателя.

• 4 6889 = 44100кА 2 •с 6889кА 2 •с - условие соблюдается

- среднеквадратичное значение тока за время его, - длительность протекания тока термической стойкости (сек.), смотрим из таблицы выбранного выключателя.

- тепловой импульс тока КЗ по расчету.

Таблица 4.1. Паспортные данные электромагнитного выключателя.

Тип	Номинальное напряжение Uном.кВ	Номинальный ток А	Номинальный ток отключения кА	Содержание апериодической составляющей вн %
МГ-10-5000/1800	10	5000	105	-

Параметры сквозного тока КЗ кА	Время протекания тока термической стойкости с	Полное время отключения с	Собственное время отключения с	Привод
Ток электродинамической стойкости	Ток термической стойкости
300	105	105	4	0,2	0,1	ПЭ-21А

Описание выключателя МГ-10-5000/1800

М - маломасляный

Г -

10 - номинальное напряжение

5000 - номинальный ток

1800

1.8 Выбор секционного выключателя на стороне НН 10кВ

1. По номинальному напряжению:

Uном. ? Uуст.

10кВ =10кВ - условие соблюдается

2. По номинальному току:

Определяем расчетные токи по формуле

= (0,65 ч 0,7) ? = 0,65 ? = 2364А (4.2.1)

Значение такое же, как и для вводного выключателя.

2364А = 2364А

2364-3150А 2364А - условие соблюдается

3. Проверяем по отключающей способности

а.) Проводим проверку на симметричный ток отключения.

?

40000А ? 166,3А - условие соблюдается

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

или смотрю с таблицы 3.1

б.) Проверяем отключение апериодической составляющей тока КЗ.

?

- номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключенном токе для времени Ї

= = = 14142А (4.2.2)

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов, 5Ѕ--смотрим в таблице 3.1

5Ѕ - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, смотрим [1 таблица 3.18]

14142 ? 42А - условие соблюдается

4. Проводим проверку по включающей способности

?

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя, смотрим пункт 3, таблица 3.1.;

- ударный ток в цепи выключателя, смотрим пункт 3, таблица 3.1.;

- номинальный ток включения.

Принимаем, что

- наибольший пик тока включения

Заводами- изготовителями соблюдается условие:

(4.2.3)

= 101800А

где = 1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы - может быть более 1,8.

?

40000А ? 166А - условие соблюдается

101800А ? 376А - условие соблюдается

5. Проверяем на электродинамическую стойкость выключателя по предельным сквозным токам КЗ:

40000А 166А - условие соблюдается

100000А 376А - условие соблюдается

где , , берём из таблицы 3.1.

- действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

- наибольший пик (ток электродинамической стойкости) смотрим из таблицы выбранного выключателя.

6).Проверяем на термическую стойкость выключателя по тепловому импульсу тока КЗ

Проводим расчет теплового импульса тока КЗ, чтобы проверить условие

(4.2.4)

= 0,16632 • (0,02 + 0,08) = 0,0027кА 2 •с

- смотрим из таблицы 3.1.

- смотрим из таблицы 3.8 [1.150 ].

- смотрим из таблицы выбранного выключателя.

• 3 1600 = 4800кА 2 •с 0,0027кА 2 •с - условие соблюдается

- среднеквадратичное значение тока за время его, - длительность протекания тока термической стойкости (сек.), смотрим из таблицы выбранного выключателя.

- тепловой импульс тока КЗ по расчету.

Таблица 4.2. Паспортные данные вакуумного выключателя.

Тип	Номинальное напряжение Uном.кВ	Номинальный ток А	Номинальный ток отключения кА	Содержание апериодической составляющей вн %
ВЭ-10-40	10	1600 - 3150	40	25

Параметры сквозного тока КЗ кА	Время протекания тока термической стойкости с	Полное время отключения с	Собственное время отключения с	Привод
Ток электродинамической стойкости	Ток термической стойкости
100	40	40	3	0,08	0,06	Встроенный

Описание выключателя ВЭ-10-40

В - выключатель

Э - электромагнитный

10 - номинальное напряжение

40 - номинальный ток отключения (кА)

1.9 Выбор линейных выключателей на стороне НН 10кВ

1. По номинальному напряжению:

Uном. ? Uуст.

