Проектирование понизительной подстанции электроснабжения общепромышленных потребителей. Разработка схемы главных электрических соединений

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты:

n_шу = U_ШУ / U_ПОДЗ

n_шу = 230 / 2,15 = 107 шт.

Выбор зарядно-подзарядного устройства аккумуляторной батареи

Расчётная мощность зарядно-подзарядного устройства

P_{расч ЗПУ}  = U_ЗАР · (I_{m зар} + I_ЦУ)

где U_ЗАР - напряжение заряда ЗПУ :

U_ЗАР = n_шв · 2,15 + 2;

U_ЗАР = 120 · 2,15 + 2 = 260 В;

P_{расч ЗПУ}  = 260 · (27+10) = 9620 Вт

Принимаем ЗПУ из [3]:  ВАЗП–380/260–40/80  с парметрами : U_ЗАР.Н = 260 В

                                                                                      I_Н = 80 А

                                                                                                    S_{ном ЗПУ} = 23 кВА

I_{НОМ  ЗПУ} ³ I_ЗАР + I_{ПОСТ  ;}

80 А > 27+10 = 37 А;

 4. Выбор трансформатора собственных нужд

Таблица 6

 Мощности подогрева выключателей и приводов.

Наименование	Требуемая мощность, кВт	Количество	Суммарная мощность, кВт
ВМТ - 220	15 + 5	3	60
ВВК - 35	0,8	7	5,6
ВГ - 10	0,8	9	7,2
Всего			72,8

Таблица 7

Мощности собственных нужд.

Наименование потребителей	PУ, кВт	КИ	КМ	PРАСЧ, кВт	QРАСЧ, квар
Мощность ламп рабочего освещения	26	0,7	1,0/0	18,2	0
Моторные нагрузки	23	0,6	0,8/0,75	13,8	10,35
Печи отопления и калорифер	80	0,7	1,0/0	56	0
ЗПУ	23	1	0,8/0,75	23	17,25
Всего	152			111	27,65

Велечины в таблице определяются:

P_РАСЧ = К_И · P_У

cos j = К_М

Q_РАСЧ = P_РАСЧ · tg j

Расчётная мощность собственных нужд определяется по формуле :

(S_СН)_РАСЧ = ;                            

(S_СН)_РАСЧ = = 184,286 кВА.

Расчётная мощность трансформатора собственных нужд

(S_ТСН)_РАСЧ = (0,8 ¸ 0,9) · (S_СН)_РАСЧ ;         

(S_ТСН)_РАСЧ = 0,85 · 184,28 = 156,64 кВА.

Принимаем из [2] трансформатор собственных нужд :

                                                                                                                                          Таблица 8 

ТМ 160/10

Pхх  , кВт	Pкз  , кВт	Iхх  %	Uвн  , в	Uнн  , в	uк   %	XТСН
0,54	2,65	2,4	10000	230	4,5	28,125

5. Выбор кабеля

Максимальным рабочим током кабеля будет максимальный рабочий ток вторичной обмотки ТСН

            Выбираем из [2] четырёхжильный кабель с бумажной пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке: F_жилs = 95 мм².

I_ДОП = 240 А.

I_ДОПå > I_{Р МАХ}  

240  > 231

Длину кабеля принимаем 100 м.

R_КЛ = 20,75

X_КЛ = 3,75

6. Результаты расчетов короткого замыкания

Таблица 9

Параметры короткого замыкания

	Uст ,кВ	Zрез*б	I" ,кА	iу(3) ,кА	S"кз,МВА	Iк(1) ,кА
К1	230	0,0667	3,763	9,58	1499	2,07
К2	38,5	0,5017	3,131	7,971	1993	-
К3	11	0,3317	16,58	42,2	301,5	-
К4	0,4	19,296	7,48	19,04	5,182	-

7. Выбор основного оборудования и токоведущих

элементов подстанции

7.1.Расчет максимальных рабочих токов подстанции

Рис.4. Расчётная схема максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции

Таблица 10

Максимальные рабочие токи основных присоединений подстанции

Наименование потребителя	Расчетная формула	Расчет	Макс. раб. ток, А
Питающий ввод I			I1 = 376.533
Ввод трансформатора 230 кВ			I2 = 94.133
Секц. перемычка 230 кВ	I3 = I1 - I2	I3 = 376,533 – 94,133	I3 = 282.4
Питающий ввод II	I4 = I3 – I2	I4 = 282,4 – 94,133	I4 = 188.266
Ввод  35 кВ			I5 = 585.152
Сборные шины  35 кВ			I6 = 351.091
Фидера  35 кВ			I7 = 46.812
Ввод  10 кВ			I8 = 1382
Сборные шины  10 кВ			I9 = 1237
Фидера  10 кВ			I10 = 109.971

В приведенных формулах :

K_пер = 1.5 –коэф. перегрузки трансформатора;

K_тр = 1.5 –коэф., учитывающий транзит энергии через шины подстанции;

K_рн = 0,6 –коэф распределения нагрузки по сборным шинам подстанции;

S_{ф 35} = 3000 кВА , S_{ф 10} = 2000 кВА – нагрузка района

S_тр = 25000 кВА – мощность трансформатора.

7.2.Расчёт теплового импульса

Для проверки электрических аппаратов и токоведущих элементов по термической устойчивости в режиме короткого замыкания необходимо определить величину теплового импульса для всех РУ :

В_к = (I")² · (В_*·t_к + Т_а)                                               

где I" – периодическая составляющая сверхпереходного тока ;

В_* = f(t_k) – относительное значение теплового импульса, для источников питания неограниченной мощности В_* = 1;

Т_а = 0,045с – постоянная времени цепи короткого замыкания;

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

t_з – время срабатывания основной защиты (исходные данные);

t_св = 0,1 с – полное время отключения выключателя.

Таблица 11

Расчёт теплового импульса

Наименование РУ	I", кА	tз, с	tк, с	В*	Вк, А2×с
ОРУ – 220 кВ	3,763	2,5	2,6	1	37,45 × 106
ОРУ – 35 кВ (вводы)	3,131	2	2,1	1	21,03 × 106
ОРУ – 35 кВ(фидеры)	3,131	1,5	1,6	1	16,13 × 106
ЗРУ – 10 кВ(вводы)	16,58	1,5	1,6	1	452,2 × 106
ЗРУ – 10 кВ(фидеры)	16,58	1,5	1,6	1	452,2 × 106

7.3. Выбор сборных шин

Для распределительных устройств, напряжением выше 20 кВ применяют гибкие шины из провода АС. Сборные шины РУ–10 кВ выполняются жёсткими алюминиевыми шинами.

Cборные шины по экономической плотности тока не проверяются. Гибкие шины и кабели по условию электродинамической стойкости не проверяются.

Выбор сборных шин и коротких кабельных вставок (к ТСН) производится по условиям длительного (номинального) режима работы и устойчивости в режиме короткого замыкания. Минимально допустимой сечение шины по условию допустимого нагрева в режиме к. з. определяется по формуле:

q_min =

½С½ принимается  в зависимости от материала шины, С_Al = 88 ;

Жесткие шины проверяются также по динамической стойкости:

   <    ,                                                                      

где  a – расстояние между изоляторами фаз;

W – момент сопротивления сечения шины;

l – расстояние между изоляторами;

[s] = 40 Мпа - допустимое механическое напряжения для алюминия.

Исходя из длительного тока примем для РУ-10кВ шины А-80х100, расположенных на изоляторах плашмя с расстояниями:

l = 1 м ;  a = 0,7 м ;

 м³.

