Выбор оборудования подстанции

Максимальные рабочие токи определяем с учетом перегрузочных способностей оборудования по присоединениям, перспективы развития потребителей и распределения нагрузки на шинах:

Таблица 2.6- Расчет максимальных рабочих токов

Наименование присоединений	Расчетные формулы и числовые значения	Значения максимального рабочего тока, А
1 Ввод подстанции		138,46
2 Первичная обмотка ВН понижающего транс- форматора		236,18
3 Перемотка транзитной подстанции		138,46

продолжение таблицы2.6

4 Вторичная обмотка СН- понижающего трансформатора		674,82
5 Вторичная обмотка НН- понижающего трансформатора		4123,93
6 Первичная обмотка ТСН		1,96
7 Сборные шины 10 кВ		591,95
8 Ввод РУ 10 кВ		98,92
9 Районные потребители
Потребитель 1		18,34
Потребитель 2		57,39
Потребитель 3		69,59
Потребитель 4		19,22

продолжение таблицы 2.6

10 Сборные шины 35 кВ		79,19
11 Ввод РУ 35 кВ		98,92
12 Питающая линия (фидер контактной сети)	По заданию

где, К_п- коэффициент перспективы развития потребителей, К_п=1,3;

К_рн- коэффициент распределения нагрузки по шинам первичного напряжения, К_рн= 0,6 + 0,8;

К_пер-коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, К_пер=1,5;

U_H1 - номинальное напряжение первичной обмотки ВН трансформатора;

U_H2- номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора СН или НН.

Выбор токоведущих частей.

Для открытого распределительного устройства 110 кВ принимаем гибкую ошиновку. В качестве гибких шин принимаем голый многожильный провод АС –35 с I_доп=175А.

Ошиновку выбираем по условию

I_доп≥I_раб.м (2.26)

где, I_доп-длительно допускаемый ток, А

I_доп = 175 А > I_раб._м = 138 А

Гибкую ошиновку присоединений открытых РУ на динамическую и термическую устойчивость не проверяют.

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняем жесткими алюминиевыми шинами.

Выбираем сборные шины 10 кВ марки А80x6 мм с I_доп = 1170 А.

Проверяем сборные шины на механическую прочность по условию

+++G_don≥G_pacч (2.27)

где,G_доп = 650 Н/см².

Определяем действующую силу на длине пролета между двумя опорами

,Н (2.28)

где, l - длина пролета, т.е. расстояния между соседними опорными изоляторами, см;

а - расстояние между осями шин, см.

Принимаем для шин 10 кВ: l = 100см, а = 25 см.

Н

Определяем изгибающий момент при числе пролетов n>2

Н.см (2.29)

Н.см

Определяем момент сопротивления при расположении шин плашмя

W= 0,167∙h² ∙ b см² (2.30)

W = 0,167 ∙ 8² ∙ 0,6 = 0,47 см²

Определяем механическое напряжение в материале шин

Н/см² (2.31)

Н/см²

Сборные шины 10 кВ механически устойчивы, так как

+++G_доп = 650 Н/см²≥G_pacч = 2,46 Н/см²

Проверка сборных шин на термическую устойчивость по условию

q_в≥q _min (2.32)

где, q_в-сечение шины, выбранное по наибольшему рабочему току, мм²;

q_min^_ наименьшее допустимое сечение шины при нагреве её токами к.з.,мм²

q_в = h b, мм² (2.33)

q_min ⁼ , мм² (2.34)

где, t_ф - фиктивное время, с;t_ф=1 с;

I_k - ток короткого замыкания, А;

С - коэффициент для алюминиевых шин, С= 88 АС^1/2/мм²

q_в = 80,6=4,80 мм²

q_min =

Сборные шины 10 кВ термически устойчивы, так как
q_B = 480мм²≥q_min = 53 мм²

Выбор шин сводим в таблицу 2.7

+++Таблица 2.7- Выбор шин

Наименование присоединений	Iраб.м, А	Материал и сечение токоведущих частей	Iдоп,А
1 Вводы и перемычка РУ 110 кВ		АС-95
2 Сборные шины 10 кВ		А60х6
3 Вводы РУ 10 кВ		А100х6
4 Вводы РУ 35 кВ		А30х4
5 Сборные шины 35 кВ		А40х5
6 Районные потребители
Потребитель 1 Потребитель 2 Потребитель 3 Потребитель 4 Потребитель 5		А40х5 А30х4 А40х5 А40х4
	А30х4

Выбор изоляторов.