10кВ =10кВ - условие соблюдается

2. По номинальному току:

- наибольший ток нормального режима.

- наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.

Определяем расчетную полную мощность стороны НН по формуле.

= = 26,9 МВА (4.3.1)

Определяем расчетные токи по формулам.

== = 194А (4.3.2)

= = • 194 = 221А (4.3.3)

Проверяем условие

250А 194А - условие соблюдается

250А 221А - условие соблюдается

3. Проверяем по отключающей способности

а.) Проводим проверку на симметричный ток отключения.

?

20000А ? 166А - условие соблюдается

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

или смотрю с таблицы 3.1

б.) Проверяем отключение апериодической составляющей тока КЗ.

?

- номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключенном токе для времени Ї = = = 14142А (4.3.4)

- нормированное значение, содержащая апериодической составляющей в отключенном токе, измеряется в % [1. рисунок 4.54. стр. 296 или в таблице выбранного выключателя].

- номинальный ток отключения, смотрим с таблицы выбранного выключателя.

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов,--5Ѕ смотрим в таблице 3.1

5Ѕ - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, смотрим [1 таблица 3.18]

?

14142А ? 42А - условие соблюдается

4. Проводим проверку по включающей способности

?

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя, смотри пункт 3, таблица 3.1.;

- номинальный ток включения.

Принимаем, что

- наибольший пик тока включения.

Заводами- изготовителями соблюдается условие:

(4.1.4)

= 50911А

где = 1,8 ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы - может быть более 1,8.

?

20000А ? 166А - условие соблюдается

50911А ? 376А - условие соблюдается

5. Проверяем на электродинамическую стойкость выключателя по предельным сквозным токам КЗ:

20000А 166А - условие соблюдается

50911А 376А - условие соблюдается

где , берём из таблицы 3.1.

- действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

- наибольший пик (ток электродинамической стойкости) смотрим из таблицы выбранного выключателя.

6. Проверяем на термическую стойкость выключателя по тепловому импульсу тока КЗ

Проводим расчет теплового импульса тока КЗ, чтобы проверить условие

(4.3.6)

= 0,1662 • (0,02 + 0,06) = 17146 кА 2 •с

- смотрим из таблицы 3.8 [1.150 ].

- смотрим из таблицы выбранного выключателя.

• 4 80000кА 2 •с 17146кА 2 •с - условие соблюдается

- среднеквадратичное значение тока за время его, - длительность протекания тока термической стойкости (сек.), смотрим из таблицы выбранного выключателя.

- тепловой импульс тока КЗ по расчету.

Таблица 4.3. Паспортные данные вакуумного выключателя.

Тип	Номинальное напряжение Uном.кВ	Номинальный ток А	Номинальный ток отключения кА	Содержание апериодической составляющей вн %
ВВ-10-20/250У 3	10	250	20	-

Параметры сквозного тока КЗ кА	Время протекания тока термической стойкости с	Полное время отключения с	Собственное время отключения с	Привод
Ток электродинамической стойкости	Ток термической стойкости
51	20	20	4	0,75	0,6	Встроенный

Описание выключателя ВВ-10-20/250У 3

В - выключатель

В - вакуумный

10 - номинальное напряжение

20 - номинальный ток отключения (кА)

250 - номинальный ток

У 3 - климатическое исполнение

Выбор разъединителей на стороне НН 10кВ.

Выбор вводных разъединителей на стороне НН 10кВ.

1. По номинальному напряжению:

10кВ =10кВ - условие соблюдается

2. По номинальному току:

;

2500А 1010А - условие соблюдается

;

2500А 2020А - условие соблюдается

-наибольший ток нормального режима;

- наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима;

Определения расчетных токов смотрим пункт 4.1.

