Разработка схемы электроснабжения фермы

Двухобмоточный трансформатор представляется упрощённой схемой замещения, состоящей из одного сопротивления z_T (Ом), которое определяется по выражению [1, стр.133]:

,                                                  (3.22)

            где  U – междуфазное напряжение трансформатора на стороне, к  которой приводится его сопротивление, кВ;

S_ном.ТМ – номинальная мощность трансформатора, МВА.

U_K – напряжение к.з. трансформатора, %;

r_S - суммарное сопротивление, мОм;

r_T – активное сопротивление трансформатора, мОм;

 ,                                                     (3.23)

               где Р_к – потери к.з. трансформатора.

Схема сети и схема замещения представлена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема сети и схема замещения.

Определение параметров схемы замещения.

Сопротивление трансформаторов рассчитываем по формулам  (3.21),(3.22), (3.25):

По [3], табл. 3.5. для трансформатора ТРДН - 40000/110/10: Р_{К 1}=170 кВт,

u_K1 = 10,5 %.

, Ом

, Ом

, Ом

По п. 3. R_л = 2,087 Ом. , Х_л = 0,977Ом.

      ,Ом

По [3], табл. 3.3. для трансформатора ТМ -630/10/0,4:  u_K2 = 5,5 %,

Р_К2=7,3 кВт.

, Ом

, Ом

,Ом

Расчет токов к.з. для точки К1

Ток трехфазного к.з. определяем по формуле (3.20) :

, мОм

кА

Т.к. сеть 10 кВ. работает с изолированной нейтралью - однофазное замыкание для неё не является коротким, поэтому расчет не проводим.

Расчет токов к.з. для точки К2

Ток трехфазного к.з. определяем по формуле (3.20):

, мОм

, кА

Ток однофазного к.з. определяется по формуле (3.25):

, кА

3.3.2 Выбор электрических аппаратов трансформаторной

подстанции на стороне 10 кВ

Выбор выключателя

      Выбор выключателей производим по следующим параметрам:

1. По напряжению электроустановки

U_уст < U_ном ,                                                       (3.27)

2. По рабочему току:

I_раб.н < I_ном ,                                                      (3.28)

          где Uном, Iном - паспортные(каталожные) параметры выключателя;

3. Проверка  на электродинамическую  стойкость  выполняется  по следующим

          условиям:

I_no < I_дин ,   i_У < I_mдин ,                                                (3.29)

         где I_no и i_У - расчетные значения периодической составляющей  тока к.з. и  ударного тока в цепи, для которой выбирается выключатель;

               Iдин,Imдин - действующее  и  амплитудное  значение предельного и

 сквозного тока к.з. (каталожные параметры  выключателя).

4. Выбрав выключатель по рассмотренным параметрам, его проверяют на способность отключения апериодической составляющей токов к.з.:

b < b_{ном ;}                                                                                                (3.30)

     Для определения b определяют апериодический ток:

                                                      (3.31)

       где t - время отключения выключателя;

t = t_ЗMIN + t_с.в   ,                                                      (3.32)

            где  t_ЗMIN - минимальное время действия релейной защиты, принимается  равным 0.01 c.

t_с.в.- собственное время отключения выключателя;

                   Та - постоянная времени затухания.  Величину  Та  и значение ударного  коэффициента можно определить  по табл. 3.8  [6].

Затем определяют возможность отключения апериодической составляющей  тока к.з. , для чего определяют процент содержания i_at   в токе к.з.:

                                                           (3.33)

 Выключатель отключает апериодическую составляющую при выполнении условия (3.28).

    5. На термическую стойкость выключатель проверяют по условию:

b£b_K ,                                                                (3.34)

        где b_К – значение импульса квадратичного тока, гарантированное заводом

                      изготовителем, определяется по формуле:

                                                           (3.35)

              где I_T – термический ток предельной стойкости;

t_T – допустимое время действия термического тока предельной

                           стойкости;

I_T  и t_T – справочные данные;

β – расчетный  импульс квадратичного тока к.з., определяется по формуле:

                                                 (3.36)

             где t_откл – время отключения к.з.:

t_откл=t_рз+t_вык ,                                                    (3.37)

                   где t_рз – время действия релейной защиты;

t_вык - собственное время отключения выключателя(из каталожных  данных);

      Расчетным видом к.з для проверки на электродинамическую  и  термическую  стойкость является трехфазное к.з..    

        Разъединители, отделители и выключатели нагрузки  выбираются по номинальному напряжению Uном, номинальному длительному току Iном, а в режиме  к.з. проверяются  на термическую и электродинамическую стойкость.

Например: порядок выбора рассмотрим на примере выключателя Q.