Изоляторы служат для механического крепления токоведущих частей и электрической изоляции их от заземленных конструкций и друг от друга.

Для этого изоляторы должны обладать достаточной электрической и механической прочностью, теплостойкостью и влагостойкостью.

Гибкие шины открытых РУ подстанций крепим на гирляндах подвесных изоляторов типа ПС-70. Количество подвесных изоляторов в гирлянде при напряжении 110кВ принимаем 8 шт.

В аппаратуре применяют изоляторы различной конструкции - опорные и проходные.

Опорные и проходные изоляторы выбираем из условий

U_h≥ U_сети, (2.35)

I_н ≥I_раб.м (2.36)

0,6 F_раз ≥ F_расч, (2.37)

где, F_paз - разрушающая нагрузка на изгиб изолятора по справочнику, Н;

F_pacч^_сила, действующая на изолятор при к.з., Н.

Для опорных изоляторов

(2.38)

Для проходных изоляторов

F_pacч= 0,088 i²_у ,Н (2.39)

Для опорных изоляторов

F_pacч= 0,178 i²_у ,Н (2.40)

Выбор изоляторов сводим в таблицу 2.8

+++Таблица 2.8- Выбор изоляторов

Наименование присоединений	Тип изолятора
1 Вводы подстанции РУ110 кВ	ПС-70

продолжение таблицы 2.8

2 Сторона ВН понизительного трансформатора	ОНСМ-110-300
3 Сторона СН понизительного трансформатора	ОНС-35-500
4 Сторона НН понизительного трансформатора	ОНС-10-2000
5 Сборные шины РУ-10 кВ	ОФ-10-750	-
6 Сборные шины РУ-35 кВ	ОФ-35-750	-
7 Ввод РУ-10кВ	ПНМ/10-400/750	-
8 Ввод РУ-35кВ	ОФ-35-750
9 Первичная обмотка ТСН	ОНС-10-300
10 Районные потребители
Потребитель 1	ПНМ-10/630-750
Потребитель 2	ПНМ-10/630-750
Потребитель 3	ПНМ-10/630-750
Потребитель 4	ПНМ-10/630-750

Выбор разъединителей, короткозамыкателей и отделителей.

Разъединители предназначены для оперативного переключения под напряжением участков сети с малыми токами замыкания на землю и создания видимого разрыва.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного к.з. на подстанциях без выключателей со стороны высшего напряжения.

Короткозамыкатель включается автоматически под действием защиты, а отключается вручную.

Отделители представляют собой двухколонковые разъединители с ножамизаземления или без них.

Выбор отделителей, разъединителей, короткозамыкателей производим по условиям [2, с 220]

U_н≥U_p, (2.41)

I_н ≥ I_раб.м (2.42)

I²_m∙t_m ≥ B_k (2.43)

i_p.c ≥ i_y, (2.44)

где, I_т - предельный ток термической стойкости по справочнику, кА;

t_т - время прохождения тока термической стойкости по справочнику, с;

i_npc-предельный сквозной ток по справочнику, кА;

U_H и I_Н - номинальные напряжение и ток, В и А;

В_к - тепловой импульс тока к.з., кА² с.