Исходя из полученных токов выбираем разъединитель.

3. Проверка на электродинамическую стойкость по предельным сквозным токам КЗ:

где , , принимаем из таблицы 3.1.

действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

наибольший пик справочник (таблица выбранного выключателя).

Проверяем условия.

125000А 19000А условие соблюдается

51000А 43100А условие соблюдается

4.Проверяем на термическую стойкость разъединителя по тепловому импульсу тока КЗ:

среднеквадратичное значение тока за время его протекания, находим по справочнику или из таблицы выбранного выключателя.

длительность протекания тока термической стойкости (с), принимаем из таблицы выбранного выключателя.

Проводим расчет теплового импульса тока КЗ, чтобы проверить условие

(4.4.1)

= • (0,02 + 0,06) = 28800кА 2 •с

тепловой импульс тока КЗ по расчету.

Проверяем условие

• 4 288000000 = 1444000кА 2 •с 28800кА 2 •с условие соблюдается

Таблица 4.4.1. Паспортные данные разъединителя.

Тип	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Амплитуда предельного сквозного тока КЗ, кА	Предельный ток термической стойкости на допустимое время кА/с	Тип привода
				Главных ножей	Заземляющих ножей
РВР	10	2500	125	45/4	45/1	ПДВ-1

Описание выбранного типа разъединителя. Разъединитель трёхфазный рубящего типа, предназначенный для внутренней установки на напряжение 10кВ, на номинальный ток 2500А.

Для секционных выключателей вместо разъединителей выбираем втычные контакты.

Для линейного выключателя вместо разъединителя выбираем втычные контакты.1.10 Выбор измерительных трансформаторов тока на стороне НН 10кВ

Выбор измерительных трансформаторов тока на стороне НН 10кВ на вводе.

1. По номинальному напряжению:

10кВ = 10кВ условие соблюдается

2. По номинальному току:

;

2500А 1010А условие соблюдается

;

2500А 2020А условие соблюдается

Определения расчетных токов смотрим пункт 4.1.

Исходя из полученных токов выбираем измерительный ТТ.

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

Выбираем схему соединения измерительных ТТ включенный в полную звезду.

Рисунок 4.5.1. Схема соединения измерительных ТТ.

3. Проверка по электродинамической стойкости:

51кА 43кА условие соблюдается

ток электродинамической стойкости;

4.Проверка по термической стойкости:

200002 • 3 288000000= 4000000000кА 2 •c 28800кА 2 •c условие соблюдается

5.Проверка по вторичной нагрузке:

вторичная нагрузка трансформатора тока;

номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности;

= = 0,4Ом (4.5.1)

Пользуясь таблицами справочника, например [1., 4.11 стр.362 и 4.13стр.377] выписываем приборы, применяемые на подстанции, просчитываем нагрузку на 3-х фазах (А, В, С) и для расчета применяем наибольшее значение нагрузки -.

Таблица 4.5.1.Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фаз ВА
		А	В	С
Ваттметр Варметр Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энергии Амперметр	Д-335 Д-335 САЗ-И 680 СР 4-И 674 Э-335	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5
Итого		6,5	6,5	6,5

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому: .

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

Сопротивление приборов определяется:

= = 0.26Ом (4.5.2)

мощность, потребляемая приборами.

вторичный номинальный ток прибора.

Сопротивление контактов принимается при количестве 0,05 Ом при 2х-3х приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

Откуда находим:

= 0,4 0,26 0,1 = 0,04Ом (4.5.3)

Проверяем условие

0,4 0,26 + 0,04 + 0,1 = 0,4Ом 0,4Ом условие соблюдается

Зная, можно определить сечение соединительных проводов:

= = 0,2мм 2 (4.5.4)

удельное сопротивление материала провода.

