Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. Расчет токов КЗ. Проектирование распределительных устройств

емкость аккумулятора СК-1 при длительности разряда t=2 часа.

Номер батареи по току кратковременного разряда (при допустимой кратности 46)

N ³ I_кр/ 46 = 263,25:46 = 5,72.

Итоговый номер батареи N=6.

Полное число последовательно включенных элементов батареи

n = U_ш.в./ U_п.з.= 258:2,15= 120, где  U_ш.в. – напряжение на шинах включения (258 В);

U_п.з. – напряжение аккумуляторного элемента при подзаряде (2,15 В).

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты,

 n_ш.у. = U_ш/ U_п.з.= 232:2,15= 108, где  U_ш – напряжение на шинах управления и защиты (232 В).

3.2. Зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ).

Расчетная мощность зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ)

Р_{расч.ЗПУ} = U_зар·(I_зар + I_{авар.осв}), Вт, где  I_зар – зарядный ток батареи, А (для СК-6  I_зар = 3,75·N = 3,75·6 = 22,5 А);    

U_зар – напряжение заряда ЗПУ (U_зар = n·2,15+(2¸3) = 120·2,15+2 = 260 В).

Р_{расч.ЗПУ} = 260·(22,5 + 12,73) = 9 160 Вт= 9,16 кВт.

Окончательно номинальные параметры ЗПУ должны удовлетворять следующим условиям:

I_н.ЗПУ = 80 А ³ I_зар + I_{авар.осв} = 41,75 А;        U_н.ЗПУ ³ U_зар = 260 В;

P_н.ЗПУ = 20,8 кВт ³ Р_{расч.ЗПУ} = 9,16 кВт.

Исходя из этих соображений в качестве ЗПУ был выбран выпрямительный зарядно-подзарядный агрегат ВАЗП-380/260-40/80.

3.3. Трансформатор собственных нужд (ТСН).

Параметры каждого потребителя собственных нужд определяются по формулам:

Р_расч = Р_у ·К_и, Вт;                    К_м=cosj;

Q_расч = Р_расч·tgj, вар;           tgj=, где   Р_у – установленная мощность потребителя, кВт;

К_и – коэффициент использования оборудования;

К_м – коэффициент мощности;

j – угол сдвига фазы между током в потребителе и напряжением на его зажимах.

Расчетная мощность собственных нужд

S_{расч.СН} = , кВА.

Расчетная мощность трансформатора собственных нужд (ТСН):

S_{расч.ТСН} = (0,8¸0,9)·S_{расч.СН}, кВА.

Результаты этого расчета приведены в таблице 2.

Для питания подогрева выключателей  и их приводов устанавливаются два дополнительных трансформатора необходимой мощности (один рабочий и один резервный). Мощность, необходимая для питания подогрева также приведена в таблице 2.

Таким образом

S_{расч.СН} = = 227,334 кВА;

S_{расч.ТСН} = 0,9·227,334 = 204,6005 кВА  (принимаю S_ном = 250 кВА);

а для подогрева приводов (определенная после выбора в 4 пункте типа выкл.):

 S_{расч.СН} = 114,8 кВА;

S_{расч.ТСН} = 0,9·114,8 = 103,32 кВА   (принимаю S_ном = 160 кВА).

Исходя из этого для питания собственных нужд подстанции выбраны два трансформатора собственных нужд типа ТМ-250/35-74У1, Y/Y_o-0 и два трансформатора подогрева  типа ТМ-160/35-74У1, Y/Y_o-.

Таблица 2: «Основные потребители собственных нужд».

Наименование потребителей	Ру, кВт	Ки	Км	Ррасч, кВт	Qрасч, квар
Рабочее        освещение Аварийное освещение Моторные       нагрузки Печи отопления и калорифер Потребители СЦБ Цепи управления защиты и сигнал Мощность ЗПУ (КПД = 0,9)	28 2,8 18 115 75 1,5 20,8	0,7 1,0 0,6 0,7 1,0 1,0 1,0	1,0 1,0 0,8 1,0 0,7 - 1,0	19,6 2,8 10,8 80,5 7,5 1,5 20,8	0 0 8,1 0 76,515 0 0
Всего	278	—	—	211	84,615
Подогрев         выключателей	114,8	1	1	114,8	0