   МПа

Таблица 12

 Выбор сечения сборных шин

Наименование РУ	Тип провода	Длительный режим		Проверка по режиму к.з.
		Iн ³ Iр max , А	qн , мм2	qн ³ qmin	[s] ³ sрасч
ОРУ – 220 кВ	АС – 95/16	330>287	95	95>69,55
ОРУ – 35 кВ	АС – 120/27	375>351	120	120>52,11
ЗРУ – 10 кВ	А – 100 х 10	1480>1237	1000	800>241,65	40³33,6

q_н  - сечение соответствующее номинальному току.

7.4. Выбор выключателей

Выбору подлежат выключатели для всех распредустройств и присоединений с учётом наиболее тяжёлого режима их работы. При выборе выключателей его паспортные параметры сравнивают с расчётными условиями работы.

Номинальное относительное содержание апериодической составляющей

i_НА =  · I_ОТК · B_НОМ

_, определяется для средних условий эксплуатации по кривым B_ном = f(t_м) в [4], где

t_М = t_{З МИН} + t_СВ = 0,01 + t_СВ

t_М – минимальное время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов выключателя;

t_св – собственное время отключения выключателя.

i_at =  · I" · .

Таблица 13

Выбор выключателей

РУ	Тип выключателя	Тип привода	Uн³ Uраб	IH³ IP MAX	Условия проверки				It2t³ Bк
					Iотк³ I²	iНА³ iat	IMAX³ I²	iMAX³ iУ
220 кВ	ВМТ-220	ППК-1800УХЛ1	220	1600³ 377	40³ 3,8	22,6³ 2	72³ 3,76	102³ 9,58	7500³ 37,4
35 кВ	ВВК-35	ШРНА	35	1000³ 585	20³ 3,1	11,14³ 1	36³ 3,1	51³ 7,97	1200³ 21
10 кВ	ВГ-10	ЭМ	10	2600³ 1382	31,5³ 16,6	7,7³ 5,23	72³ 16,6	102³ 42,2	4800³ 450

7.5. Выбор разъединителей

Выбор производится аналогично п. 7.4. за исключением проверки по отключающей способности.

Таблица 14

Выбор разъединителей

РУ	Тип разъединителя	Тип привода	Uн³Uраб	IH³IP MAX	Условия проверки
					I2× t ³Вк	IMAX³I²	IMAX³iУ
220 кВ	РНД-220/1000У1	ПРН-110У1	220	1000³377	4800³37	70³3,8	100³8,58
35 кВ	РНД-35/1000У1	ПРН-110У1	35	1000³585	2500³21	44,5³3,1	63³7,97
10 кВ	РВВ-III-10/2000У3	ПР-10	10	2000³1382	3969³450	60³16,6	85³42,2

7.6. Выбор трансформаторов тока

Выбор проверка трансформаторов тока производится по номинальному напряжению и максимальному рабочему току в номинальном режиме , ударному току и тепловому импульсу в режиме короткого замыкания.

Класс точности ТТ должен соответствовать его назначению: при питании приборов расчётного учёта энергии класс точности ТТ не должен быть ниже 0,5.

Таблица 15

Выбор трансформаторов тока

7.7. Выбор изоляторов

Гибкие шины РУ–220 кВ подвешиваются на гирляндах из 13-ти подвесных изоляторов ПС–11. Гибкие шины РУ–35 кВ – на  4-х изоляторах ПС–70.

Для РУ - 10кВ применяются опорные (ОНШ–10–5УХЛ) и проходные (ИП–10/2000–250УХЛ1) изоляторы, расчет которых производится по формулам:

-для опорных

  ;

где  – сила, действующая на изолятор.

 Н

 Н

-для проходных

 

 Н

2121250

7.8. Выбор разрядников

Для защиты оборудования от набегающих перенапряжении со стороны воздушных ЛЭП и коммутационных перенапряжении необходимо выбрать для каждого РУ тип вентильных разрядников и место их подключения.Выбираем из [2].

Таблица 16

Разрядники

7.9 Выбор трансформаторов напряжения

Выбор измерительных трансформаторов напряжения  производится по классу