Примечание: Провода с медными жилами ( применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100МВт и более, а также на подстанциях с высшим напряжением 220кВ и выше. В остальных случаях во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами (

расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока рисунок 4.106 [ 1. 374 ]. Выбираем схему соединения измерительных ТТ и приборов.

Длину соединительных проводов от трансформатора тока до приборов можно принять для разных присоединений приблизительно равной, (м.) [1. 375 ].

Для подстанций указанные длины снижают на 15-20.

По условию прочности из ПУЭ сечение не должно быть меньше 4-для алюминиевых жил и 2,5 - для медных жил.

Описание выбранного типа трансформатора тока.

Таблица 4.5.2. Паспортные данные трансформатора тока.

Тип	Номинальное напряжение кВ	Номинальный ток А	Ток стойкости кА	Время с	Нагрузка измерительной обмотки ВА
		первичный	вторичный	электродина-мической	термичес-кой
ТЗК-10	10	2500	5	51	20	3	10

Т - трансформатор тока;

3 - для защиты от замыкания на землю;

К - катушечный;

10 - класс напряжения, кВ;

Выбор измерительных трансформаторов тока на стороне НН 10кВ на секции.

1. По номинальному напряжению:

10кВ = 10кВ условие соблюдается

2. По номинальному току:

;

1100А 1010А условие соблюдается

;

1100А 1010А условие соблюдается

Определения расчетных токов смотрим пункт 4.2.

Исходя из полученных токов выбираем измерительный ТТ.

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

Выбираем схему соединения измерительных ТТ включенный в полную звезду.

Рисунок 4.5.2. Схема соединения измерительных ТТ.

3. Проверка по электродинамической стойкости:

45000 ? ? 1100 431000 = 700035кА 43кА условие соблюдается

ударный ток КЗ принимаем из таблицы 3.1.

кратность электродинамической стойкости принимаем из таблицы паспортных данных выбранного типа трансформатора тока.

номинальный первичный ток ТТ принимаем из таблицы паспортных данных выбранного типа трансформатора тока.

4. Проверка по термической стойкости:

(· )2 ·

(18000 • 1100)2 • 3 288000000= 11761200кА 2 •c 28800кА 2 •c условие соблюдается

5.Проверка по вторичной нагрузке:

вторичная нагрузка трансформатора тока;

номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности;

= = 0,4Ом (4.5.5)

таблица паспортных данных ТТ;

таблица паспортных данных ТТ;

Пользуясь таблицами справочника, например [1., 4.11 стр.362 и 4.13стр.377] выписываем приборы, применяемые на подстанции, просчитываем нагрузку на 3-х фазах (А, В, С) и для расчета применяем наибольшее значение нагрузки -.

Таблица 4.5.3.Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фаз ВА
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Итого		0,5	0,5	0,5

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому: .

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

Сопротивление приборов определяется:

= = 0.02Ом (4.5.6)

мощность, потребляемая приборами.

вторичный номинальный ток прибора.

Сопротивление контактов принимается при количестве 0,05 Ом при 2х-3х приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

Откуда находим:

= 0,4 0,02 0,05 = 0,33Ом (4.5.7)

Проверяем условие

0,4 0,02 + 0,33 + 0,05 = 0,4Ом 0,4Ом условие соблюдается

Зная, можно определить сечение соединительных проводов:

= = 0,17мм 2 (4.5.8)удельное сопротивление материала провода.

Описание выбранного типа трансформатора тока.

Таблица 4.5.4. Паспортные данные трансформатора тока.

Тип	Номинальное напряжение кВ	Номинальный ток А	Ток стойкости кА	Время с	Нагрузка измерительной обмотки ВА
		первичный	вторичный	электродинамической	термической
ТП 0Л 10-У 3	10	1100	5	45	18	3	10

Т - трансформатор тока;

П - проходной;

О - одновитковый;

Л - с литой изоляцией;

10 - класс напряжения, кВ;

УЗ - климатическое исполнение;

Выбор измерительных трансформаторов тока на стороне НН 10кВ на линии.

