Проектирование системы электроснабжения подстанции

 

6.2 Выбор и проверка шинного моста

Шинный  мост – это соединение трансформатора с распределительным устройством  низкого напряжения. В качестве шинного моста выбираем гибкие шины, выполненные проводом марки АС.

      Выбор сечения производится по экономической плотности тока

 

Ток нормального режима на стороне  НН

где U_нн – напряжение на низкой стороне, кВ;

 

 

По табл. 7.30/9/ выбираем гибкие шины, выполненные алюминиевым проводом АС-500, I_д.доп.= 960 (А).

      В аварийном режиме, при отключении  одного из трансформаторов, аварийный  ток:

 

     Выбранные шины должны  удовлетворять условию:

 

;    960 > 867

 

     На электродинамическое действие  тока короткого замыкания (на  схлестывание) выбранные шины не  проверяются, т.к.    менее 20 кА и i_yд  менее 50 кА.

6.3 Выбор и проверка сборных шин

 

Согласно /5/ сечение сборных шин распределительных  устройств всех напряжений по экономической плотности тока не выбирают, в связи с неопределенностью в распределении рабочего тока, режима работы и трудоемкости в определении экономического эффекта. Указанные шины выбирают по допустимому току нагрузки.

 

(6.1)

 

где: - допустимый ток нагрузки шины (определяется по справочнику в зависимости от сечения);

                 - максимальный длительный ток нагрузки той цепи, для которой предназначена шина

 

     Выбираем алюминиевые шины 40 х 5, сечение шины 200 мм².

Допустимый  ток I_доп = 540 А  /9/.

 

 

Наибольшая  сила F, Н (рис.8), действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется при трехфазном коротком замыкании по формуле:

F=

,

где: i_у⁽³⁾ – ударный ток при трехфазном коротком замыкании из таблицы 3;

     

– длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции (м)

     (1 - 1,5 м);

       а – расстояние между фазами, м; (0,6 – 0,8 м).

F=

Сила F создает изгибающий момент (М), Н·м, при расчете которого, шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах,

 

(Н×м)

 

Напряжение  в материале шины σ_расч., МПа, возникающее при воздействии изгибающего момента:

 

σ_расч=

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию силы, (см³).

    При расположении шин  на ребро: 

 

W=

= = 16,7 (см²)

 

σ_расч=

Допустимое  механическое напряжение для алюминиевой  шины марки АДО σ_доп = 40 (МПа.)

 

Шины механически  прочны, если выдерживается условие:

 

(6.2)

 

где

- допустимое механическое напряжение в материале шины, МПа.

 

(6.3)

 

где

- предел прочности на разрыв материала шин, МПа.

 

1,1 < 28

      Выбранные шины  условиям проверки на механическую  прочность удовлетворяют.

      Минимальное сечение шин, отвечающее требованиям термической стойкости при коротком замыкании, можно определить по формуле:

                                                                   

                                    (6.4)                                                  

где: B_k - тепловой импульс;

      C - постоянная (для алюминиевых шин С = 91

);

Выбранные шины удовлетворяют условиям проверки.

 

 

 

 

 

 

6.4 Выбор изоляторов

6.4.1 Выбор опорных изоляторов

       Опорные изоляторы предназначены для крепления и изоляции  шин на заземленных металлических или бетонных опорах.

       Выбор осуществляется исходя из выражений:

 

где F_расч – сила, действующая на изолятор;

       F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора;

       F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб.

 

Выбираем  изолятор опорно-стержневой типа С4 – 80 I УХЛ, Т1

Для данного  изолятора по таблице 5.7:

Расчетная сила, действующая на изолятор, находится  по формуле:

                                                                 (6.5)

 

k_h – поправочный коэффициент на высоту шины.

 

Поскольку выбранная нами шина расположена  на ребро, то k_h находится:

где H_из – высота изолятора ( рисунок 8 );

  Н –  определяется исходя из размеров  изолятора.

 

Тогда расчетная  сила найдется как:

 

Выбираем  опорный изолятор С20-80 1УХЛ.

 

 

34,2  ≤ 12000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4.2 Выбор и проверка проходных  изоляторов

       Выбор осуществляется исходя из выражений:

 

 

  Выбираем проходной изолятор  для наружно - внутренней установки ИП – 10/630 – 750УХЛ1

 433,52 < 630

 

Расчетная сила, действующая на изолятор, находится по формуле:

 

   18,93 < 450

Условия проверки выполняются.

 

6.5 Выбор и проверка  выключателя ячейки ввода

 

    Максимальный  расчетный ток в ячейке ввода:

           где S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

                  к₂ – коэффициент перегрузки.

    Выбираем выключатель  типа ВВ/TEL-10 – 20/1000У2.

Результаты выбора и проверки выключателя  представлены в таблице 10.

Таблица 10

Данные выключателя	Расчетные данные
кВ	кВ
А	А
Iпр.с = 20 кА	I//0 = 4,62 кА
кА	кА
кА2 ∙ с	кА2 ∙ с

 

6.6 Выбор и проверка выключателя  ячейки секционирования

 

   Выбираем выключатель типа ВВ/TEL – 10.

   Максимальный расчетный ток в ячейке секционирования:

         где S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

                к₂ – коэффициент перегрузки.

Результаты проверки выключателя  представлены в таблице 11.

