Электрическая часть подстанций систем электроснабжения

Выключатели выбираем по допустимому  уровню напряжения (по уровню изоляции), по длительному нагреву максимальным рабочим током и проверяем по отключающей способности на динамическую и термическую устойчивость токам к. з.

1). Выбор по допустимому  уровню напряжения (по уровню изоляции)

 

 

где U_уст - номинальное напряжение проектируемой установки

U_н - номинальное (каталожное) напряжение выбираемого выключателя.

2). Выбор по длительному  нагреву максимальным рабочим  током

 

 

где I_{раб. max} - максимально возможный рабочий ток выключателя;

I_н - номинальный (каталожный) ток выбираемого выключателя.

3). Проверка по отключающей  способности:

Так как наиболее тяжелым  режимом отключения является отключение к. з., проверка проводится по:

 

 

где I_{п. о} - начальное значение периодической составляющей тока к. з.;

I_{откл. н} - номинальный (каталожный) ток отключения проверяемого выключателя.

4). Проверка на электродинамическую  устойчивость токам к. з необходима для проверки выключателя на механическую прочность в режиме к. з.:

 

 

где i_у - ударный ток режима к. з;

i_{пр. с} - каталожное значение предельного сквозного тока выбираемого выключателя.

5). Проверка на термическую  устойчивость (тепловой импульс тока к. з.):

 

,

 

где В_{к. рас -} расчетное значение теплового импульса в период к. з.;

 

В_{к. рас.} =I²_{п. о. (}t_откл. +T_а), кА²с

 

t_откл. = t_{р. з}+ t_{о. в} - длительность к. з.;

t_{р. з}=0,06 с - время действия релейной защиты;

t_{о. в}=0,04 с - время отключения выключателя;

 

t_откл. = t_{р. з}+ t_{о. в}=0,06+0,04=0,1 с

 

T_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. з.

В_{к. н}=I²_тt_т - номинальное значение теплового импульса выбираемого выключателя;

I_т, t_т - номинальные значения тока и времени термической стойкости выключателя.

Для примера показываем выбор  выключателя для ОРУ-110 кВ с А - выбираем элегазовый баковый выключатель ВГБ-110У1 для наружной установки (табл.5.19 стр. 194 [5])

 

1.

2.

3.

4. .

5.

 

Все условия выполнены. Результаты расчета и выбора всех выключателей сведены в табл.3.6.1.1:

 

                                                                                                  Таблица 3.6.1.1

Расчетные величины		Каталожные данные выключателя			Условия выбора
1		2			3
Для ОРУ - 110 кВ типа ВГБ-110У1
Uуст, кВ	110	Uн, кВ		110
Iраб. max, А	118	Iн, А		2000
Iп. о, кА	1,59	Iоткл. н, кА		20
iу, кА	3,61	iпр. с, кА		102
Вк. рас., кА2с	0,129	Вкн, кА2с		4800
Для ЗРУ1 - 6 кВ типа МГГ-10-4000-45У3 - маломасляный (для ввода) - табл.5.1 стр.230 [3]
1			2			3
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	1440	Iн, А		4000
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		45
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		120
Вк. рас., кА2с	5,942* (0,1+ 0,06) =5,6	Вкн, кА2с		452*4=8100
Для ЗРУ - 6 кВ типа ВВЭ-М-10-31,5У3 - вакуумный (для  ввода) - табл.5.23 стр. 199 [5]
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	1070	Iн, А		2500
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		31,5
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		81
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с		31,52*3=2977
Для ЗРУ1 - 6 кВ типа ВВЭ-М-10-31,5У3 - секционный
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	870	Iн, А		2500
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		31,5
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		81
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с		2977
Для ЗРУ2 - 6 кВ типа ВВЭ-М-10-20У3 - секционный
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	640	Iн, А		1600
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		20
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		51
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с		202*3=1200
Для ЗРУ1 - 6 кВ типа ВВЭ-М-10-2-У3 - фидерный
1			2			3
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	289	Iн, А		1000
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		20
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		51
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с		1200
Для ЗРУ2 - 6 кВ типа ВВЭ-М-10-20У3 - фидерный
Uуст, кВ	6	Uн, кВ		10
Iраб. max, А	214	Iн, А		630
Iп. о, кА	5,94	Iоткл. н, кА		20
iу, кА	14,4	iпр. с, кА		51
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с		1200

 

3.6.2 Выбор разъединителей

Выбор разъединителей производим так же, как и выключателей, но без проверок на отключающую способность, так как они не предназначаются  для отключения цепей, находящихся  под током.