1. По номинальному напряжению:

10кВ = 10кВ условие соблюдается

2. По номинальному току:

;

250А 176А условие соблюдается

;

250А 195А условие соблюдается

Определения расчетных токов смотрим пункт 4.3.

Исходя из полученных токов выбираем измерительный ТТ.

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

Выбираем схему соединения измерительных ТТ включенный в полную звезду.

Рисунок 4.5.3. Схема соединения измерительных ТТ.

3. Проверка по электродинамической стойкости:

175000 ? ? 250 43100= 61871кА 43кА условие соблюдается

ударный ток КЗ принимаем из таблицы 3.1.

кратность электродинамической стойкости принимаем из таблицы паспортных данных выбранного типа трансформатора тока.

номинальный первичный ток ТТ принимаем из таблицы паспортных данных выбранного типа трансформатора тока.

4. Проверка по термической стойкости:

(· )2 ·

(34000 • 250)2 • 3 28800000 = 21675000кА 2 •c 288000кА 2 •c условие соблюдается

5. Проверка по вторичной нагрузке:

вторичная нагрузка трансформатора тока;

номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности;

= = 0,4Ом (4.5.9)

таблица паспортных данных ТТ;

таблица паспортных данных ТТ;

Пользуясь таблицами справочника, например [1., 4.11 стр.362 и 4.13стр.377] выписываем приборы, применяемые на подстанции, просчитываем нагрузку на 3-х фазах (А, В, С) и для расчета применяем наибольшее значение нагрузки -.

Таблица 4.5.5. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фаз ВА
		А	В	С
Ваттметр Варметр Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энергии Амперметр	Д-335 Д-335 САЗ-И 680 СР 4-И 674 Э-335	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5	0,5 0,5 2,5 2,5 0,5
Итого		6,5	6,5	6,5

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому: .

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

Сопротивление приборов определяется: = = 0.26Ом (4.5.10)

мощность, потребляемая приборами.

вторичный номинальный ток прибора.

Сопротивление контактов принимается при количестве 0,05 Ом при 2х-3х приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

Откуда находим:

= 0,4 0,26 0,1 = 0,04Ом (4.5.11)

Проверяем условие

0,4 0,26 + 0,04 + 0,1 = 0,4 0,4 условие соблюдается

Зная, можно определить сечение соединительных проводов:

= = 0,2мм 2 (4.5.12)

удельное сопротивление материала провода.

Описание выбранного типа трансформатора тока.

Таблица 4.5.6. Паспортные данные трансформатора тока.

Тип	Номинальное напряжение кВ	Номинальный ток А	Ток стойкости кА	Время с	Нагрузка измерительной обмотки ВА
		первичный	вторичный	электродина-мической	термичес-кой
ТПЛ 10-У 3	10	250	5	175	34	3	10

Т - трансформатор тока;

П - проходной;

Л - с литой изоляцией;

10 - класс напряжения, кВ;

УЗ - климатическое исполнение;

1.11 Выбор измерительных трансформаторов напряжения на стороне НН 6-10кВ

1. По номинальному напряжению:

10кВ = 10кВ условие соблюдается

По конструкции и схеме соединения обмоток;

По классу точности;

2.Проверка по вторичной нагрузке:

где номинальная мощность в выбранном классе точности, при этом нужно иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника- удвоенную мощность одного трансформатора;

- нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, (ВА).

Для упрощения расчетов нагрузку приборов можно не разделять по фазам.

Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности, то устанавливают второй трансформатор напряжения и часть приборов присоединяют к нему.

Пользуясь таблицами справочника, например [1., 4.11 стр.362 и 4.14; 4.15 стр.378] выписываем приборы, применяемые на подстанции, просчитываем нагрузку.

Исходя из полученной суммарной мощности, выбираем ТН нужного типа и делаем его описание (расшифровку). Определяемся со схемой соединения [1.рис.4.96.356].