B_k=I²_кt_т кА²с, (2.45)

где, t_т = 4 с для разъединителей

t_r = 3 с для отделителей, короткозамыкателей

Выбор отделителей, разъединителей, короткозамыкателей сводим в таблицу 2.9

+++Таблица 2.9- Выбор отделителей, разъединителей и короткозамыкателей

Наименование присоединений	Тип аппарата	Тип привода	Соотношение справочных и расчетных данных
кВ	А	кА	кА^2с
1 Вводы подстанции	РНДЗ-110/630	ПРН-110
2 Первичная обмотка понижающего трансформатора	РНДЗ-110/630	ПРН-110
ОДЗ-110М	ШПОМ			-
КЗ-110М	ШПКМ		-
3 Ввод РУ-35 кВ	РНДЗ-35	ПРН-220

продолжение таблицы 2.9

4 Ввод РУ-35 кВ

РВЗ-10

ПР-10

5 Сборные шины 35 кВ

РНД(З)-35

ПРН-220

6 Районные потребители Потребитель №1

РНД(З)-35

ПРН-220

7 Питающая линия (фидер) контактной сети

РВК-10

ПР-3

Выключатели высокого напряжения предназначены для переключения электрических цепей переменного тока под нагрузкой.

Выбор высоковольтных выключателей производят по условиям
[2, с 219]

u_н ≥u_p, I_н ≥I_рабм (2.46)

I_н.отк≥I_k, I_пр.с≥I_к (2.47)

i_прс≥i_y, I²_k∙t_m≥ в_к (2.48)

где, I_пр._с- предельный периодический ток к.з. по справочнику, кА.

Выбор высоковольтных выключателей сводим в таблицу 2.10

Таблица 2.10- Выбор высоковольтных выключателей

Наименование присоединений	Тип аппарата	Тип привода	Соотношение справочных и расчетных данных
кВ	а	кА	кА	кА	кА^2с
1 Ввод РУ10 кВ	ВМП-10-1500-20	ПП-67
1 Сборные шины-10 кВ	ВМП-10-1000-20	ПП-67

продолжение таблицы 2.10

3Обмотка ТСН 10 кВ

ВМГ-10-630-20

ПЭ-11

4 Перемычка подстанции

МКП-110-М-630-20

ПЭ-33

5 Районные потребители:

Потребитель 1

ВМП-10-630-20КУ

ПЭ-11У

Потребитель 2

ВМП-10-630-20КУ

ПЭ-11У

Потребитель 3

ВМП-10-630-20КУ

ПЭ-11У

Потребитель 4

ВМП-10-630-20КУ

ПЭ-11У

Потребитель 5

С 35М-630-10У1

ПЭ-12

7 Ввод РУ-35кВ

ВБЗЕ

ЭМ

-

-

-

8 Питающая линия контактной сети

ВР-2

ЭМ

-

-

-

Трансформаторы тока предназначены для измерения тока, питания цепей релейной защиты, а также для изоляции измерительных приборов, реле и обслуживающего персонала от высокого напряжения.

Трансформаторы тока надежно изолируют приборы от высокого напряжения, обеспечивают безопасность обслуживания и позволяют применять стандартные приборы и реле.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока обычно составляет 5 А.

Выбор трансформаторов тока производят по условиям [2,с 220]

U_н ≥U_p, I_н ≥I_раб (2.49)

Кроме того трансформатор тока выбирают по роду уставки, конструкции, классу точности.

Выбранный отдельно стоящий трансформатор тока проверяют на динамическую устойчивость

K_q I_lH≥i_y (2.50)

на термическую устойчивость[2,с 220]

(K_m∙I_lH)^{2 ∙}t_m≥В_к (2.51)

где, K_q. -кратность электродинамической стойкости по справочнику;

I_1н-номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, кА;

К_т - кратность термической стойкости по справочнику.

Принимаем, что в силовом трансформаторе на 110кВ встроен трансформатор тока ТВТ -110/600/5. Встроенные трансформаторы тока на динамическую и термическую устойчивость не проверяют.