Выбор и проверка разъединителей:

 

                                                                                                 Таблица 3.6.2.1

Расчетные величины		Каталожные данные разъединителя		Условия выбора
Для ОРУ - 110 кВ типа РНДз2 - 110/1000У1 (с двумя заземляющими ножами) - табл.5.5 стр.271 [3]
Uуст, кВ	110	Uн, кВ	110
Iраб. max, А	118	Iн, А	1000
iу, кА	3,61	iпр. с, кА	80
Вк. рас., кА2с	0,129	Вкн, кА2с	31,52*4=3969

 

Для РУНН выбор разъединителей не производим, так как оно выполнено  в виде ЗРУ. В нем установлены  комплектные распределительные  устройства.

Тип КРУ для выключателей МГГ10-РУ-10-5000, для выключателей типа ВВЭ-М-10 - К104М (табл.5.21 стр. 197 [5]).

 

3.6.3 Выбор средств ограничения тока короткого замыкания

В сетях 6 кВ токи к. з. значительно влияют на электродинамическую и термическую устойчивость, поэтому при выборе главной схемы электрических соединений предусматриваются меры по ограничению токов к. з. до величины, позволяющей применить экономически выгодные аппараты и сечения токоведущих частей. Одним из основных мероприятий по ограничению токов к. з. является использование раздельной работы секций шин трансформаторной подстанции (в данном проекте это выполняется) при наличии средств подстанционной автоматики (АВР на секционном выключателе) наличие АВР на проектируемой подстанции имеется.

Другим мероприятием по ограничению  токов к. з. является использование линейных реакторов - в проектируемой подстанции токи к. з. имеют, значения не требующие установки реакторов.

 

 

3.6.4 Выбор измерительных трансформаторов

Трансформаторы тока выбираем по уровню допустимого напряжения, нагреву рабочим током и по требуемому классу точности, проверяем  по электродинамической и термической  стойкости токам к. з.

Номинальный ток ТА должен быть как можно ближе к рабочему, т.к. недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

Выбираем ТА по классу точности: принимаем класс точности ТА - 0,5 (для подключения счетчиков);

Номинальный вторичный ток  ТА I₂=5 А;

Необходимо выполнение условия:

 

,

 

где Z₂ - вторичная (расчетная) нагрузка ТА. Z_2н @ R₂, т.к. индуктивное сопротивление токовых цепей мало;

Z_2н - номинальная (каталожная) нагрузка ТА в требуемом классе точности.

где R_приб, S_приб - сопротивление и мощность, потребляемые измерительными приборами;

R_конт - сопротивление контактов вторичной цепи ТА, R_конт=0,05 Ом;

                                                                                                Таблица 3.6.4.1

Наименование прибора	Тип прибора	Нагрузка  ТА от приборов (Sприб)
		фаза А	фаза В	фаза С
Амперметр Счетчик активной мощности Счетчик реактивной мощности Реле тока ИТОГО:	Э-350 СЭТ-4ТМ02 СЭТ-4ТМ02 РСТ-11	0,5 0,05 2,6 0,5 1,1	0,5 0,05 0,1 0,5 1,0	0,5 0,05 2,6 0,5 1,1

 

Определяем R_приб по наиболее загруженной фазе

 

 Ом

 

Сопротивление монтажных  проводов (R_пров) вторичных цепей ТА:

 

 

=3 -расчетная длина проводов, зависит от количества приборов и схемы их соединения (рис.3.6.4.1);

=60-80 м для РУ 110 кВ, =3·60=210 м;

 

Рис.3.6.4.1 Схема соединения приборов

 

q=6 мм²-площадь сечения;

r = 0,0283 Ом·мм²/м - удельное сопротивление алюминиевого провода;

 

 Ом

Вторичная расчетная нагрузка:

 

 Ом

 

Результаты выбора ТА для  РУВН сведены в таблицу 3.6.4.2.