   1. Определяем рабочий ток для выключателей Q:

 А

 Исходя из этого по таблице 5.1 [3] принимаем выключатель типа ВММ-10-320-10Т3 с I_ном=320 А и U_max.раб.=12 кВ

I_раб = 92,4 А < I_ном = 320 А

U_ном = 10 кВ < U_max.раб. = 12 кВ

Условия (3.27) и (3.28) выполняются.

2. Проверка на динамическую стойкость:

  Каталожные данные выключателя:  I_no.ном=10, кА ; i_у.ном.=25,5, кА

 Расчетные данные: I_no=I⁽³⁾_{K 1}=5,29 кА ;

, кА

где k_y – ударный коэффициент, принимаем равным 1,8;

I_no.ном> I_no; i_у.ном> i_у

Следовательно, условие (3.29) выполняются.

3.   Проверка на способность отключения апериодической составляющей токов   

     к.з.: tс.в =0,105 ([3], табл. 5.1), Т_а=0,02  ([6], табл. 3.8)

  Определяем апериодический ток:

кА

 Время отключения выключателя;

t = t_ЗMIN + tс.в = 0,01+0,105 = 0,115 с

 4.  Определяем процент содержания i_at   в токе к.з.:

5. Проверка на термическую стойкость:

Значение импульса квадратичного тока, гарантированное заводом  изготовителем, определяется по формуле (3.36): t_T = 3 с ([3], табл. 5.1).

 кА²

 Расчетный  импульс квадратичного тока к.з., определяется по формуле:

 кА²

     Время отключения к.з.:

t_откл=t_рз+t_вык =0,01+0,105=0,115,с

Условие (3.34) выполняется.

Следовательно, окончательно принимаем выключатель: ВММ-10-320-10Т3

Выбор выключателей нагрузки и разъединителей

Выключатели нагрузки и разъединители выбираем аналогично. Результаты выбора сведены в табл. 3.16.

      Таблица 3.16.

Выбор выключателей нагрузки  10 кВ

Расчетные параметры сети	Каталожные данные выключателя*	Условия выбора
Uуст=10 кВ	Uном=12 кВ	Uуст<Uном
Iраб=123,5 А	Iном=400 А	Iраб<Iном
Ino=5,29кА	IТ=10 кА	Ino<IТ
iу=9,522кА	Iдин=25 кА	iу<Iдин
Выбран выключатель типа: ВНП-10/400-10зУ3

    Примечание: * - по[3], табл. 5.3.

      Таблица 3.17.

Результаты выбора разъединителей 10 кВ

Расчетные параметры сети	Каталожные данные разъединителя*	Условия выбора
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ	Uуст<Uном
Iраб = 123,5 А	Iном=0,4 кА	Iраб<Iном
Ino=5,29 кА	IТ = 10 кА	Ino<IТ
iу=9,522 кА	Iмах = 25 кА	iу<Iмах
Выбираем разъединитель типа: РНДЗ-10/320Т1

Примечание: * - по[3], табл. 5.5.

Выбор разрядников

По[3], табл. 5.20. по напряжению установки выбираем разрядник типа РВО – 10У1.

Выбор предохранителей

Выбор предохранителей производится:

     - по напряжению установки:                          Uуст < Uном;   

     - по току:                                              Iнорм. < Iном., Imax < Iном;

     - по конструкции и роду установки;

     - по току отключения:                                   Ino < Iоткл.ном.;

         где Iоткл.ном. - предельный отключаемый ток.

Расчетный ток нагрузки:

,А

,А

       Напряжение установки: U=10 кВ

      По [3], табл. 5.4. выбираем предохранитель типа:

ПКТ164-10-200-31,5У3 для ТП-1

I_р = 184,74 А < I_ном = 200 А

I_no = 5,29 кА < I_откл = 31,5 кА

ПКТ102-10-5100-40У3 для ТП-2

I_р = 94,2 А < I_ном = 100 А

I_no = 5,29 кА < I_откл = 40 кА

      Следовательно, выбранный предохранитель соответствует условиям выбора.

3.3.3. Выбор электрических аппаратов трансформаторной

подстанции на стороне 0,4 кВ

Выбор трансформаторов тока

Выбор  трансформаторов тока производится  по  следующим условиям:

        - по напряжению установки:              U_уст < U_ном;

        - по току:                                               I_раб.max < I_ном;

        - по конструкции и классу точности;

Максимальный рабочий ток будет равен:

, А

,  А

Т.к. трансформаторы тока в схеме служат для подключения приборов учёта, их класс точности должен быть не выше 0,5. Исходя из этого по [3], табл.6.9    Выбираем для обеих подстанций трансформатор тока типа  ТК – 0,4  с I_ном=1500 А, и классом точности 0,5.

3.3.4  Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических сетей при коротких замыканиях или ненормальных режимах работы; электрической сети, а также для отключения и включения токов нагрузки.

     Данные по выбору автоматов на ТП сведены в табл.3.18. Данные автоматы устанавливаются на каждой системе шин (в данном варианте