Проектирование системы электроснабжения подстанции

 

№ точки К.З.	, кА	, кА	, кА
К-1	2,41	2,60	6,61
К-2	4,07	4,62	12,08

 

 

 

 

 

 

4.3 Определение теплового импульса

Тепловой  импульс определяется согласно выражения:

                                          (4.8)

 

   (4.9)

 

где t_рз – время срабатывания релейной защиты (не более 0,1 с);

t_в – собственное время отключения выключателя (по каталогу). Для современных выключателей оно не превышает 0,1 с;

n – количество ступеней селективности;

         – продолжительность ступени селективности (0,3 – 0,5 с)

 

Результаты  расчетов сводим в таблицу 3

Таблица 3. Результаты расчетов теплового импульса

Название ячейки	τ., с	Вк ,кА2∙с
Отходящая линия	0,206	4,4
Ячейка секционного выключателя	0,506	10,8
Ячейка ввода	0,806	17,2
Сторона ВН	1,05	7,21

 

 

 

 

 

5 Выбор и проверка аппаратов на стороне высокого     напряжения

 

Рабочий ток на стороне ВН

                   

                                         (5.1)

     где     S_max – максимальная мощность подстанции, MBА;

              n - количество трансформаторов;

              U_ВН – напряжение подстанции со стороны ВН, кВ.

 

 

5.1 Выбор и проверка питающей  линии

Сечение F, мм² питающей линии выбирается по экономической плотности тока:

                                                         (5.2)

 

      где     I_раб – рабочий ток на стороне высокого напряжения подстанции, А;

              j_э– экономическая плотность тока, определяемая материалом проводника, конструкцией сети, числом часов использования максимальной нагрузки, Т_м и т.д., А/мм².

 

j_э = 1 А/мм²(для Т_max = 7190,5ч – по таблице 3.2 ).

Полученное сечение округляем  до стандартного значения. Принимаем провод АС – 150 с I_{дл. доп.} = 450 А (таблица 7.35).

Выбранное сечение необходимо проверить  по нагреву в аварийном режиме, когда одна из цепей отключена:

I_дл.доп>I_ав,                                         (5.3)

 

      где I_ав - аварийный ток, А.

Аварийный ток определяется по формуле:

I_ав= 2∙I_раб;                                                        (5.4)

 

I_ав= 2∙136,3 = 272,6 А.

450 > 273,6

Выбранный провод по длительно допустимому  току проходит.

Многопроволочные  провода напряжением 35 кВ и выше, выбранные по экономической плотности  тока и проверенные по нагреву  в аварийном режиме, дополнительно  должны быть проверены на коронирование, поскольку на подстанции расстояние между проводами значительно меньше, чем на линии.

Разряд  в виде короны возникает при максимальном значении начальной критической  напряженности электрического поля, E_0кр, кВ/см:

(5.5)

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0.82);

 

r₀ – радиус провода, см.

 

Напряженность электрического поля E около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:

 

(5.6)

 

где U – линейное напряжение, кВ;

                  D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см;

D_ср=1.26D=1.26*44=55.44 см

При горизонтальном расположении проводов напряженность  на среднем проводе примерно на 7% больше величины, определенной по (5.6). Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля E_max у поверхности любого провода не более 0.9 E_0кр, то есть должно выполняться условие:

 

Emax = 1,07 E < 0,9 E0кр .

(5.7)

 

_4,93<27.33

Условие выполняется, следовательно, выбранный провод по условию возникновения  короны проходит.

 

 

 

 

 

 

5.2 Выбор и проверка  подвесных изоляторов

Подвесные изоляторы  выбирают по номинальному напряжению:

 

U_из>U_сх.                                                    (5.8)

 

35 = 35 (кВ)

 

К установке принимается изоляторы  типа ЛК-70/50-IV УХЛ1 . 0,6∙F_доп =0,6∙70000 = 42000 Н.

          На механическую прочность подвесные  изоляторы на высокой стороне  можно не проверять, так как  расстояния между фазами принимаются  большими и при выборе  изоляторов  механические нагрузки уже учтены.

 

5.3 Выбор ограничителей  перенапряжения

Ограничители перенапряжения применяют  для защиты подстанционного оборудования открытых распределительных устройств  от коммутационных и атмосферных  перенапряжений. Выбираем: ОПНп-35/40,5/10/2-III-УХЛ1.

ОПН установлен на входе  ВЛ на подстанцию (между высокочастотным заградителем и разъединителем), а также непосредственно перед силовым трансформатором.

