Анализ существующих схемотехнических решений на трансформаторных подстанциях. Нагрузки нетяговых потребителей

Следует рассматривать два режима: нормальный и аварийный. К потребителям в данном случае будут относиться: трансформаторные подстанции, линии автоблокировки и линии продольного электроснабжения.

Максимальный рабочий ток рассчитан через сумму номинальных мощностей трансформаторов, подключенных к линии, и определен по формуле ,А:

,                                        (4.5)

где   К_ПЕР – коэффициент перспективы развития потребителей;

К_РН – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на шинах 10 кВ.

SS_H – сумма номинальных мощностей трансформаторов и потребителей, подключенных к линиям автоблокировки и продольного электроснабжения. При расчете была использована схема узла Петрозаводск, изображенная на рис.4.2. Мощности трансформаторов указаны в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Мощности трансформаторов

№	Название объекта	Мощность трансформаторов, кВА	Суммарная        мощность, кВА
1	ТП№10	400+400	800
2	ПЭ Падозеро	1,25·4+250·3+63·5+10·3+4+40	1154
3	ПЭ Кондопога	250·2+10·5+100·7+40+4+25·2+63	1407
4	ТП№7	400	400

1) Рабочий ввод

В нормальном режиме от ТП-10 питаются: ПЭ Падозеро, ПЭ Кондопога – Петрозаводск I_раб равен:

107,5128(А);

При повреждении на РТП, ТП, ВЛ, КЛ дополнительно к ТП-10 может быть подключена: ТП№7  равен:

 127,1235(А).

Схема станции Томицы

Рис. 4.2

5.ВЫБОР ОБРУДОВАНИЯ

5.1. Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают :

по номинальному напряжению и номинальному току:

                                         U_{1 ном} ³ U_раб,                                          (5.1)

                                          I_{1 ном}  ³ I _{раб max} ,                                       (5.2)

где   U_1ном – номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, В:

I_1ном – номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А:

U_раб – напряжение в цепи, где установлен трансформатор тока, В:

I _{раб max} – рабочий ток в цепи, где установлен трансформатор тока по роду установки, конструкции и классу точности, А.

S_{2 ном} ³ S₂ ,                                           (5.3)

где     S_{2 ном}– номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, кВА.

S₂  - мощность, потребляемая приборами измерения и защиты, кВА.

Для определения S₂ составляется трехлинейная схема подключения к трансформаторам тока фидера районной нагрузки всех приборов .

Электроизмерительные приборы:

Амперметр М-344, S = 10 ВА;

Счетчик Р И-675, S = 2,5 ВА; 

Счетчик Q И-673, S = 2,5 ВА;

,                                         (5.4)

где    S_приб – потребляемая приборами мощность, кВА:

I₂ – ток вторичной цепи, равный 5 (А);

r_к – переходное сопротивление контактов, равное 0,1 (Ом);

,                                             (5.5)

r_пр – сопротивление соединительных проводов.

– удельное сопротивление материала провода, равное

= Ом·м

– сечение проводов и жил кабеля, равное м².

где      l_расч – определен по формуле:

                                                (5.6)

где l – длина проводов,

Выбирается трансформатор: ТЛК-10 .

Его параметры:

I_1н = 200 А; U_1н = 10 кB; S_2ном = 50 (BA).

Проверка:

на электродинамическую устойчивость при к.з., кА:

,                                          (5.7)

где к_д – коэффициент динамической устойчивости;

 (кА)

на термическую устойчивость при к.з., кА:

,                                               (5.8)

где к_т – коэффициент термической устойчивости;

       t_т – время термической стойкости;

5.2. Выбор трансформаторов напряжения

Выбор трансформаторов напряжения производится по номинальному напряжению, по конструкции (однофазная, трехфазная, трехстержневые и пр.) и проверяется по классу точности по условию:

S_2номS₂,                                            (5.9)

,                                    (5.10)

где (åР_приб)²+(åQ_приб) ² – суммарная мощность всех приборов, подключенных к трансформатору напряжения наиболее загруженной фазы.

Для РУ – 10 кВ выбирается трансформатор ЗНОЛ 06 – 10 У3.

Его параметры:

U_н = 10 kB; U_н1 = 10 kB; U_н2 = 0,1 kB; S_2н = 50 BA.

Электроизмерительные приборы:

Вольтметр Э-335, Q = 0;

Счетчик Р И-675, Q = 14,5 Вар;

Счетчик Q И-673, Q = 14,5 Вар;

(ВА);

(ВА).

5.3. Выбор разъединителей

Разъединители для РУ – 10кВ выбраны по условиям:

                                   U_ном ³ U_раб,                                                 (5.11)

                                          I_ном  ³ I _{р max} ,                                                (5.12)

Проверка разъединителей производится по условиям:

                                         ,                                                   (5.13)

                                          i_скв ³ i_у                                               (5.14)

где i_скв – амплитудное значение предельного сквозного тока разъединителя, кА;

I_т – ток термической стойкости, кА2;

t_т – время термической стойкости, C.

Для РУ –10 кВ выбраны разъединители типа РВ – 10 / 400 У3.

Разъединитель выбран по формуле (5.11 – 5.12)

I _ном = 400 А ³ I _{р max} = 153 (А).

U _ном = U_раб = 10 кВ.

Проверка на термическую и динамическую стойкость произведена по формулам (5.13 – 5.14):

кА².с

i_скв =41 кА ³ i_у =17,99 кА.

то есть разъединители данного типа подходят для установки в РУ – 10 кВ.

5.4. Выбор выключателей

Выключатели выбраны по роду установки, номинальному напряжению и току:

                                   U_ном ³ U_раб,                                                 (5.15)

                                          I_ном  ³ I _{р max} ,                                                (5.16)

Надежная работа при к.з. проверяется:

на электродинамическую устойчивость

                                          i_скв ³ i_у                                               (5.17)

на термическую устойчивость

,                                                (5.18)

на отключающую способность

                                         (5.19)

Для РУ – 10 кВ выбран вакуумный выключатель типа BB/TEL – 10.

Его параметры:

U_ном=10 кB;

I_ном=630 A;

I_{ном.откл.}=20 кA;

t _откл.=0,025 c;

i _скв=52 kA;

I _т=20 kA;

t _т =3 c.

Проверка выключателя:

на электродинамическую устойчивость

i _скв=52 kA > i_у = 17,99 (кА);

на термическую устойчивость

(кА².с)

на отключающую способность

(кА).

5.5. Выбор шин 10 кВ

Условия выбора:

I _доп  ³ I _р.max ,                                               (5.20)

где I _доп – допустимый ток для шины данного сечения и материала, А:

I _{р max} – максимальный длительный ток нагрузки, А.

Выбирается допустимый ток для кабеля марки АСБ-95,   I_доп=260 A.

Условия по длительному допускаемому току выполняется.

Минимальное термически стойкое сечение:

q ³ q_min,                                                        (5.21)

где q – выбранное сечение, мм².

где В_к – тепловой импульс к.з., кА².с.

где Т_а – постоянная времени отключения цепи, для подстанции Т_а=0,005 с;

t_откл= t_ов + t_рз – полное время отключения выключателя, t_откл=1,16 c;

c – функция, зависящая от перегрева, с=90 А².с/мм²;

(кА².с);

, (мм²);

q = 95 мм² ³ q_min = 84,6 (мм²).

Окончательно для ввода в РУ – 10 кВ выбран кабель марки АСБ-95.

Сборные шины РУ – 10 кВ выполняются из алюминия прямоугольного сечения.

Выбраны жесткие шины, одна полоса на каждую фазу, размерами