Тяговые подстанции

 

 

 

 

б 

Х*б2

РУ-110 кВ

 

Х*б3

РУ-2х27,5 кВ

Х*бТС РУ-11 кВ 

 

₁ 

 

 

 

 

в 

Х*б1

 

РУ-11 кВ

а

Рисунок 5 Схема замещения до места к.з., упрощённая.

_X=

Определим суммарное  сопротивление ЛЭП 110 кВ (рис.5 а):

+ XJ X_s 2 _v     (0.454 + 0.091) • 0.077

X    =.

^ *б 2

+ X_{s 1} + X_s2 0.454 + 0.091 + 0.077

Параллельная  работа двух трансформаторов будет  определена как (рис.5 а): 

 

 

0.067

X    = 

X² 2 • X 

 

 

*бТ 

X

*бТ

2 

X *б 3 = ⁰⁶⁵⁶ = 0.328

*^б3      2

Суммарное базисное сопротивление до места  к.з. (рис.5 б):

X*₆₂ = X*_{6 2} + X*_{6 3} + X_66tc X*_ffi = 0.067 + 0.328 + 4.063 = 4.458

Найдём ток  короткого замыкания на шинах  РУ 11 кВ (рис.5 в)

I

_{^X*6L       V³ -U б ^X}

б     *б1

I⁽³⁾ =

¹   ту 

S б 

I⁽³⁾ =

^± К 

100

_{V3 10.5 • 4.458} 

= 1.233 кА = 1233 А

/' = 2.55• 1233= 3144 A

Определим ударный ток

\_у= 2.55 ^ l_K ⁽³ _у

3.4. Расчёт несимметричных токов  к.з.

Для РУ 11 кВ однофазное замыкание на землю согласно ПУЭ является ненормальным режимом и время работы ограничено двумя часами. Короткое замыкание двух фаз

I

¹ k 

2 • X 

 

*б1

100

I б =

I б =

^{V3 • и б}

5.499

5.499А

(2)

Ik   =

л/3 10.5

0.617 кА

2 • 4.458

3.5. Проверка высоковольтного выключателя  типа ВВСТ- ЗАН - 5

Технические характеристики ВВСТ - ЗАН - 5: 
Номинальное напряжение, ином 10 кВ;

Номинальный ток, 1ном 800 А;

Номинальный ток отключения, 1о.ном    13.1 кА;

Наибольший  пик тока к. з., 1д 32.8 кА;

Время протекания тока к. з., 1н. 3 с;

Время отключения, to 0.08 с;

Время горения дуги 0.015 с;

Ресурс, циклов В - 1;п - О 60 000;

Ресурс  по коммутационной стойкости    25.

3.6. Проверка на термическую стойкость.

Проверка высоковольтного  выключателя на термическую стойкость  производится по условию (1, 2.25):

Вк > Вн;

Где    Вк - расчётное значение теплового импульса;

Вн - нормируемое  значение теплового импульса. Определение  расчётного значения теплового импульса по формуле (1, 2.27):

Вк = 1²по'@откл + Та)

Где    1_по = 1_к = 13.1 кА - начальное значение периодической составляющей;

Та = 0.05 с- постоянная времени апериодической составляющей тока к.з.

to-пш = t₃ + tn - время, в течение которого проходит ток к.з.; Где    t₃ = 0,8 с- время действия защиты рассматриваемой цепи, ввод 11 кВ (1, т. 1.4);

t,, = 0,095 с- полное время отключения выключателя до погасания дуги. Для ввода 11 кВ:

Вк = 13.12(0.8 + 0.095 +0.05) = 308.9 кАч Определение номинального значения теплового импульса по формуле (1, 2,26):

Вк = lH2-tH

Где    to = toткл т.к. по условию tomtui<tmep Для ввода 11 кВ:

Вн = 13.12-3 = 514.8кА2 ч Проверка условия Вк < Вн ; 308.9 < 514.8 условие выполняется.

3.7. Проверка на электродинамическую стойкость.

Проверка высоковольтного  выключателя на электродинамическую  стойкость производится по

условию (1,(2,23)):

/у < /дин.

Где    /_У = 7,27 кА - расчётное значение ударного тока;

/дин = 32.8 кА- каталожное значение динамического тока короткого;

7.27кА<32.8 кА Проверка выключателя на включающую способность.

Проверка  на включающую способность по условию  включения эффективного номинального

тока (1,(2,35)).

