Выбор высоковольтного электрооборудования подстанции и проверка его на действие токов к.з.

Проектом предусмотрена установка РУ на высокой стороне трансформатора из общепромышленных ячеек типа КМ – 1

Токоведущие части (шины, кабели), изоляторы и аппараты всех видов (выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы) необходимо проверять на соответствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.

2.7.1 Выбор и проверка шин на высокой стороне силового трансформатора.

Шины предназначены для связи электрических аппаратов,

установленных на подстанции, – это неизолированные проводники различного профиля и сечения, обладающие большой пропускной способностью по току.

Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению,

условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.

2.7.1.1 Выбор шин по расчетному току.

I _расч. = (27) [13]

I _расч. = = 54 А

По [9. c. 395] принимаем к установке алюминиевой шины с размерами 60 х 8 (мм). Выбор данного сечения шин сделан из расчета того, что минимальный номинальный ток шин ячеек КМ – 1 составляет 1000 А. Параметры шины сводим в таблицу 9.

Таблица 9

Размеры, мм	F, мм^2	I доп . А	h, мм	b, мм
60 х 8

2.7.1.2 Проверка шин на термическую устойчивость к току короткого

замыкания. Минимальное сечение шин определяется по формуле:

F_мин = (28) [1]

где: t_пр – приведенное время короткого замыкания

С – коэффициент термической устойчивости, С = 88 –для алюминиевых шин.

F_мин = = 22,3 мм² (29 [1]

480 мм² > 22,3 мм²,следовательно шины термически устойчивы.

2.7.1.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость.

Определяем расчетное напряжение в металле шин по формуле:

σ_расч. = (30) [1]

где: l – расстояние между опорными изоляторами, см (l = 75 cм для

ячейки КМ - 1)

а – расстояние между осями смежных фаз, см (а = 25 см для

ячейки КМ - 1)

W – момент сопротивления металла шин, см³.

W = при установке шин плашмя

W = = 4,8 см³ (31) [1]

σ_расч = = 0,38 МПа

Так как σ_доп = 65 МПа (для алюминия), то шины с

σ_расч = 0,38 МПа динамически устойчивы

2.7.2 Выбор опорных изоляторов (на высокой стороне трансформатора).

Изоляторы предназначены для крепления проводов и шинных конструкций и для изоляции токоведущих частей от заземленных частей.

Допускаемая нагрузка на головку изолятора:

F_доп = 0,6 F_разр

где F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб

Определим электродинамическую силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном коротком замыкании по формуле:

F_расч. = (32) [Анисимов, эл. техн. спр. Т. 2, с. 503]

F = = 2,5 Н

По [9 с. 282] выбираем изоляторы типа ИО – 6 – 3,75 У3, составляем сравнительную таблицу 10.

Таблица 10

Тип	Условия выбора	Каталожные данные	Расчетные данные
ИО– 6 – 3,75 У3	Uн ≥ Uу Fдоп ≥ Fрасч	Uн = 6 кВ Fразр. = 3750 Н Fдоп. = 0,6 Fразр Fдоп. = 2250 Н	Uн = 6 кВ Fрасч. = 2,5 Н

Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным, следовательно, изоляторы выбраны правильно.

2.7.3 Выбор и проверка высоковольтного выключателя.

Выключатели предназначены для коммутации цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах. Выключатели выбирают:

- по U_н

- по I_н

- по конструктивному исполнению и роду установки

- проверяют на термическую и динамическую устойчивости и

отключающую способность в режиме к.з.

Принимаем к установке выключатели типа ВК – 10, которыми комплектуются ячейки КМ – 1 [8, табл. 41.4].

В соответствии с данными выключателя, приведенными в [9, с. 229] составляем сравнительную таблицу 11.

Таблица 11

Тип	Условия выбора	Каталожные данные	Расчетные данные
ВК–10–630–20Т3	Uн ≥ Uэу Iном ≥ Iрас. м iмакc ≥ iу Iоткл ≥ Iк I^2·t4 ≥ I^2к·tпр Sоткл ≥ Sк	Uн = 11 кВ Iном = 630 А iмакс = 52 кА Iоткл = 20 кА I^2·t4 = 20^2·4 = =1600 кА·с Sоткл = 350 МВА.	Uн = 6 кВ Iрас.м = 54 А iу = 2,16 кА Iк = 1,53 кА I^2к·tпр = 1,53^2·1,65= =3,9 кА·c Sк = √3 ·U·Iк = = 1,73 ·6 ·1,53 = = 15,9 МВА

Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным, следовательно, выключатели выбраны правильно.

2.7.4 Выбор разъединителей.

Разъединители предназначены для создания видимых разрывов электрических цепей с целью обеспечения безопасности людей, осматривающих и ремонтирующих оборудование электрических установок высокого напряжения или линий электропередачи. В ячейках типа КМ–1 разъединители внутри ячеек отсутствуют, их функцию выполняет выкатная часть ячейки.

2.7.5 Расчет и выбор измерительных трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения. Трансформаторы напряжения выбирают:

- по U_н первичной цепи;

- по типу и роду установки;

- классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая

потребляется катушками и реле.

К трансформатору напряжения подключаем измерительные приборы сборных шин (cм. таблицу 12).

