Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Реконструкция подстанции представляет собой сложный процесс принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанных с производством расчётов, пространственной компоновкой, оптимизацией фрагментов и объекта в целом. Этот процесс требует системного подхода при изучении объекта реконструкции, а также использование результатов новейших достижений науки техники, и передового опыта проектных работ, строительно- монтажных и эксплуатационных организаций.

Процесс реконструкции электрических подстанций, электрических сетей и систем заключается в составлении описаний объектов, предназначенных для производства, передачи и распределении электроэнергии. Эти описания составляют совокупность документов, необходимых для создания нового энергетического оборудования установок.

Подстанция 35/10 кВ «Долматово» находится в эксплуатации более сорока лет. Оборудование выработало свой срок службы. На ПС установлено устаревшее оборудование: отделители и короткозамыкатели, масляный выключатель на стороне 35 кВ, масляные выключатели 10 кВ, релейная защита и автоматика выполнена на электромеханических реле.

В силу выше перечисленного возникает необходимость реконструкции ПС с заменой оборудования на отвечающее действующим нормам, требованиям и правила, а так же технической политике ОАО «Россети».

нагрузка релейный трансформатор осветительный

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОДСТАНЦИИ

Потребителями подстанции 35/10 кВ «Долматово» в основном являются се.льские насе.ле.нные пункты. По кате.гории надёжности эле.ктроснабже.ния потре.бите.ли относятся к 2 и 3 кате.гории надёжности. К 2 кате.гории относятся насе.лённые пункты: Василье.во, Макарино, Опалихи, а также больница и школа. К 3 кате.гории относятся насе.лённые пункты: Жар, Низовки и Юшково.

Данные потре.бите.ле.й ПС приве.де.ны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные по потре.бите.лям ПС

ЛЭП	Pр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА	Протяже.нность линии, м
Больница	196	78	213	10500
Жар	100	40	109	8000
Василье.во	221	88	240	16200
Макарино	230	92	250	1200
Низовки	100	40	109	8000
Опалихи	230	92	250	1200
Юшково	100	40	109	8000
Школа	212	85	230	16200
Итого по ПС	1389	556	1510

2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

При опре.де.ле.нии расче.тной мощности подстанции сле.дуе.т уче.сть мощность трансформаторов собстве.нных нужд (ТСН), которые присое.диняются к сборным шинам НН, а также коэффицие.нт пе.рспе.ктивы роста нагрузок на 5 - 10 ле.т.

Тогда полная расче.тная мощность подстанции буде.т равна:

Sрасч п/ст = (Sрасч + SСН)·К10, МВ·А, (2.1)

где Sрасч - расче.тная мощность района;

SСН - мощность собстве.нных нужд подстонции;

К10 - коэффицие.нт пе.рспе.ктивы роста нагрузок (К10=1,1).

Пре.дварите.льно выбирае.м мощность собстве.нных нужд подстанции Sсн=40 кВ·А.

Полная расчётная мощность подстанции буде.т равна:

Sрасч.п/ст=(1,510+0,04)?1,1=1,705 МВ•А.

Расче.т осве.тите.льных нагрузок производим по ме.тоду уде.льных мощносте.й.

Устанавливае.м VI разряд зрите.льных работ. Осве.ще.нность Е.=100 лк. Осве.ще.ние выполним све.тодиодными све.тильниками, тип све.тильника ARCTIC LED, мощность 65 Вт, cosц=0,95.

Коэффицие.нты отраже.ния от потолка, сте.н и рабоче.й пове.рхности: , , .

Коэффицие.нт спроса: .

Коэффицие.нт пускоре.гулировочной аппаратуры для све.тодиодных све.тильников.

Высота подве.са све.тильников над полом: м.

Находим уде.льную мощность осве.тите.льной установки:.

Площадь участка:

Вт;

кВт;

кВар.

Наружное осве.ще.ние выполним све.тодиодными проже.кторами LEADER LED 200 D30 4000K, мощностью 205 Вт.

3. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Мощность трансформаторов выбирае.тся так, чтобы при отключе.нии наиболе.е мощного из них на вре.мя ре.монта или заме.ны, оставшие.ся в работе, с уче.том их допустимой, по те.хниче.ским условиям на трансформаторы, пе.ре.грузки и ре.зе.рва по се.тям НН, обе.спе.чивали питание нагрузки КЗ = 0,7.

, МВ?А; (3.1)

МВ?А.

Принимае.м два трёхфазных трансформатора ТМН-1600/35/10.

.

Прове.ряе.м пе.ре.грузочную способность трансформаторов в аварийном ре.жиме по условию:

, МВ·А; (3.2)

.

Условие (3.2) выполняе.тся.

Те.хниче.ские данные трансформатора приве.де.ны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Те.хниче.ские данные трансформаторов

Тип	Sн МВ·А	Uном, кВ	Pх кВт	Uк , %	Pк кВт	це.на т.р
		ВН	НН
ТМН-1600/35/10	1,6	35	10,5	5,5	10,5	22	1900

4. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕ.НИЯ

Схе.мы РУ ПС при конкре.тном прое.ктировании разрабатываются на основании схе.м развития эне.ргосисте.мы, схе.м эле.ктроснабже.ния района или объе.кта и других работ по развитию эле.ктриче.ских се.те.й и должны:

Распре.де.лите.льное устройство 35 кВ выполне.но закрытого типа, с приме.не.ние.м КРУ на базе яче.е.к D-40P. Приме.няе.м схе.му с одной се.кционированной систе.мой шин.

На стороне 10 кВ приме.няе.тся компле.ктное распре.де.лите.льное устройство на базе яче.е.к КРУ D-12PL по схе.ме 10-1 -- одна се.кционированная выключате.ле.м систе.ма шин приме.няе.тся при двух трансформаторах, каждый из которых присое.дине.н к одной се.кции. Распре.де.лите.льное устройство 10 кВ приме.не.но закрытого типа на основе яче.е.к КРУ «Классика» 10 кВ се.рии D12PL производства НПК «Таврида-Эле.ктрик».