                                                                                                                                

4. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

И ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДСТАНЦИИ

Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции производится на основании номинальных параметров оборудования [10]:

для питающих вводов подстанции

I_{p max} = К_тр · n  · S_нт /(·U_н), А;

для вводов силовых трансформаторов и для вывода кабеля СН

 I_{p max} = К_п · S_нт /(·U_н), А;

для сборных шин переменного тока

I_{p max} = К_п · К_рн  · S_нт /(·U_н), А;

для фидеров районной нагрузки

 I_{p max} = К_п · S_нф /(·U_н), А;

для тяговых фидеров (~I) I_{p max} = 8000¸1000 А.

В приведенных формулах К_тр = 1,5¸2  – коэффициент, учитывающий транзит энергии через шины подстанции; К_п  = 1,4¸1,5  – коэффициент перегрузки трансформатора, фидера (ГОСТ 1429-69); К_рн = 0,5¸0,7  – коэффициент распределения нагрузки по сборным шинам; S_нт, S_нф – номинальная мощность трансформатора, фидера; n – число трансформаторов, подключенных к сборным шинам; U_н – номинальное напряжение ступени, кВ.

Ввод 110 кВ:         

 I_{p max} = 1,5·2 ·25000 /(·115) = 393,648 А.

Аналогично ведется расчет остальных элементов. Результаты представлены в таблице 3.

Проверка по термической устойчивости в режиме короткого замыкания производится по величине теплового импульса

В_к = (I")² (В_* · t_к+Т_а), где I" – периодическая составляющая сверхпереходного тока;

В_* = f (t_к) – относительное значение теплового импульса (при S_ип Þ ¥: В_*=1);

Т_а = х_рез / (W · r_рез) – постоянная времени цели короткого замыкания;

t_к = t_з + t_в – время протекания тока короткого замыкания;

t_з – время срабатывания основной защиты;

t_в = 0,1¸0,15  – полное время отключения выключателя.

Так для РУ-110 кВ:

I"= 26,9916 кА;   В_* = 1;   Т_а = 0,03 с ;

t_к =2,5 + 0,1 = 2,6;    В_к = (26,9916)² (1·2,6+0,03)= 1916,077 кА²· с.

Таблица 3 

Максимальные рабочие токи основных присоединений подстанции

Наименование потребителя	Расчетная формула	Максимальный рабочий ток, А	Примечание
Питающий ввод 110 кВ Трансформатор Т1 (Т2): ввод 110 кВ ввод 35 кВ ввод 25 кВ Трансформатор Т3 (Т4): ввод 35 кВ ввод 10 кВ Трансформатор Т5 (Т6): ввод 25 кВ ввод 0,4 кВ Шины 110 кВ Шины 25 кВ Шины 35 кВ Шины 10 кВ Шины 0,4 кВ Фидер РН 35 кВ Фидер  27,5 кВ Фидер РН 10 кВ	(7) (8) (8) (8) (8) (8) (8) (8) (9) (9) (9) (9) (9) (10) - (10)	393,648 196,82 114,455 787,2958 79,179 277,128 7,873 541,266 275,554 787,296 580,237 277,128 541,266 29,692 900 69,282

Таблица 4

Расчет теплового импульса

Наименование РУ	I", А	tз, с	tк, с	В*	Вк, А2× с	Примечание
РУ-110 кВ РУ-27,5 кВ РУ-35 кВ РУ-10 кВ РУ-0,4 кВ	26,991 9,184 4,351 3,786 10,227	2,5 1,0 2,0 1,5 –	2,6 1,1 2,1 1,6 –	1 1 1 1 1	1916,07 98,6782 41,088 24,0808 5,23

Аналогично рассчитывается тепловой импульс для остальных РУ. Результаты расчета сведены в таблицу 4.

Для РУ выше 20 кВ – шины гибкие из провода АС; шины РУ-10 кВ – жесткие алюминиевые. Выбор сборных шин и коротких кабельных вставок производится по условиям длительного режима работы и устойчивости в режиме короткого замыкания. Результаты выбора приведены в таблице 5. Здесь q_н – сечение, соответствующее номинальному току шины (кабеля