Таблица 11

Данные выключателя	Расчетные данные
кВ	кВ
А	А
кА	кА
Iпр.с = 20 кА	I//0 = 4,62 кА
кА2 ∙ с	кА2 ∙ с

 

6.7 Выбор и проверка  выключателя ячейки отходящих  линий

 

     Выбираем выключатель  типа ВВ/TEL – 10.

     Максимальный расчетный  ток  ячейки отходящих линий:

 

;                                                                  (6.6)

где:  – максимальная мощность подстанции, кВ∙А,

n – число отходящих линий.

 

 

Результаты проверки выключателя  представлены в таблице 12.

Таблица 12

Данные выключателя	Расчетные данные
кВ	кВ
А	А
кА	кА
Iпр.с = 20 кА	I//0 = 4,62 кА
кА2 ∙ с	кА2 ∙ с

 

 

 

 

 

 

 

6.8 Выбор трансформаторов тока

6.8.1 Выбор трансформаторов тока ячейки ввода

         Выбираем ближайший стандартный трансформатор тока, встроенный в ячейку ввода - ТПОЛ-800/5-0,5/Р с двумя вторичными обмотками: для измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока класса точности 0,5 - S₂ = 10 ВА (r₂ = 0,4 Ом), кратность электродинамической устойчивости, k_дин = 160, кратность термической устойчивости, k_Т = 65, t_т =1 с .

Определяем  нагрузку на трансформатор тока от измерительных приборов, данные сведены  в таблицу 13:

            Таблица 13 – Нагрузка измерительных приборов по фазам

Наименование  прибора	Тип	Нагрузка по фазам
		А	В	С
Амперметр	Н-377	0,1
Счетчик активной энергии	ЕА	2,5		2,5
Итого		2,6		2,5

 

Из таблицы  видно, что наиболее нагруженной  является фаза А, ее нагрузка составляет  ВА или r_приб = 0,104 Ом. Определяется сопротивление соединительных проводов из алюминия сечением q = 4 мм², длиной l= 5 м.

 

 Ом,

где = 0,0283 Ом/м·мм² для алюминия;

Полное  сопротивление вторичной цепи:

 

 Ом,

где r_конт = 0,05 Ом.

Сравнивая паспортные  и расчетные данные по вторичной нагрузке трансформаторов  тока получаем:

0,4 > 0,215

Выбранный трансформатор  тока проверяется на электродинамическую  устойчивость:

,

 

,

а также на термическую устойчивость:

,

,

2704 > 17,2.

 

    Результаты выбора и  проверки трансформатора приведены  в таблице 14.

Таблица 14 выбор и проверка трансформатора тока

Данные ТПОЛ – 10	Расчетные данные
Uн = 10 кВ	Uн = 10 кВ
Iн = 800 А	Iн = 867А
iy = 128 кА	iy = 12,08 кА
Iit2∙t = 2704 кА2∙с	Вк = 17,2 кА2∙с
r2Н  = 0,4 Ом	r2р = 0,315 Ом

 

       Схема присоединения измерительных приборов к трансформаторам тока приведена на рисунке 10.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 10.   Схема присоединения измерительных приборов к трансформаторам тока

       По условиям проверки трансформатор тока марки ТПОЛ-10 проходит.

6.8.2 Выбор трансформатора тока ячейки секционирования

Максимальный  расчетный ток ячейки секционирования  составляет 433,52 А.

         Выбираем ближайший стандартный  трансформатор тока, встроенный  в ячейку секционирования ТПОЛ- 10 - 600/5-0,5/Р с двумя вторичными обмотками: для подключения измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока класса точности 0,5 - S₂ = 10 ВА (r₂ = 0,4 Ом), кратность электродинамической устойчивости, k_дин = 160, кратность термической устойчивости, k_Т = 65, t_т =1 с /9/.

        К вторичной обмотки подключается один амперметр, сопротивление которого меньше, чем r_2ном выбранного трансформатора. Поэтому проверку по вторичной нагрузке не производим.

       Проверка трансформатора тока  на электродинамическую устойчивость:

 

,

 

 

      Проверка на термическую устойчивость:

 

,

 

1521 > 10,08

Следовательно, выбранный трансформатор  тока проходит по всем параметрам.

6.8.3 Выбор трансформатора тока ячейки отходящих линий

Расчетный ток ячейки отходящих линий  составляет 59,6 А.

         Выбираем ближайший стандартный  трансформатор тока, встроенный  в ячейку отходящих линий  ТПЛ- 10К - 75/5-0,5/Р с двумя вторичными обмотками: для подключения измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока класса точности 0,5 - r₂ = 0,4 Ом, ток электродинамической устойчивости - i_дин = 74,5кА , ток термической устойчивости - I_Т =14,5 кА, t_Т = 4 с.

        К вторичной обмотки подключается такой же набор измерительных приборов, как и в ячейке ввода.  Поэтому проверку по вторичной нагрузке не производим.

Проверяем трансформатор тока на электродинамическую  устойчивость:

 

 

 

 

а также  на термическую устойчивость:

 

,

Следовательно, выбранный трансформатор  тока проходит по всем параметрам.

6.9 Выбор измерительного  трансформатора напряжения

 

          Произведем выбор и проверку измерительного трансформатора напряжения. В ячейке установлен ТН типа НАМИ– 10 – У2, схема соединения обмоток которого показана на рисунке 20, со следующими техническими данными:  S_2Н = 200 ВА, класс точности 0,5.