КРУ 35 и 10 кВ располагаются в модульных зданиях эле.ктроте.хниче.ского назначе.ния.

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов КЗ проводится для выбора и прове.рки уставок ре.ле.йной защиты и автоматики, а также для прове.рки параметров оборудования.

Вве.де.м ряд допуще.ний, упрощающих расчет и не вносящих существенных погре.шностей:

1. Линеность все.х эле.ме.нтов схе.мы;

2. Приближе.нный учёт нагрузок;

3.Симме.тричность все.х эле.ме.нтов за исключе.ние.м ме.ст короткого замыкания;

4. Пре.не.бре.же.ние активными сопротивле.ниями, е.сли X/R>3;

5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются;

Погре.шность расче.тов при данных допуще.ниях не пре.вышае.т 2ч5 %.

Токи короткого замыкания в максимальном и минимальном ре.жимах на шинах 35 кВ ПС: IКЗmin=2,4 кА, IКЗmax=3,9 кА.

Параме.тры систе.мы:

, Ом, (5.1)

где UcpНН, UcpНН - сре.дне.е напряже.ние на стороне ВН и НН соотве.тстве.нно, кВ;

IкзВН- ток трёхфазного КЗ на шинах ВН подстанции, МВ·А.

Ом;

Ом.

ЭДС систе.мы:

Е.С.НН = Uср, кВ; (5.2)

Е.С.НН = 10,5 кВ.

Параме.тры силовых трансформаторов:

Активное сопротивле.ние тр - ра, приве.дённое к стороне 10,5 кВ.

, Ом; (5.3)

Ом.

Ре.активное сопротивле.ние тр - ра, приве.дённое к стороне 10,5 кВ.

, Ом; (5.4)

Ом.

Сопротивле.ния тр - ров 10/0,4 кВ приве.де.нные к стороне 10 кВ све.де.ны в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Параме.тры трансформаторов 10/0,4

S, кВА	Х, Ом	R, Ом
25	198,45	105,84
40	124,03	60,64
63	78,75	35,56
100	49,61	21,83
160	31,01	11,41
250	19,85	6,53
400	12,40	3,79

Сопротивле.ния ЛЭП:

RЛЭП = r0 • l, Ом; (5.5)

XЛЭП = x0 • l , Ом. (5.6)

Параме.тры воздушных линий све.де.ны в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Параме.тры отходящих линий

ЛЭП	Протяже.нность линии, м	Марка провода, кабе.ля	r, Ом/м	x0, Ом/м	Rвл, Ом	Xвл, Ом
Больница	10500	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	7,560	3,150
Жар	8000	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	5,760	2,400
Василье.во	16200	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	11,664	4,860
Макарино	1200	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	0,864	0,360
Низовки	8000	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	5,760	2,400
Опалихи	1200	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	0,864	0,360
Юшково	8000	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	5,760	2,400
Школа	16200	СИП-3 1х50	0,000720	0,00030	11,664	4,860

Расчёт токов КЗ выполняе.тся для напряже.ния той стороны, к которой приводятся сопротивле.ния схе.мы.

, кА, (5.7)

где - полное суммарное эквивале.нтное сопротивле.ние от источника питания до расчётной точки КЗ, Ом.

Установивше.е.ся значе.ние тока при двухфазном КЗ опре.де.ляе.тся по значе.нию тока трёхфазного КЗ:

, кА. (5.8)

Ударный ток:

кА, (5.9)

где куд - ударный коэффицие.нт.

Расчёт токов КЗ производим бе.з учёта подпитки со стороны нагрузки.

Приве.де.м приме.р расче.та для ВЛ Макарино:

кА;

кА;

кА;

;

;

, кА.

Расче.т токов КЗ све.де.н в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Расче.т токов КЗ на стороне 10 кВ

ЛЭП	I(3)КЗmax, кА	I(3)КЗmin, кА	I(2)КЗ, А	I(3)КЗmax0,4, кА	Та	куд	iуд
Больница	0,54	0,54	0,47	0,26	0,0044	1,104	0,86
Жар	0,64	0,64	0,55	0,28	0,0050	1,132	1,05
Василье.во	0,39	0,39	0,34	0,17	0,0038	1,073	0,61
Макарино	1,15	1,13	0,98	0,33	0,0139	1,487	2,46
Низовки	0,64	0,64	0,55	0,28	0,0050	1,132	1,05
Опалихи	1,15	1,13	0,98	0,33	0,0139	1,487	2,46
Юшково	0,64	0,64	0,55	0,28	0,0050	1,132	1,05
Школа	0,39	0,39	0,34	0,17	0,0038	1,073	0,61
Шины 10 кВ	1,27	1,24	1,08		0,0390	1,773	3,24

Ток однофазного замыкания на зе.млю опре.де.ляе.тся по формуле:

А, (5.10)

где Uф - напряже.ние фазы се.ти;

щ - угловая частота напряже.ния се.ти;

Суд - е.мкость 1 км фазы се.ти относите.льно зе.мли, мкФ/км;

L - общая протяже.нность се.ти, км.

Но с точностью для практиче.ских расче.тов, в том числе, для ре.ше.ния вопроса о не.обходимости компе.нсации е.мкостного тока замыкания на зе.млю, расче.т производим по формуле.

А, (5.11)

где. Uном - номинальное напряже.ние се.ти, кВ;

Lв - общая протяже.нность воздушных линий се.ти, км;

Lк - общая протяже.нность кабе.льных линий , км.

Опре.де.лим ток однофазного замыкания на зе.млю для отходящих линий 10 кВ. В ПУЭ оговоре.но: ве.личина е.мкостного тока замыкания на зе.млю для нормального ре.жима се.ти. А в данном случае, нормальным ре.жимом работы являе.тся разде.льная работа силовых трансформаторов (се.кционные выключате.ли отключе.ны).

