Разработка электрической части районной подстанции, технико-экономическое обоснование развития электрических станций, электрических сетей и средств управления

оснащены комплексом как относительно простых, так и достаточно сложных релейных защит, обеспечивающих их эффективное функционирование.

7.  Выбор контрольно-измерительных приборов для               основных цепей схемы и источника оперативного тока

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного оборудования на электростанциях и подстанциях осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов.

В зависимости от характера объекта и структуры его управления объём контроля и место установки контрольно-измерительной аппаратуры могут быть различными. Приборы могут устанавливаться на главном щите управления (ГЩУ), блочном щите управления (БЩУ) и центральном щите (ЦЩУ) на электростанциях с блоками генератор-трансформатор и на местных щитах. В зависимости от особенностей режима работы даже на аналогичных присоединениях количество контрольно-измерительных приборов может быть различным.

7.1.  Выбор измерительных приборов

В соответствии с ПУЭ показывающие или реагирующие электроизмерительные приборы должны иметь класс точности не ниже 2.5 (счетчик не ниже 2, а для линий связей 10-110,220 кВ и выше – класс точности 0.5).

      Класс точности счетчиков реактивной энергии выбирают на одну ступень ниже класса точности  соответствующих  счетчиков  активной энергии. Для фиксирующих приборов  допускается  класс  точности 3. Амперметры подстанций, РУ могут иметь класс точности – 4.

Приборы, необходимые для установки на подстанции приведём ниже  в  виде таблицы 7.1.

   Таблица 7.1 Перечень контрольно-измерительных приборов на проектируемой подстанции

7.2.  Выбор трансформаторов тока

   Выбор  трансформаторов тока (ТА) производится  по  следующим условиям:

        1. По напряжению установки: Uуст < Uном;

        2. По току: I_раб.max < I_ном;

        3. По конструкции и классу точности;

        4. По динамической устойчивости:

                                                  ,                                                         (7.1)

          где  К_ЭД   - кратность динамической устойчивости по каталогу;

                 Iном - номинальный первичный ток ТА.

        5. По термической стойкости:

                                              ,                                                      (7.2)

          где  k_T – кратность термической стойкости по каталогу;

                  t_Т – время термической стойкости по каталогу;

                  В_к – тепловой импульс по расчёту.

        6. По вторичной нагрузке:

                                                           Z₂ < Z_{2 ном  ,}                                                                                     (7.3)

          где Z_{2 ном} – номинально допустимая нагрузка в выбранном классе точности;

                Z2   - вторичная нагрузка ТА.

Индуктивное сопротивление вторичных цепей невелико,  поэтому Z2 ~ r2, где:

                                                   r₂ = r_приб. + r_пров. + r_к.,                                                       (7.4)

          где  r_приб. - сопротивление приборов;

                  r_пров. - сопротивление измерительных проводов;

                  r_к.    - переходное сопротивление контактов;

Сопротивление приборов определяется по формуле:

                                                                                                                 (7.5)

          где  I_2ном - номинальный вторичный ток;

       S_приб.- мощность приборов.

Остальные сопротивления определяются следующим образом:

      r_к = 0,05 [Ом] - при малом количестве приборов;

      r_к = 0,1  [Ом] - при большом количестве приборов;

      r_пров. - зависит от длины и сечения соединительных проводов.

Расчет трансформаторов тока на стороне 110 кВ:

Проверку ТТ на данном напряжении по вторичной нагрузке проводить не будем. Выбор трансформаторов тока, как и остальных аппаратов, будем выполнять в табличной форме.

Таблица 7.2 Результаты выбора ТТ на 110 кВ (встроенных в трансформатор)

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ
= 404,18 А	Iном = 600 А
Iу = 9,771 кА	= 16,97 кА
B = 5,44 кА2×с	=675 кА2×с

Результатом выбора будет трансформатор тока (встроенный в силовой трансформатор): ТВТ110 – I – 600/5.

Таблица 7.3 Результаты выбора ТТ на линиях 110 кВ  

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ
= 404,18 А	Iном = 600 А
Iу = 9,771 кА	= 16,97 кА
B = 5,44 кА2×с	= 675 кА2×с

       Результатом выбора на стороне 110 кВ будет трансформатор тока типа: ТФЗМ  110Б – I.

Расчет трансформаторов тока на стороне 10 кВ:

Выбираем трансформатор тока типа: ТЛ 10 –I –У3

Таблица 7.4 Результаты выбора ТТ на 10 кВ (встроенных в трансформатор)

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ
= 2,223 кА	Iном = 3 кА
Iу = 56,65 кА	= 63,64 кА
B = 92,04 кА2×с	= 43200 кА2×с

Таблица 7.5 Приборы во вторичной цепи ТА

Наименование и тип прибора	Количество	Нагрузка фазы ВА
		Фаза А	Фаза В	Фаза С
Амперметр Э-377	1	0,1	0,1	0,1
Счетчик активной энергии  И-680	1	2,5	-	2,5
Счетчик реактивной энергии И-676	1	2,5	-	2,5
Ваттметр Д-335	1	0,5	-	0,5
Итого:		5,6	0,1	5,6

     Проверку по допустимой нагрузке производим для наиболее загруженного трансформатора.

Сопротивление приборов:

                                    ,Ом

Нагрузка (Z2) ТТ равна:

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности 0,5 = 0,8 Ом

Сопротивление контактов принимаем r_к = 0,1 (т.к. подключается более трёх приборов).

   Определяем допустимое сопротивление проводов:

Ом;

Сечение проводов:

  ,мм²

Принимаем контрольный кабель типа АКВРТ с тремя жилами сечением 6 мм².

Результатом выбора будет трансформатор тока (встроенный в силовой трансформатор): ТЛ 10 – I – У3.

Расчет трансформаторов тока на линиях 10 кВ:

Выбираем трансформатор тока типа: ТЛ 10 –I –У3

Таблица 7.4 Результаты выбора ТТ на 10 кВ к потребителям

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ
= 289 А	Iном = 400 А
Iпо	= 8,49 кА
Iу	= 64 кА2×с

Таблица 7.5 Приборы во вторичной цепи ТА

Наименование и тип прибора	Количество	Нагрузка фазы ВА
		Фаза А	Фаза В	Фаза С
Амперметр Э-377	1	0,1	0,1	0,1
Счетчик активной энергии  И-680	1	2,5	-	2,5
Счетчик реактивной энергии И-676	1	2,5	-	2,5
Итого:		5,1	0,1	5,1

     Проверку по допустимой нагрузке производим для наиболее загруженного трансформатора.

Сопротивление приборов:

                                    ,Ом

Нагрузка (Z2) ТТ равна:

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности 0,5 = 0,8 Ом

Сопротивление контактов принимаем r_к = 0,05 (т.к. подключается не более трёх приборов).

   Определяем допустимое сопротивление проводов:

Ом;

Сечение проводов:

  ,мм²

По условию механической прочности минимальное сечение для алюминиевых проводов равно 2,5 мм², поэтому принимаем сечение провода S = 2,5 мм .

  Принимаем контрольный кабель типа АКВРТ с тремя жилами сечением