1к  < 1нвкл,

Где    1к = 2,852 кА- расчётное значение тока короткого замыкания;

1нвкл = 13.1 кА- каталожное значение эффективного  номинального тока включения  выключателя.

2,852кА<13.1 кА.

Проверка  на включающую способность по условию  включения амплитудного номинального

тока (1,(2,35)):

1у  <1/нвкл,

Где    1у = 7.27 кА- расчетное значение ударного тока короткого замыкания (1у = 7,27кА).

1нвкл = 13.1 кА - каталожное значение номинального  тока включения (1нвкл = 50кА) 7,27кА < 13.1 кА.

3.8. Проверка выключателя на отключающую способность.

Проверка  на отключающую способность производится по условию отключения симметричного

тока(1,(2,32)):

1к < 1н откл

Где    1к = 2.852 кА - расчётное значение тока короткого замыкания;

1н  откл = 13.1 кА - каталожное значение  номинального тока отключения выключателя. 2,852кА < 13.1 кА

4. Выбор токоведущих  частей и электрической аппаратуры.

Токоведущие части и электрические аппараты выбираются по номинальным условиям длительного режима работы, а затем  проверяются по аварийному кратковременному режиму. При выборе электрической аппаратуре учитывается род установки, габариты, масса, удобство размещения и эксплуатации. Общие условия выбора аппаратуры по длительному режиму заключается в сравнении рабочего напряжения и максимального рабочего тока с его номинальным напряжением и током.

4.1. Определение рабочих токов

Определение 1_ртах для опорной подстанции определяется по выражению (1, 2.8).

.        = ^кпер' ^крн 1' ^(птп' ^нтп + ^транз)

^pmax'⁼ 4~зи_н

где    Кпер = 1,5 - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора;

п_тп = 2 - число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции;

Smn =16000 кВА- номинальная мощность понижающего трансформатора;

Крн1 = 0,6 - коэффициент распределения  нагрузки по шинам первичного напряжения;

^транз ^:= ^птп' ^sh.o + ^птп' ^SH.mp + ^птп' ^н.туп

Где Sm), Smp, Sнтуп - номинальные мощности понижающих трансформаторов отпаечной, транзитной и тупиковой подстанции соответственно (16000 кВА);

Ui = 110 кВ - номинальное напряжение.

8_тр_анз = 3 • 2 • 16000= 96000 • кВА

.        _ 1.50.6 • (2 16000 + 96000) _А

'p.max ~ г- _ммп - ⁶⁰⁵^^А

^н \f3110

Максимальный  рабочий ток понижающих трансформаторов  определяется по формуле (2.9).

K     ^ S

 

Для трансформатора ОРДНЖ - 16000 / 110 -76У1 На стороне 110 кВ:

_ 1.516000 _A

^н yj3110

- ^1516000 = 252A у/355

Для трансформатора ТМН - 1600/35

_^1.51600    _A

_{^p-^maX~ Г327.5 ~ ^{50 A}}

На  стороне 55 кВ:

'p.max ~

На стороне 11 кВ: 'p.max ~

- ¹⁵¹⁶⁰⁰ = 126 A

\[3и

Максимальный  рабочий ток для сборных шин  НН понижающих трансформаторов для  сборных шин 55 кВ

_ ^крн2 ^птп ^нтп

^pmax=    43u_H

Где    Ui = 55 кВ - номинальное напряжение;

Крн2 = 0,5 - коэффициент  неравномерности распределения  нагрузки по шинам вторичного напряжения.

Максимальный  рабочий ток фидера контактной сети подстанции переменного тока 55 кВ:

^lp.max 

05 2 • 16000 ^355 

= 168 • A

Для сборных  шин 11 кВ:

Максимальный рабочий ток не тяговых потребителей определяется по формуле (1, 11).

 

^lp.max ~ 

^кпр $фмах    1.3 400 у[3и_н        у[3и 

 

= 27.3 • A

Где    1пр = 1,3 - коэффициент перспективы развития потребителей;

S ф мах = 400 кВА - максимальная мощность одного фидера не тяговых потребителей. Таким образом, с учетом приведенных рекомендаций и исходных данных мы определили максимальные рабочие токи подстанции. По этим значениям мы выбираем коммутационные аппараты трансформаторы напряжения, токоведущие части и изоляторы, разрядники заданного РУ тяговой подстанции.