Для отходящих линий 10 кВ:

А.

В соотве.тствии с ПУЭ п.1.2.16 Компе.нсация е.мкостного тока должна приме.няться при значе.ниях этого тока в нормальных ре.жимах:

в се.тях, не име.ющих же.ле.зобе.тонных и ме.талличе.ских опор на воздушных линиях эле.ктропе.ре.дачи: более 20 А при напряже.нии 10 кВ;

В наше.м случае компе.нсация е.мкостного тока не тре.буе.тся.

6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ И ИЗМЕ.РИТЕ.ЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

6.1 Выбор выключателей и разъединителей

Выключате.ли выбираются по номинальному значе.нию тока и напряже.ния, роду установки и условиям работы, конструктивному исполне.нию и отключающим способностям[3].

Выбор выключате.ле.й производится:

1) по напряже.нию:

UНОМ ? UНОМ.СЕ.ТИ , кВ. (6.1)

2) по длите.льному току:

IНОМ ? IРАБ.МАХ , А. (6.2)

3) по отключающе.й способности.

Прове.ряе.тся возможность отключе.ния пе.риодиче.ской составляюще.й тока короткого замыкания:

а,? а,ном=нормIоткл. норм , (6.3)

где норм -- нормативное проце.нтное соде.ржание апе.риодиче.ской составляюще.й в токе отключе.ния;

з, min + tсоб., с, (6.4)

где з, min =0,01 с -- минимальное вре.мя де.йствия защиты;

tсоб.-- собстве.нное вре.мя отключе.ния выключате.ля.

Допускае.тся выполне.ние условия:

(1+норм)?Iоткл. норм >?к, = ?IП, + ?а, . (6.5)

На эле.ктродинамиче.скую стойкость выключате.ль прове.ряе.тся по пре.де.льному сквозному току короткого замыкания:

? Iпр. скв. ; iпр. скв =iдин. >iуд., А, (6.6)

где Iпр. скв -- де.йствите.льное значе.ние пре.де.льного сквозного тока короткого замыкания;

-- начальное значе.ние пе.риодиче.ской составляюще.й тока короткого замыкания в це.пи выключате.ля.

На те.рмиче.скую стойкость выключате.ль прове.ряе.тся по те.пловому импульсу:

I2те.рм. норм.?tте.рм. норм. ? ВК, кА2?с, (6.7)

где I2те.рм. норм. -- пре.де.льный ток те.рмиче.ской стойкости;

tте.рм. норм. -- нормативное вре.мя проте.кания пре.де.льного тока те.рмиче.ской стойкости.

Вк=(I(3)к.мах)2(tоткл+Та), кА2·с, (6.8)

где Та = 0,02 с -- апе.риодиче.ская составляющая тока кз;

tоткл -- справочная ве.личина.

tоткл = tр.з.осн + tв.откл, с, (6.9)

где tр.з.осн -- вре.мя де.йствия основной ре.ле.йной защиты;

tв.откл- полное вре.мя отключе.ния выключате.ля.

Выбор аппаратуры производим по номинальному значе.нию тока и напряже.ния.

, А; (6.10)

А.

На стороне 10 кВ приме.няются вакуумные выключате.ли ВВ/Tel-10-1000/20:

Uном =10 кВ, Iном =1000 А, Iоткл = 25 кА, iпр.скв =50 кА, Iте.рм = 20 кА.

Рассчитае.м рабочий ток на стороне 35 кВ с уче.том транзита мощности 13 МВА:

На стороне 35 кВ приме.няются разъе.дините.ли РЛНД-2-35/600-УХЛ1:

Uном =35 кВ, Iном =600 А, iпр.скв =50 кА, Iте.рм = 20 кА.

Изоляция полиме.рная, привод эле.ктродвигате.льный ПД-14.

На стороне 35 кВ приме.няются вакуумные выключате.ли ВВУ СЭЩ-П(Э)-35-20/1600:

Uном =35 кВ, Iном =1600 А,Iоткл = 20 кА, iпр.скв =63 кА, Iте.рм = 20 кА.

6.2 Выбор кабельных линий 35кВ,10 кВ

Выбор экономиче.ски це.ле.сообразного се.че.ния производится по экономиче.ской плотности тока в зависимости от ме.талла провода и числа часов использования максимума нагрузки [15]:

, мм2, (6.11)

где. Iр - расче.тный максимальный ток, А;

jэ -значе.ние экономиче.ской плотности тока, jэ=1,4 А/мм2.

, А, (6.12)

где Sр - максимальная расче.тная мощность, пе.ре.дающаяся по кабе.лю, кВА.

Выбирае.м се.че.ние кабе.ля на участке от силового трансформатора до РУ-10 кВ.

Расче.тная мощность подстанции:

Sрасч.п/с=1,705 МВ•А.

Расче.тный ток:

А.

Для данного расче.тного тока находим се.че.ние кабе.ля:

мм2.

Выбирае.м кабе.ль АВВГнг 3х95, Iдоп = 192 А.

Аналогично для стороны 35 кВ.

Максимальная мощность на стороне 35 кВ:

Smax = Sрасч.п/с + Sтранзит =1,705 + 13 = 14,705 МВ•А. (6.13)

Расче.тный ток:

А.

Для данного расче.тного тока находим се.че.ние кабе.ля:

мм2.

Выбирае.м кабе.ль 3х(АПвБВ-35 1х185), Iдоп = 365 А.

6.3 Выбор измерительных приборов

На стороне 35 кВ для контроля напряже.ния на шинах ПС приме.няе.м цифровые щитовые вольтме.тры ЩП120П-35КВ/100В-220ВУ-1RS-Х-K-0,5, включе.нные че.ре.з трансформаторы напряже.ния. Для контроля тока приме.няе.м ампе.рме.тры ЩП02М, включе.нные че.ре.з трансформаторы тока.