Выбор трансформаторов тока сводим в таблицу 2.11

Таблица 2.11- Выбор трансформаторов тока

Наименование присоединений	Тип трансформатора	Соотношение паспортных и расчетных данных		Kq	Проверка на устойчивость
Термическую (KTI1H)^2∙tT≥ ВК	Динамическую Kq∙ ∙I1H≥iу
кВ	А
1 Первичная обмотка понижающего трансформатора	ТВТ-110			Не проверяется
2 Ввод РУ-35кВ	ТПОЛ-35					(90 0,1)^2∙1 = 81 > 22	250∙ ∙0,1 =35 > 12
3 Обмотка ТСН	ТПЛУ-10					(90∙ 0,1)^2 ∙1= 81 > 22	250∙ ∙ 0,1 = 35 > 12
4 Сборные шины 10 кВ	ТПОФ-10					(36∙ 1,5)^2 ∙1 = 324>169	90∙ ∙1,5 =192 > 12-
5 Районные потребители
Потребитель №1	ТПОФ-10					(90∙ 0,1)^2 ∙1= 81 > 22	250∙ ∙ 0,1 = 35 > 34
Потребитель №2	ТПОФ-10					(90∙ 0,1)^2 ∙1= 81 > 22	250∙ ∙ 0,1 = 35 > 34

продолжение таблицы 2.11

Потребитель №3	ТПОФ-10					(90∙ 0,1)^2 ∙1= 81 > 22	250∙ ∙ 0,1 = 35 > 34
Потребитель №4	ТПОФ-10					(90∙ 0,1)^2 ∙1= 81 > 22	250∙ ∙ 0,1 = 35 > 34
Потребитель №5	ТПОЛ-35					(65∙ 0,1)^2 ∙1= 42 > 4,2	150∙ ∙ 0,1 = 21 > 5,2
6Питающая линия контактной сети	ТПОЛ-10					(90∙ 0,2)^2 ∙1= 324 > 22	250∙ ∙ 0,2 = 71 > 34
7 Сборные шины 35 кВ	ТФНД-35					(65 0,4)^2∙1 = 676 > 4,2	150∙ ∙ 0,4 = 85 > 5,2

Выбор трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения предназначены для питания напряжением 100В измерительных приборов, цепей защиты, автоматики и сигнализации. В цепях защитных устройств применяют трансформаторы напряжения с дополнительной вторичной обмоткой.

Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения равно 100 В.

Для катушек напряжения счетчиков и других приборов принимаем трансформаторы напряжения для РУ 10 кВ - НТМИ-10сS_2h = 120 ВА.

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим с учетом резерва подключения перспективных потребителей.Определение суммарной активной и реактивной мощностей приборов, присоединяемых к трансформатору напряжения НТМИ-10 сводим в таблицу 2.12

Таблица 2.12- Выбор суммарной активной и реактивной мощностей приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе шт.	Число приборов шт.	Потребляемая мощность, ВА	cosφприб	sinφприб	Общая
мощность
Одного прибора	Всех приборов	Вт	ВАр
Счетчик актив ной энергии	САЗУИ670					0,38	0,93	9,12	22,3
Счетчик реактивной энергии	СРЧИ673			7,5		0,38	0,93	17,1	41,8

продолжение таблицы 2.12

Вольтметр	Э378						-	2,0	-
Реле напряжения	РН-54						-		-
	Итого	31,22	64,1

Полная мощность, подключенная к трансформатору напряжения НТМИ-10

S₂ = ВА (2.52)

S₂ = ВА

Условия выбора удовлетворяется, так какS_2h= 120ВА ≥S₂= 71,3 ВА.

Определение суммарной активной и реактивной мощностей приборов, присоединяемых к трансформатору ЗНОМ-35, сводим в таблицу 2.13

Таблица 2.13- Выбор суммарных мощностей приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе шт.	Число приборов шт.	Потребляемая мощность, ВА	cosφприб	sinφприб	Общая
мощность
Одного прибора	Всех приборов	Вт	ВАр
Счетчик актив ной энергии	САЗУ- И 670					0,38	0,93	9,12	22,3
Счетчик реактивной энергии	СРЧИ-673			7,5		0,38	0,93	17,1	41,8
Вольтметр	Э378						-		-
Реле напряжения	РН-54						-		-
	Итого	31,22	64,1

Полная мощность, подключенная к трансформатору напряжения ЗНОМ-35

S₂ = ВА (2.53)

S₂ = ВА

Условия выбора удовлетворяется, так как

S_2h= 150ВА ≥S₂= 71,3 ВА.

Выбор устройств защиты от перенапряжений.