 

5.4 Выбор высокочастотных  заградителей

Высокочастотные заградители предназначены  для ограничения зоны распространения  токов высокой частоты, то есть для  уменьшения утечки токов высокой частоты каналов связи по линии электропередачи в сторону противоположную направлению к корреспонденту. Выбираем ВЗ-630-0,5У1. Данные ВЗ сводим в таблицу 5.1

 

Таблица 5.1-Данные ВЗ

Тип заградителя	Номинальные параметры		Тип силового реактора	Индуктивность реактора, Гн	Тип элемента настройки	Габаритные размеры, мм
	Напряжение,  кВ	Ток, А				Диаметр	Высота
ВЗ-600-0.25	35	600	РЗ-600-2.25	0.25	ЭН-600-50	900	1475

 

Выбор и проверка высоковольтного  выключателя 

Выключатели выбираются по:

1) назначению  и роду установки;

2) по  конструктивному исполнению;

      3) по номинальному напряжению установки:

 

,

(5.6)

 

где:

- номинальное напряжение установки.

4) по  длительному току:

 

,

(5.7)

 

где - расчетный ток, выбирается из наиболее неблагоприятного эксплуатационного режима;

5) по  отключающей способности:

 

,

(5.8)

 

где

- предельный сквозной ток (действующее значение периодической составляющей).

Выключатели необходимо проверять на:

1) электродинамическую  стойкость:

 

,

(5.9)

 

          где:

- номинальный ток электродинамической стойкости выключа-                            теля (амплитудное значение предельного полного тока).

2) термическую  стойкость:

 

,

(5.10)

 

где:

- тепловой импульс тока короткого замыкания по расчету;

- предельный ток термической  стойкости по каталогу;

- длительность протекания этого  тока.

     Приводы к выключателям выбирают  по каталогам на выключатели,  в которых заводы-изготовители  дают указания о рекомендуемых  типах приводов.

Выбираем выключатель типа ВБС-35-630/20. 

Результаты выбора и проверки выключателя  приведены в таблице 4.

                     Таблица 4 — Табличные и расчётные  данные выключателя

Величина	Данные ВБС-35-630/20	Расчётные данные
Uном≥Uc	35	35
Iном ≥ Ip max	630	136,3
Iотк в, кА	20	2,62
I2т* tт ≥ Вк	1200	7,21
iдин ≥ iуд	52	6,67

 

Выключатель удовлетворяет условиям выбора и проверки.

5.5 Выбор и проверка разъединителей

      Выбираем разъединитель: РГП СЭЩ 2-III-35/1000 ХЛ ,

тип привода: ПДС СЭЩ 

Результаты выбора и проверки разъединителя представлены в в таблице 5.

                   Таблица 5 – Выбор разъединителя

Условие выбора	Расчетные данные сети	Каталожные данные РГП СЭЩ 2-III-35/1000 ХЛ
	35 кВ	35 кВ
	136,3 А	1000 А
	6,67 кА	80 кА
	7,21 кА2*с	1200 кА2*с

 

Выбранный разъединитель условиям выбора и  проверки удовлетворяет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.7 Выбор трансформаторов тока

5.7.1 Выбор встроенного трансформатора тока силового трансформатора

      Трансформаторы тока, встроенные во вводы силовых трансформаторов- (ТВТ или ТВД) идут в комплекте с основным аппаратом и предназначены лишь для подключения цепей релейной защиты. Выбор их сводится к выбору тока первичной обмотки, ближайшего к расчетному току:

150 > 136,3

 

Выбираем трансформаторы тока ТВТ-35-I-150/5 /2/.

 

5.7.2 Выбор  трансформатора тока выключателя

      Выбор трансформатора тока в  цепи выключателя также сводится  к выбору тока первичной обмотки,  ближайшего к расчетному току:

 

I_1ном >I_расч,

                                                 150 > 136,3

   Выбираем: ТВ-35/20. Вариант исполнения -150/5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Выбор и проверка оборудования со стороны низкого напряжения

       6.1 Выбор КРУ

       На напряжение 10 кВ применяются закрытые распредустройства, в которых размещают ячейки КРУ внутренней установки, как наиболее надежные и удобные в эксплуатации. Наличием выдвижных элементов обеспечивают удобство обслуживания и ремонта, в необходимых случаях позволяют производить замену поврежденных выдвижных элементов.

КРУ состоит из следующих ячеек:

- ячейки ввода;

- ячейки секционного выключателя;

- ячеек отходящих линий;

- ячейки собственных нужд;

- ячейки трансформатора напряжения;

- ячейки резерва.

      Выбираем КРУ серии D – 12Р, технические характеристики приведены в таблице 9.

         Таблица 9- Технические характеристики КРУ

Наименование	Каталожные данные
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток сборных шин	630, 1000, 1250 1600, 2500, 3150
Вакуумный выключатель и его номинальный  ток отключения, А	ВВ/TEL-10; 20
Номинальный ток главных цепей, А		630, 1000, 1250 1600, 2500, 3150
Трансформатор тока		ТОЛ-10
Ток термической стойкости , кА		20, 25
Время протекания тока термической стойкости, с		1
Номинальный ток электродинамической  стойкости, кА		До 125
Масса, кг		От 540
Габаритные размеры: Высота, мм Глубина, мм Ширина, мм		2150 1300 750