На стороне 10 кВ для контроля напряже.ния на шинах 10 кВ приме.няе.м щитовые вольтме.тры ЩП72П-10КВ/100В-220ВУ-1RS-Х-K-0,5, включе.нные че.ре.з трансформаторы напряже.ния. Для контроля тока приме.няе.м ампе.рме.тры ЩП02М, включе.нные че.ре.з трансформаторы тока.

7. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕ.КТРООБОРУДОВАНИЯ

7.1 Выбор трансформаторов тока 35 кВ, 10кВ

Условия выбора трансформаторов тока:

Uном ?Uсе.ти, кВ; (7.1)

Iном ?Iраб.max , А; (7.2)

iдин ?iуд , кА; (7.3)

I2·t ?Вк, кА2·с. (7.4)

Выбор и обоснование тр - ров тока 35 кВ приве.де.ны в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Параме.тры трансформаторов тока установле.нных на стороне 35 кВ

Условия выбора	Расче.тные данные.	GIF36
Uном Uсе.ти	Uсе.ти =35 кВ	Uном =35 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =55,5А	Iном =150 А
i дин i уд	i уд =2,67 кА	i дин=150 кА
I2t Вк	Вк =5,2 кА2с	Вк =3600 кА2с

Класс точности обмоток защит 10Р, класс точности изме.рите.льных обмоток комме.рче.ский уче.т 0,5S, изме.ре.ния 0,5.

На стороне 10 кВ приме.няются трансформаторы тока ТЛК-10-6:

Uном =10 кВ, iдин=52 кА, Iте.рм = 10 кА.

Класс точности обмоток защит 10Р, класс точности изме.рите.льных обмоток комме.рче.ский уче.т 0,5S, изме.ре.ния 0,5.

7.2 Выбор трансформаторов напряже.ния 35 кВ, 10 кВ

Условие выбора трансформаторов напряже.ния[3]:

, кВ. (7.5)

Выбор трансформаторов напряже.ния приве.де.н в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Параме.тры трансформаторов напряже.ния 35 кВ

Тип ТН	Uном, кВ	UНОМ 1, В	UНОМ 2, кВ	Uном.доп, кВ	Sном, ВА (класс 0,2)	Sпре.д , В?А
GEF36	35	35/	100/	100/3	50	1000

Класс точности обмоток защит 3Р, класс точности изме.рите.льных обмоток 0,5.

На стороне 10 кВ приме.няются трансформаторы напряже.ния НАМИ-10:

Uном = 10 кВ, UНОМ1= 10/v3 кВ, UНОМ2 = 100/v3 В, Uном.доп = 100 В,

Sном = 150 ВА, Sпре.д = 1000 ВА.

Класс точности обмоток защит 3Р, класс точности изме.рите.льных обмоток 0,5.

7.3 Выбор ограничителей перенапряже.ния 35 кВ, 10 кВ

Для работы в се.тях с эффе.ктивно зазе.мле.нной не.йтралью, для ограниче.ния пе.ре.напряже.ний, в не.йтраль трансформатора включают ограничите.ли пе.ре.напряже.ний, устанавливае.мые вблизи защищае.мого оборудования. Условия выбора ограничите.ле.й:

, кВ. (7.6)

ОПНп-35/680/44 УХЛ1:

Uном. опн=35 кВ;

Uост.г. опн=39,7 кВ при Iг=10 кА;

Uост.к. опн=44,5 кВ при Iг=1000 А.

ОПНп-10/600/12 УХЛ1:

Uном. опн=10 кВ;

Uост.г. опн=38 кВ при Iг=10 кА;

Uост.к. опн=30,75 кВ при Iг=1000 А.

8 СИСТЕМА СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИИ

8.1 Характеристика потребителей

Характе.ристики потре.бите.ле.й собстве.нных нужд приве.де.ны в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Характе.ристика потре.бите.ле.й

Наиме.нование потре.бите.ля	Uн, В	Pном, кВт	Ко	cosц
Це.пи приводов выключате.ле.й 35 кВ	220	1,2	1	0,95
Це.пи приводов разъе.дините.ле.й 35 кВ	220	1,3	1	0,95
Обогре.в КРУ 35 кВ	220	0,5	1	0,95
КРУ 10 кВ	380	15	0,7	0,9
АСКУЭ	220	1,5	0,6	0,8
ШОТ	380	10	1	0,8
ОПУ	380	15	0,7	0,9
Аппаратура те.ле.ме.ханики и связи	220	2	0,7	0,8
Наружное осве.ще.ние.	220	2,5	1	0,95
Изме.рите.льные приборы	220	0,5	0,6	0,9
Осве.ще.ние пане.ле.й РЗА	220	0,2	1	0,95
Итого по СН	380
Потре.бите.ли постоянного тока
Це.пи опе.ративного тока КРУ 35 кВ, КРУ 10 кВ,	220	0,6	1	1
Це.пи опе.ративного тока ОПУ	220	0,5	1	1
Це.пи сигнализации	220	1,2	1	1
Приводы разъе.дините.ле.й 35 кВ	220	3,6	0,2	1
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-1 35 кВ	220	3,2	0,2	1
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-2 35 кВ	220	3,2	0,2	1
ЩАО	220	0,4	1	1
Итого по ШОТ	220

8.2 Определение расчетных нагрузок

Расче.тная нагрузка принимае.тся равной:

Рр = КО • РН, кВт; (8.1)

Qр = Рр • tgц, кВар, (8.2)

где КО - коэффицие.нт одновре.ме.нности;

tgц - соотве.тствуе.т cosц данной группы эле.ктроприе.мников.

Полная расче.тная мощность:

, ВА. (8.3)

Расче.тный ток для группы эле.ктроприе.мников находится по формуле:

А, (8.4)

где. Uном - номинальное напряже.ние се.ти, кВ.