Здания и РУ подстанций защищаются от прямых ударов молнии от волн перенапряжений, набегающих с линии, а также от коммутационных перенапряжений. Защита от прямых ударов молнии открытых подстанций и ОРУ выполняется молниеотводами, устанавливаемыми на конструкциях открытых распредели­тельных устройств или отдельно.

В настоящее время для защиты от коммутационных и атмосферных (грозовых) перенапряжений на подстанции применяются вентильные разрядники и ограничители перенапряжений (ОГШ).

Ограничители перенапряжений представляют собой разрядники без искровых промежутков. Основным отличием ОГШ от разрядников являются более низкие уровни (на 3÷50%) ограничения перенапряжений (до 1,8÷2,0U_H). Показатели надежности грозозащиты при установке ОПН в два раза выше, чем при установке вентильных разрядников.

Ограничители перенапряжений выбираются в зависимости от вида защищаемого оборудования, рода тока и значения рабочего напряжения по условию

U_н = U_pa6 (2.54)

где, U_н– номинальное напряжение ограничителя, кВ;

U_pa6– рабочее напряжение на шинах установки, кВ.

Выбор ограничителей сводим в таблицу 2.14

Таблица 2.14- Выбор ограничителей

Наименование присоединения	Тип ограничителя	UH/Upa6кВ
1 Первичная обмотка понижающего трансформатора	ОПН-110	110/110
2 Ввод РУ-10кВ	ОПН-10	10/10
3 Ввод РУ-35 кВ	ОПН-35	35/35
4 Трансформатор напряжения на 10 кВ	ОПН-10	10/10
5 Трансформатор напряжения на 35 кВ	ОПН-35	35/35
6 Трансформатор напряжения на 110 кВ	ОПН-110	110/110

Расчет заземляющих устройств.

Расчет заземляющих устройств подстанции заключается в определении количества заземляющих элементов для принятого их расположения в зависимости от удельного сопротивления грунта и от наибольшего допустимого сопротивления заземляющего устройства.

Определяем периметр защищаемой зоны

L_n = 2∙(110+155) = 530 м

Выполняем заземлитель из круглых стальных электродов диаметром
12мм и длиной 5 м. Так как площадь контура заземления превышает 1000 м ² по всей площади на глубине 0,7 м прокладываются горизонтальные полосы сечением 40x4 мм, образуя сетку с размерами ячеек 6x6 м.

Общая длина горизонтальных заземлителей

L_г=18∙110+25∙155 = 5855 м

Определяем число вертикальных заземлителей

n '_в = ,шт (2.55)

где, а - расстояние между вертикальными заземлителями, а=6 м.

n '_в = = 89шт

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта

ρ_расч = К_сρ, Ом м (2.57)

где, ρ - удельное сопротивление грунта, Ом м, для суглинка р = 100 Ом м;

К_с - коэффициент сезонности, учитывающий просыхание и промерзание грунта, для третьей климатической зоны.

ρ_расчв = 1,45∙100 = 145 Ом;

ρ_расчг= 2,8∙100 = 280 Ом

Рассчитываем сопротивление горизонтальных заземлителей

Ом (2.57)

где, ŋ_г - коэффициент использованиягоризонтальныхзаземлителей,
ŋ_г = 0,20;L_r- длина горизонтальных заземлителей, м;

b- ширина полосы., b= 0,04 м;

h- глубина заложения полосы, h= 0,7 м.

Ом

Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей

r_b≤ , Oм (2.58)

где, r_э- требуемое по нормам значение сопротивления заземляющего
устройства, Ом,r_э≤ 0,5 Ом.

r_b≤ =1,281 Ом

Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя

R_зст= 0,226 ρ_расч, Ом (2.59)

R_зст = 0,226 ∙145 = 32,8 Ом

Определяем уточненное количество вертикальных заземлителей

n_B= шт (2.60)

где ŋ_в - коэффициент использования вертикальных заземлителей, ŋ_в = 0,35.

n_в = =89шт

Принимаем в контуре 83вертикальных заземлителя.

---

Дата добавления: 2015-10-28