4.2. Выбор разъединителей

Разъединители предназначены для включения  и отключения под напряжением  участков электрической цепи при  отсутствии в них токов нагрузки.

Разъединителями допускается включать и отключать  ток холостого хода трансформаторов  и разрядный ток линий, токи нагрузки трансформаторов небольшой мощности, а также переключать электрические  цепи под током при наличии  замкнутой шунтирующей токоведущей части. Номинальное напряжение разъединителя, указываемое на его панели наивысшее из ряда номинальных напряжений, при котором разъединитель предназначен для длительной работы.

Номинальный ток разъединителя, указываемый  на его щитке ток, при котором разъединитель предназначен для длительной работы.

Устойчивость  разъединителя при сквозных токах - его способность выдерживать  во включенном положении воздействие  тока короткого замыкания.

Сквозной  предельный ток разъединителя - наибольший начальный ток КЗ , который разъединитель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих его исправной дальнейшей работе.

Амплитуда сквозного предельного тока - амплитудное  значение первого наибольшего полупериода  тока КЗ.

Начальное эффективное значение периодической составляющей сквозного предельного тока 1псс - среднеквадратичное значение этой составляющей за первый период с момента возникновения тока КЗ.

Предельный  ток термической устойчивости разъединителя 1пт - наибольшее среднеквадратичное значение тока КЗ за промежуток tar , выдерживаемое разъединителем без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Технические данные выбранных разъединителей приведены  в таб.1 Разъединители фидеров  контактной сети выбираем согласно методическим указаниям при максимальном рабочем токе фидера 400А.

Разъединители фидеров ДПР выбираем однотипным контактной сети

Название  оборудования	Тип оборудования	Номинальное напряжение,    кВ	Наибольшее  рабочее напряжение,    кВ	Номинальный ток, А	Амплитуда предельно сквозного тока КЗ,          кА	Наибольший  ток термической устойчивости,   кА	Время прохождения ТТУ главных ножей, сек.	Время прохождения ТТУ заземляющих  ножей , сек.	Масса без привода кг.
1                         2                  3456789         10
Разъединитель вводной (1рмах —2.52. А)	РНД(З)-110/2000	110	126	2000	100	40	3	2	220
Разъединитель вводной (1рмах —252 А)	РНД(З)-110/2000	110	126	2000	100	40	3	2	220

Таблица 1 Параметры разъединителей.

4.3. Выбор  измерительных трансформаторов.

Трансформаторы  тока предназначены для измерения  тока, питания цепей релейной защиты, а также для изоляции измерительных  приборов, реле и обслуживающего персонала  от высокого напряжения.

Трансформаторы  напряжения предназначены для питания  напряжением 100 В измерительных приборов, и цепей защиты, автоматики и сигнализации. В цепях защитных устройств применяются трансформаторы напряжения с дополнительной вторичной обмоткой.

Технические данные трансформаторов тока и трансформаторов  напряжения, выбранных в результате расчета приведены в таб .2

Таблица 2 Параметры трансформаторов  напряжения. 

Наименование  оборудования	Тип оборудования	Номинальное напряжение кВ	Номинальный первичный ток А	Ток термической устойчивости кА	динамической  устойчивости	,к о т й ы ч и  р о т В
Трансформатор напряжения	НКФ - 110 -57	110
Трансформатор тока вводных шин	ТФНД -110М	110	800	60	75	5

Типы  трансформаторов и токи взяты  из «Справочника по эксплуатации тяговых  подстанций и постов секционирования».

4.4. Выбор вентильных разрядников

Вентильные  разрядники предназначены для защиты от перенапряжения изоляции электрооборудования  и линий электропередачи переменного  тока.

Вентильный  разрядник - разрядник состоящий  из однократного или многократного  искрового промежутка, включенного последовательно с рабочим сопротивлением, имеющую нейтральную вольт - амперную характеристику. Разрядники комплектуются регистратором срабатывания.

Технические данные выбранных разрядников приведены  в таблице №3

Таблица 3 Параметры разрядников 

Наименование оборудования	Тип оборудования	Номинальное напряжение кВ	Напряжение  гашения кВ	Пробивное напряжени е кВ
Разрядник	РВТ-110	110	100	150 - 175

4.5. Выбор выключателей

Выбор токоведущих частей. для вводов подстанции и перемычки между вводами

АС - 400/22 1доп = 830 А для подключения понижающих трансформаторов