Опре.де.лим основные нагрузки потре.бите.ле.й собстве.нных нужд и све.де.м их в таблицу 8.2.

Таблица 8.2 - Расче.т нагрузок СН

Наиме.нование потре.бите.ля	Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА	Iр, А
ЩСН
Це.пи приводов выключате.ле.й 35 кВ	1,2	1,14	1,66	7,52
Це.пи приводов разъе.дините.ле.й 35 кВ	1,3	1,2110	1,79	8,15
Обогре.в КРУ 35 кВ	0,5	0,475	0,69	3,13
КРУ 10 кВ	10,5	9,45	14,13	21,27
АСКУЭ	0,9	0,72	1,15	5,24
ШОТ	10	8	12,81	19,48
ОПУ	10,5	9,45	14,13	21,49
Аппаратура те.ле.ме.ханики и связи	1,4	1,12	1,79	8,15
Наружное осве.ще.ние.	2,5	2,375	3,45	15,67
Изме.рите.льные приборы	0,3	0,27	0,40	1,83
Осве.ще.ние пане.ле.й РЗА	0,2	0,19	0,28	1,25
Итого по СН	40,1	34,91	53,16	139,90
ЩПТ
Це.пи опе.ративного тока КРУ 10 кВ	0,6			2,73
Це.пи опе.ративного тока ОПУ	0,5			2,27
Це.пи сигнализации	1,2			5,45
Приводы разъе.дините.ле.й 35 кВ	0,72			3,27
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-1 35 кВ	0,64			2,91
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-2 35 кВ	0,64			2,91
ЩАО	0,4			1,82
Итого по ЩПТ	4,7			21,36

8.3 Выбор трансформаторов собственных нужд

Коэффицие.нт загрузки трансформаторов СН выбирае.тся таким образом, что бы один трансформатор мог обе.спе.чивать эле.ктроснабже.ние все.х потре.бите.ле.й СН не.ограниче.нное количе.ство вре.ме.ни КЗ = 0,5.

Количе.ство трансформаторов опре.де.ляе.тся по выраже.нию:

, кВА, (8.5)

где Sн.тр - номинальная мощность трансформатора;

кВА.

Приме.ним трансформаторы типа ТМГСУ - 63/10/0,4.

8.4 Выбор системы оперативного тока

На подстанции приме.няе.тся систе.ма постоянного опе.ративного тока на основе шкафов опе.ративного тока (ШОТ). Для обе.спе.че.ния бе.спе.ре.бойного эле.ктроснабже.ния устройств РЗА, блоков управле.ния выключате.лями, авариийного осве.ще.ния используются аккумуляторные батаре.и.

Мощность потре.бляе.мая ШОТ составляе.т 4,7 кВт, выбирае.м ШОТ ТИРОСОТ 220/32-40-10 20 А производства фирмы Benning, который выполне.н в виде че.тыре.х шкафов: два распре.де.лите.льных шкафа с автоматиче.скими выключате.лями, шкаф с зарядными устройствами, шкаф с аккумуляторной батаре.е.й.

Аккумуляторная батаре.я на основе малообслуживае.мых свинцово-кислотных аккумуляторов 2OCSM е.мкостью 50 А·ч, обе.спе.чивае.т питание нагрузки не ме.не.е 2 часов.

8.5 Выбор жил кабелей

Для выбора кабе.ле.й не.обходимо знать номинальные токи эле.ктроприе.мников, которые рассчитываются по формуле:

, А. (8.6)

Выбранные кабе.ли не.обходимо прове.рить:

- по нагре.ву расче.тным током:

, А, (8.7)

где. - длите.льно допустимый ток, А;

- поправочный коэффицие.нт, учитывающий отличие те.мпе.ратуры в це.хе от те.мпе.ратуры, при которой задан , ;

- расче.тный ток потре.бите.ля;

- поправочный коэффицие.нт, учитывающий сниже.ние допустимой токовой нагрузки для кабе.ле.й при их многослойной прокладке в коробах, .

- на поте.ри напряже.ния:

, %, (8.8)

где. , - активное и ре.активное уде.льные сопротивле.ния линии, мОм/м;

- длинна линии, км;

Согласно ПУЭ поте.ря напряже.ния должна удовле.творять условию:

. (8.9)

Приме.р расче.та для кабе.ля, питающе.го КРУ 10 кВ.

А.

Выбирае.м кабе.ль ВВГнг 5х2,5, Iдоп = 26А.

Прове.ряе.м по нагре.ву расче.тным током:

.

Прове.ряе.м по поте.ре напряже.ния:

;

4,06% < 5%.

Выбранный кабе.ль удовле.творяе.т все.м условиям.

Выбор остальных кабе.ле.й све.де.м в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 - Выбор кабе.ле.й, питающих эле.ктроприе.мники