 

                                                                                                 Таблица 3.6.4.2

Расчетные величины		Каталожные  данные трансформатора тока ТФЗМ-110Б-IУ1		Условия выбора
Uуст, кВ	110	Uн, кВ	110
Iраб. max, А	118	Iн, А	300
Z2, Ом	1,084	Z2ном, Ом	1,2
iу, кА	3,61	iпр. с, кА	62
Вк. рас., кА2с	0,129	Вкн, кА2с	122*3=432

 

Результаты выбора ТА для  РУНН сведены в таблицу 3.6.4.3

 

                                                                                                 Таблица 3.6.4.3

Расчетные величины		Каталожные  данные вводного трансформатора тока		Условия выбора
1		2		3
Для ЗРУ1 - 6 кВ типа ТШЛК-10У3 (для ввода) - табл.5.9 стр.298 [3]
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
Iраб. max, А	1440	Iн, А	4000
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	1,2
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	100
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	352*3=3675
Для ЗРУ2 - 6кВ типа ТЛ10-IУ3; 3000/5А - (для ввода) табл.5,9 стр.296 [3]
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
1		2		3
Iраб. max, А	1070	Iн, А	3000
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	0,8
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	128
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	4800
Для ЗРУ1 - 6кВ типа ТЛ10-IУ3, 2000/5А - для секционной ячейки
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
Iраб. max, А	870	Iн, А	2000
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	0,8
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	128
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	4800
Для ЗРУ2 - 6кВ типа ТЛ10-IУ3, 1500/5А - для секционной ячейки
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
Iраб. max, А	640	Iн, А	1500
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	0,8
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	128
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	4800
Для ЗРУ1 - 6кВ типа ТЛ10-IУ3, 800/5А - для фидера
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
Iраб. max, А	289	Iн, А	800
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	0,4
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	128
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	4800
Для ЗРУ2 - 6кВ типа ТЛ10-IУ3, 600/5А - для фидера
1		2		3
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	10
Iраб. max, А	214	Iн, А	600
Z2, Ом	0, 194	Z2ном, Ом	0,4
iу, кА	14,4	iпр. с, кА	128
Вк. рас., кА2с	5,6	Вкн, кА2с	4800

 

Трансформаторы напряжения выбираем по следующим параметрам:

;

конструкции и схеме соединения обмоток;

 

классу точности

,

где S_2н - номинальная мощность в выбранном классе точности.

Принимаем класс точности 0,5.

 

.

 

Подсчет S_2S производим в табличной форме (табл.3.6.3.5).

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Таблица 3.6.4.4

Прибор	Тип прибора	Мощность потребляе- мая 1 катушкой	Число катушек	cosj	sinj	Число приборов	Суммарная потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, В×Ар
Вольтметр Счетчик активной реактивной энергии Реле напряжения ИТОГО	Э-350 СЭТ.4ТМ.02 РН-51	2,0 0,5 1,0	1 2 1	1 0,9 1	0 0,436 0	1 2 1	2,0 2,0 1,0 5	0 0,872 0 0,872

 

Результаты выбора трансформаторов  напряжения сведены в таблицу:

 

                                                                                                  Таблица 3.6.4.5

Расчетные величины		Каталожные данные трансформатора напряжения		Условия выбора
Для ОРУ - 110 кВ типа НКФ-110-83У1 - табл.5.13 стр.336 [3]
Uуст, кВ	110	Uн, кВ	110
, ВА	5.1	, ВА	400
Для ЗРУ - 6 кВ типа ЗНОЛ.06-6У1 - табл.5.13 стр.330 [3]
Uуст, кВ	6	Uн, кВ	6
, ВА	5,1	, ВА	50

3.6.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

Состав потребителей собственных  нужд (с. н.) зависит от типа подстанции, электрооборудования, мощности силовых трансформаторов.

Потребителями с. н. подстанций являются электродвигатели обдува трансформаторов, обогреватели приводов отделителей  и короткозамыкателей, шкафов КРУН, а также освещение.

На проектируемой двухтрансформаторной подстанции устанавливается два трансформатора с. н. (Т_{с. н.)}.