Одновременное питание измерительных приборов и контроль состояния изоляции можно осуществить через трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НТМИ – 6 – 66 [11. c. 335]. В этом случае должен быть обеспечен класс точности 0,5; что диктуется присоединением счетчиков.

Так как схемы соединения обмоток трансформатора напряжения и катушек приборов отличны, то на точность измерения проверяем приближенно, сравнивая суммарную трехфазную нагрузку от всех измерительных приборов с трехфазной номинальной мощностью трансформатора напряжения в классе точности 0,5.

Пользуясь [10, с. 378] сведем нагрузки трансформатора в табл. 12.

Таблица 12

Приборы	Тип	Р одной обмотки, Вт	Число обмоток	cos φ	tg φ	Общая потребляемая мощность
Р, Вт	Q, В·А
Счетчик активной энергии	И– 680			0,38	2,43		9,7
Счетчик реактивной энергии	И– 673			0,38	2,43		14,6
Вольтметр	Э – 335						–
Итого							24,3
Sмакс						27,1 В·А

Составляем сравнительную таблицу 13.

Таблица 13

Тип	Условия выбора	Каталожные данные	Расчетные данные
НТМИ – 6 – 66	Uн = Uэу S2доп ≥ Sприб	Uн = 6 кВ S2доп = 75 В·А	Uн = 6 кВ Sприб = 27,1 В·А

Выбираем трансформатор типа НТМИ – 6 – 66, который в классе точности 0,5 допускает присоединение общей мощности 75 В·А

2.7.6 Выбор трансформатора тока.

Трансформаторы тока предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле. Трансформаторы тока выбирают

- по U_н

- по I_н

- по типу и роду установки;

- нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах

паспортного класса точности, и проверяют на термическую и

динамическую устойчивость к токам короткого замыкания.

Предварительно принимаем к установке трансформатор ТЛМ – 6 [11, табл. 33.3], см. табл. 15

2.7.6.1 Проверка на термическую устойчивость. Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется, если

K_t ≥ (33) [1]

где K_t –коэффициент термической устойчивости, который приводится в

каталогах, для ТЛМ – 6 при I_ном = 300 А, K_t = 33000: 300 = 110

= 1530 = 6,6;

110 > 6,6; следовательно, трансформатор тока термически устойчив.

2.7.6.2 Проверка на динамическую устойчивость. Условие динамической устойчивости трансформатора тока выполняется, если

K_д ≥ (34) [1]

где K_д –коэффициент динамической устойчивости, который приводится в

каталогах, для ТЛМ – 6 при I_ном = 300 А, K_д = 125000: 300 = 417.

= = 5,1;

417 > 5,1; следовательно, трансформатор тока динамически устойчив.

2.7.6.3 Проверка трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения требуемого класса точности (0,5) состоит в соблюдении условия

S₂ ≥ S_приб. + I₂²· (r_{пров. +} r_к) (35) [10]

где S₂ – номинальная мощность вторичной обмотки ТТ, В·А, S₂ = 10 В·А

S_приб. – мощность, потребляемая приборами, В·А

I₂ – ток вторичной обмотки, I₂ = 5А

r_к – сопротивление контактов, r_к ≈ 0,1Ом

Отсюда r_пров.. – сопротивление проводов, определим по формуле:

r_пров. = ,

Пользуясь [10, с. 377, 378 и 9, с. 387, 389, 390] сведем нагрузки трансформатора в табл. 14.

Таблица 14

Прибор	Тип	Нагрузка, В·А, фазы
А	В	С
Счетчик активной энергии	И - 680	2,5	-	-
Счетчик реактивной энергии	И - 673	2,5	-	-
Амперметр	Э - 351	0,5	-	-
Итого		5,5	-	-

Тогда сопротивление проводов не должно превышать

r_пров. = = 0,08 Ом

Сечение проводов при соединении трансформаторов в неполную звезду определится по формуле:

s = (36) [10]

где ρ – удельное сопротивление материала провода, ρ = 0,0175 для меди,

ρ = 0,0283 для алюминия.

l – длина соединительных проводов от ТТ до приборов в один конец (принимаем l = 5 м).

s = = 1,9 мм²

По условию прочности сечение должно быть не менее 2,5 мм² для алюминиевых жил и не менее 1,5 мм² для медных жил. Сечение более

6 мм² обычно не применяется.

По [11, с. 33] принимаем контрольный кабель КРВГ сечением 2,5 мм²

Составляем сравнительную таблицу 15.

Таблица 15

Тип	Условия выбора	Каталожные данные	Расчетные данные
ТЛМ – 6	Uн ≥ Uэу Iном ≥ Iрас. м S2 ≥ Sпр + I2^2 ·∙(rпров. + rк) Kt ≥ Kд ≥	Uн = 10кВ Iном= 300 А S2 = 10 В·А Kt = 110 Kд = 417	Uн = 6кВ Iрас. м = 54 А Sпр+I2^2·(rпров. + rк) = 5,5+5^2·(0,08+0,1) = 9 В·А = 6,6 = 5,1

Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ – 6, который в классе точности 0,5 допускает вторичную нагрузку 10 В·А.

Схемы подключения приборов с трансформаторами тока и напряжения показаны на рисунке 3.

Дата добавления: 2015-07-16