Эле.ктроприе.мник	Uн, В	Iр, А	L, м	Марка кабе.ля	Iдоп, А	ДU, В	ДU, %
Шины СН	380	127,46	15	AВВГнг 5х95	190	1,10	3,16
Це.пи приводов выключате.ле.й 35 кВ	220	7,52	40	ВВГнг 3х2,5	26	4,59	2,91
Це.пи приводов разъе.дините.ле.й 35 кВ	220	8,15	50	ВВГнг 3х2,5	26	5,83	2,35
Обогре.в КРУ 35 кВ	220	3,13	50	ВВГнг 3х2,5	26	2,92	3,67
КРУ 10 кВ	380	21,27	10	ВВГнг 5х2,5	26	3,59	4,06
АСКУЭ	220	5,24	10	ВВГнг 3х2,5	26	1,70	4,23
ШОТ	380	19,48	10	ВВГнг 5х2,5	26	3,36	4,12
ОПУ	380	21,49	10	ВВГнг 5х2,5	26	3,59	4,06
Аппаратура те.ле.ме.ханики и связи	220	8,15	15	ВВГнг 3х2,5	26	2,52	3,86
Наружное осве.ще.ние.	220	15,67	50	ВВГнг 3х2,5	26	10,19	0,37
Изме.рите.льные приборы	220	1,83	15	ВВГнг 3х2,5	26	1,42	4,36
Осве.ще.ние пане.ле.й РЗА	220	1,25	15	ВВГнг 3х2,5	26	1,31	4,40
ЩПТ
Це.пи опе.ративного тока КРУ 10 кВ	220	2,73	20	ВВГнг 2х2,5	26	1,73	4,21
Це.пи опе.ративного тока ОПУ	220	2,27	20	ВВГнг 2х2,5	26	1,62	4,26
Це.пи сигнализации	220	5,45	20	ВВГнг 2х2,5	26	2,36	3,93
Эле.ктроприе.мник	Uн, В	Iр, А	L, м	Марка кабе.ля	Iдоп, А	ДU, В	ДU, %
Приводы разъе.дините.ле.й 35 кВ	220	3,27	50	ВВГнг 2х2,5	26	3,00	3,64
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-1 35 кВ	220	2,91	40	ВВГнг 2х2,5	26	2,45	3,89
Це.пи отключе.ния выключате.ле.й-2 35 кВ	220	2,91	40	ВВГнг 2х2,5	26	2,45	3,89
ЩАО	220	1,82	30	ВВГнг 2х2,5	26	1,73	4,21

8.6 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Условия выбора и прове.рки автоматиче.ских выключате.ле.й:

По напряже.нию:

, В. (8.10)

По номинальному току:

, А. (8.11)

По отстройке от пиковых токов:

, А, (8.12)

где. - ток срабатывания отсе.чки;

- коэффицие.нт наде.жности;

- пиковый ток.

По условию защиты от пе.ре.грузки:

, А. (8.13)

По вре.ме.ни срабатывания:

, с, (8.14)

где. - собстве.нное вре.мя отключе.ния выключате.ля;

- ступе.нь се.ле.ктивности.

По условию стойкости к токам КЗ:

, А, (8.15)

где. ПКС - пре.де.льная коммутационная способность.

По условию чувствите.льности:

, (8.16)

где - коэффицие.нт разброса срабатывания отсе.чки,.

Приве.де.м приме.р выбора автоматиче.ского выключате.ля на отходяще.й линии к КРУ 10 кВ. Выбирае.м выключате.ль марки ABB S200 25А:

Iн.в. = 25 А; Iэ/м.расц = 400 А; Iт.расц = 25 А; ПКС=40 кА.

1) 660 В > 380 В;

2) Iн.в. =25 А>Iн = 21,27 А;

3) Кн·Iпик = 4·21,27= 85,08 А, Iэ/м.расц = 400 А> 85,08 А;

4) 1,1·21,27= 23,4 А;

Iт.расц = 25 А>23,4 А;

Iт.расц = 25 А<26 А;

5) tэ/м.расц = 0,02 с;

6) ПКС=85кА>iуд = 2,85 кА;

7)

Выбор остальных автоматиче.ских выключате.ле.й све.де.н в таблицу 8.4.

Таблица 8.4 - Выбор автоматиче.ских выключате.ле.й

Защищае.мый эле.ме.нт	Тип выключате.ля	Iр, А	In, А	Ir, А	Isd, А	Кч	ПКС, кА
Шины СН	ABB TmaxT1	127,46	160	160	800	2,31	25
Це.пи приводов выключате.ле.й 35 кВ	ABB S200	7,52	16	400	80	3,03	85
Це.пи приводов разъе.дините.ле.й 35 кВ	ABB S200	8,15	16	400	80	2,54	85
Обогре.в КРУ 35 кВ	ABB S200	3,13	6	400	30	6,77	85
КРУ 10 кВ	ABB S200	21,27	25	400	125	4,62	85
АСКУЭ	ABB S200	5,24	10	400	50	11,56	85
ШОТ	ABB S200	19,48	25	400	125	4,62	85
ОПУ	ABB S200	21,49	25	400	125	4,62	85
Аппаратура те.ле.ме.ханики и связи	ABB S200	8,15	10	400	50	9,39	85
Наружное осве.ще.ние.	ABB S200	15,67	20	400	100	2,03	85
Изме.рите.льные приборы	ABB S200	1,83	4	400	20	23,49	85
Осве.ще.ние пане.ле.й РЗА	ABB S200	1,25	4	400	20	23,49	85
ЩПТ
Це.пи опе.р. тока КРУ 10 кВ	ABB S200	2,73	4	400	20	19,78	85
Це.пи опе.р. тока ОПУ	ABB S200	2,27	4	400	20	19,78	85
Це.пи сигнализации	ABB S200	5,45	10	400	50	7,91	85
Приводы разъе.дините.ле.й 35 кВ	ABB S200	3,27	6	400	30	6,77	85
Це.пи откл.выкл.й-1 35 кВ	ABB S200	2,91	4	400	20	12,13	85
Це.пи откл.выкл.-2 35 кВ	ABB S200	2,91	4	400	20	12,13	85
ЩАО	ABB S200	1,82	4	400	20	15,04	85

9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

9.1 Расчет релейной защиты силового трансформатора

В соотве.тствии с ПУЭ, для силового трансформатора мощностью ме.не.е 6300 кВ·А диффе.ре.нциальная защита не устанавливае.тся. Приме.няе.тся газовая защита, максимальная токовая защита (МТЗ) и защита от пе.ре.грузки с де.йствие.м на сигнал.

Для защиты силового трансформатора используе.м блок «Сириус-Т». Устройство микропроце.ссорной защиты «Сириус-Т» пре.дназначе.но для выполне.ния функций основной защиты тре.хобмоточного трансформатора с высшим напряже.ние.м 35-220 кВ. Соде.ржит ступе.ни подме.нных МТЗ высше.й, сре.дне.й и низше.й сторон трансформатора, которые выполне.ны с вне.шним комбинированным пуском напряже.ния.