Таблица 4.6.1. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, ВА	Число обмоток	Сос	tg	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, ВАР
Сборные шины
Вольтметр для измерения между фазного напряжения Вольтметр с переключением для измерения 3х фахных напряжений	Э-335 Э-335	2 2	1 1	1 1	0 0	1 1	2 2	- -
Вводы
Ваттметр Варметр Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энергии Вольтметр	Д-335 Д-335 САЗ-И 680 СР 4-И 674 Э-335	2 2 2Вт 2Вт 2	2 2 2 2 1	1 1 0,38 0,38 1	0 0 4,34 4,34 0	2 2 2 2 2	8 8 8 8 4	- - 34,72 34,72 -
Линии
Ваттметр Варметр Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энергии Вольтметр	Д-335 Д-335 САЗ-И 680 СР 4-И 674 Э-335	2 2 2Вт 2Вт 2	2 2 2 2 1	1 1 0,38 0,38 1	0 0 4,34 4,34 0	9 9 9 9 9	36 36 36 36 18	- - 156 156 -
Итого							202	380

Определяем нагрузку всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, (ВА).

= = 430ВА (4.6.1)

Выбираем один измирительных трансформатора напрежения НОМ-10-66 и три НТМИ-10

Таблица 4.6.2. Паспортные данные трансформаторов напряжения

Тип	Номинальное напряжение обмотки	S (ном) в классе точности, ВА	Максимальная мощность, ВА
	Первичной, кВ	Основной вторичной, В	Дополнительной, В	0,5
НОМ-10-66	10	100	-	75	400
НТМИ -10	10	100	100 ? 3	120	960

Проверяем условие.

120+120+120+75 ? 430 = 435ВА ? 430ВА условие соблюдается

Согласно ПУЭ потеря напряжения от трансформаторов напряжения до расчетных счетчиков должна быть не более 0,5%, а до щитовых измерительных приборов- не более 1,5% при нормальной нагрузке.



Рисунок 4.6.1. Схема соединения ТН.

2. Выбор мощности трансформаторов собственных нужд и схемы питания собственных нужд

Состав потребителей собственных нужд подстанций зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования.

Наиболее ответственными потребителями собственных нужд подстанций являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов и синхронных компенсаторов, аварийное освещение, система пожаротушения и т.д.

В учебном проектировании можно по ориентировочным данным (смотри 1.табл П 6.1 и П 6.2, стр. 639-640) определить основные нагрузки собственных нужд подстанции . Приняв для двигательной нагрузки соs0,85, определяют и расчетную нагрузку:

Составляем таблицу вида потребителей С.Н. и подсчитываем нагрузку на трансформаторах С.Н., используя в качестве примера (1., табл.5.4., стр.477).

Определим суммарную нагрузку трансформаторов С.Н.

Таблица 5.1. Суммарная нагрузка трансформаторов С.Н.

Вид потребителя	Установленная мощность	Cos	tg	Нагрузка
	Единицы кВт количество	Общая мощность кВт			Pуст. кВт	Qуст. кВАР
Охлаждение ТДТН-25000	3,5 2	7	0,85	0,62	7	8,68
Подогрев шкафов ЗРУН-10	21 1,0	21	1	0	21	-
Отопление, вентиляция, освещение	10 1	10	1	0	10	-
Подогрев релейного шкафа	1 12	12	1	0	12	-
Освещение ОРУ	7 1	7	1	0	7	-
Электродвигатели	30 7	210	1	0	210	-
Подогрев привода разъединителей	21 0,6	12	1	0	12	-
Освещение РУ 10 кВ	10 1	10	1	0	10	-
Итого:					289	8,68

Определим расчетную нагрузку(Sрасч)

= 0,8 = 231кВА (5.1)

где коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки. В ориентировочных расчетах можно принять.

При 2-х трансформаторах С.Н. на подстанции с постоянным дежурством, мощность трансформаторов С.Н. выбирается по условию.

186

250 -условие соблюдается коэффициент допустимой аварийной перегрузки, его принимают:

Исходя из получе...