Устройство пре.дназначе.но для установки на пане.лях и шкафах в ре.ле.йных залах.

Функции защиты выполняе.мые устройством:

- двухступе.нчатая МТЗ высше.й стороны трансформатора с возможность комбинированного пуска по напряже.нию от сторон низше.го напряже.ния;

- двухступе.нчатая МТЗ низше.й стороны трансформатора с возможность комбинированного пуска по напряже.нию от стороны низше.го напряже.ния;

- защита от пе.ре.грузки по каждой стороне напряже.ния с де.йствие.м на сигнализацию.

- прие.м сигналов от газового ре.ле и струйного ре.ле РПН.

9.1.1 Максимальная токовая защита трансформатора

Пе.рвичный номинальный ток трансформатора находится по формуле:

, А, (9.1)

где Sном.тр - номинальная мощность трансформатора;

Uном - номинальное напряже.ние.

А.

Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты опре.де.ляе.тся по формуле:

, А, (9.2)

где Кн - коэффицие.нт наде.жности, кн = 1,05;

Кв - коэффицие.нт возврата, кв = 0,95;

1,4 - коэффицие.нт допустимой пе.ре.грузки;

Ксз - коэффицие.нт самозапуска, Ксз = 1,1.

А.

Коэффицие.нт чувствите.льности МТЗ:

.

Ток срабатывания ре.ле МТЗ:

A.

Вре.мя срабатывания защиты:

с; (9.3)

tсз.нн = 1,1 + 0,3 = 1,4 с.

9.1.2 Токовая отсечка трансформатора

Выбор тока срабатывания токовой отсе.чки:

Iс.о. = Кн I(3)кз , А, (9.4)

где Кн - коэффицие.нт наде.жности, Кн =1,2;

I(3)кз - максимальный ток тре.хфазного короткого замыкания на шинах НН.

Коэффицие.нт чувствите.льности токовой отсе.чки:

, (9.5)

где I(3)к,max - максимальный ток тре.хфазного короткого замыкания в ме.сте установки.

Ток срабатывания отсе.чки:

Iс.о. = 1,2 548,6 = 658,3 кА.

Коэффицие.нт чувствите.льности токовой отсе.чки:

.

Ток срабатывания ре.ле токовой отсе.чки:

A.

9.1.3 Газовая защита трансформаторов

Газовая защита ре.агируе.т на повре.жде.ния внутри бака трансформатора, при которых происходит выде.ле.ние газа или ускоре.нное проте.кание масла или сме.си масла с газом из бака в расширите.ль, а также и по другим причинам (ме.ждуфазные КЗ, ме.жвитковые замыкания в обмотках, замыкание обмотки на корпус, пожар в стали магнитопровода и др.).

Газовая защита поставляе.тся с газовым ре.ле Бухгольца BF 80/Q (B - ре.ле с двумя эле.ме.нтами, F - с фланце.м, 80 - внутре.нний диаме.тр фланца в мм, Q - флане.ц квадратной формы).

В зависимости от вида и развития повре.жде.ния трансформатора возможна после.довате.льная работа сигнального и отключающе.го эле.ме.нтов ре.ле или их одновре.ме.нная работа.

9.2 Расчет релейной защиты отходящих линий 35 кВ, 10 кВ

На одиночных линиях, согласно ПУЭ, с односторонним питание.м от многофазных замыканий должна устанавливаться защита: пе.рвая ступе.нь - токовая отсе.чка, вторая ступе.нь - МТЗ с не.зависимой или зависимой выде.ржкой вре.ме.ни.

Защиту воздушных линий выполним при помощи блоков «Сириус-2-Л»

На линиях устанавливае.тся двухступе.нчатая защита: отсе.чка и МТЗ.

Токовая отсе.чка:

Iс.о. = kн ?I(3)кз , А, (9.6)

где kн - коэффицие.нт наде.жности, kн =1,1;

I(3)кз - максимальный ток тре.хфазного короткого замыкания в конце защищае.мой линии.

Максимальная токовая защита:

, А, (9.7)

где. kн - коэффицие.нт наде.жности, учитывающий погре.шность ре.ле, не.точности расче.та, принимае.м kн =1,1;

kв - коэффицие.нт возврата ре.ле, для «Сириус-2-Л» kв = 0,95;

kсз - коэффицие.нт самозапуска, учитывае.т возможность уве.личе.ния тока в защищае.мой линии всле.дствие самозапуска эле.ктродвигате.ле.й при восстановле.нии напряже.ния после отключе.ния К.З.;

Ipmax - максимальный ток в линии в нормальном ре.жиме.

Чувствите.льность защиты считае.тся достаточной, е.сли при К.З. в конце защищае.мого участка Кч>1,5 , а при К.З. в конце ре.зе.рвируе.мого участка Кч>1,2 Коэффицие.нт чувствите.льности защиты:

, (9.8)

где I(2)к,min - минимальный ток двухфазного короткого замыкания в конце защищае.мой линии.

Вторичный ток срабатывания защит раве.н:

, А, (9.9)

где Кт - коэффицие.нт трансформации трансформатора тока;

kсх - коэффицие.нт схе.мы, зависит от способа сое.дине.ния трансформаторов тока и име.е.т значе.ния 1 - при сое.дине.нии в полную и не.полную зве.зду и - при включе.нии ре.ле на разность токов двух фаз.

Избирате.льность защиты обе.спе.чивае.тся выбором выде.ржки вре.ме.ни по условию:

tс.з.=tс.з.пре.д+?t, с, (9.10)

где. tс.з.пре.д - вре.мя срабатывания защиты пре.дыдуще.й ступе.ни. В наше.м случае это вре.мя пе.ре.горания плавких вставок пре.дохраните.ле.й в конце линий 10 кВ. Приме.м вре.мя срабатывания плавких вставок tпл.вст.=0,5 с;

t - ступе.нь се.ле.ктивности, в расче.тах принимае.тся равной 0,6-1с- для защит с ограниче.нной зависимостью от тока К.З. характе.ристикой вре.ме.ни срабатывания и 0,2-0,6 с - для защит с не.зависимой характе.ристикой вре.ме.ни срабатывания.

Замыкание на зе.млю одной фазы в се.тях с изолированной не.йтралью не являе.тся К.З. Поэтому защиту выполняют де.йствующе.й на сигнал и только когда это не.обходимо по тре.бованиям бе.зопасности, де.йствующе.й на отключе.ние.

Приве.де.м приме.р расче.та:

Ток срабатывания МТЗ:

А.

Коэффицие.нт чувствите.льности МТЗ:

.

Вторичный ток срабатывания МТЗ:

А.

Вре.мя срабатывания МТЗ:

tс.з.НН=0,4+0,2=0,6 c,

Токовая отсе.чка отходящих линий:

Отстройка от токов КЗ вне защищае.мой зоны:

Iс.о. = kн ?I(3)кз , А, (9.11)

где kн - коэффицие.нт наде.жности, kн =1,1;

I(3)кз- максимальный ток тре.хфазного короткого замыкания в конце ЛЭП.

Токовая отсе.чка блока линия-трансформатор (ТСН):

1. Отстройка от токов КЗ вне защищае.мой зоны:

Iс.о. = kн ?I(3)кз0,4 , А, (9.12)

где kн - коэффицие.нт наде.жности, kн =1,1;

I(3)кз0,4 - максимальный ток тре.хфазного короткого замыкания на шинах 0,4 кВ КТП подключе.нных к линии.

Iс.о. = 1,1 ? 260 = 286 А .

2. Отстройка от токов намагничивания трансформаторов установле.нных в линии:

Iс.о. = kн ??тр , А, (9.13)

где kн - коэффицие.нт наде.жности, kн =5;

?тр - суммарный ток трансформаторов установле.нных в линии.

Iс.о. = 5 ? 93,6 = 468 А.

Принимае.м больше.е значе.ние.

Коэффицие.нт чувствите.льности:

, (9.14)

где I(3)к,з -ток тре.хфазного короткого замыкания в начале защищае.мой линии.

 А.

Расче.тные данные уставок вводятся в блок «Сириус-2-Л» с встрое.нной клавиатуры.

Расче.т защит све.де.н в таблицы 9.1, 9.2.

Таблица 9.1 - Расче.т защит отходящих линий 10 кВ

ЛЭП	Iсо, кА	Кчо	Iсро, А	Iмтз, А	Кчмтз	Iсрмтз, А
Больница	468,00	2,71	23,40	236,44	1,97	11,82
Жар	304,16	4,17	30,42	18,19	30,37	1,82
Василье.ва	191,61	6,62	19,16	105,49	3,22	10,55
Макарина	366,00	3,46	36,60	41,83	23,40	4,18
Низовки	304,16	4,17	30,42	18,19	30,37	1,82
Опалихи	366,00	3,46	36,60	41,83	23,40	4,18
Юшково	304,16	4,17	30,42	18,19	30,37	1,82
Школа	191,61	6,62	19,16	105,49	3,22	10,55

Таблица 9.2 - Расче.т защит отходящих линий 35 кВ

ЛЭП	Iсо, кА	Кчо	Iсро, А	Iмтз, А	Кчмтз	Iсрмтз, А
Морозово-2	1.746	2,71	43.64	90	14	2.25
Квартал 1063	2.123	4,17	53.08	76	20	1.89

9.3 Расчет АВР-35 кВ, АВР-10 кВ

Функция автоматиче.ского включе.ния ре.зе.рва (АВР) выполняе.тся совме.стными де.йствиями «Сириус-2-С» (се.кционный выключате.ль) и двух «Сириус-2-В» (вводные выключате.ли).

«Сириус-2-С» выполняе.т сле.дующие функции:

«Сириус-2-С» выполняе.т команды “Включе.ние.”, поступающие от «Сириус-2-В», бе.з выде.ржки вре.ме.ни.

Исходной информацие.й для пуска и срабатывания АВР являе.тся урове.нь напряже.ний UАВ, UВС и UВНР, контролируе.мых «Сириус-2-В», положе.ние силового выключате.ля ввода (“Вкл.”/”Откл”), а также наличие сигнала "Разре.ше.ние АВР" от «Сириус-2-В» сосе.дне.й се.кции.

Пуск АВР происходит при срабатывании пускового органа по напряже.нию. После отработки выде.ржки вре.ме.ни tавр выдае.тся команда на отключе.ние выключате.ля ввода, а после выполне.ния этой команды выдае.тся команда "Вкл. СВ" на «Сириус-2-С» длите.льностью 0,8 с. Зате.м, формируе.т выходной дискре.тный сигнал разре.ше.ния АВР для второго ввода.

Напряже.ние срабатывания ре.ле минимального де.йствия:

Uср1 = (0,25…0,4) • , В, (9.15)

где КU - коэффицие.нт трансформации ТН.

Uср.вн.1 = = 40 В;

Uср.нн.1 = = 40 В.

Напряже.ние срабатывания максимального ре.ле напряже.ния, контролирующе.го наличие напряже.ния на ре.зе.рвном источнике, опре.де.ляе.тся из условия отстройки от минимального рабоче.го напряже.ния:

Uср2 = (0,65…0,7) • , В; (9.16)

Uср.вн.2 = = 65 В;

Uср.нн.2 = = 65 В.

Вре.мя срабатывания АВР:

с, (9.17)

где. tс.з - вре.мя де.йствия защиты, с;

tапв - уставки по вре.ме.ни АПВ, с;

tзап - в зависимости от типов выключате.ле.й.

...