Краткое описание работы схемы в нормальном и аварийных режимах:
В схеме предусмотрены выключатели на линиях, третий выключатель предусмотрен на перемычке (секционный). Отключение трансформаторов, в случае их повреждения, производится двумя выключателями 110 кВ (Q1и Q3 или Q2 и Q3) и соответствующего выключателя 10 кВ (Q11 или Q12).
Вместе с трансформатором будут отключены и две соответствующие линии 10 кВ. Их работу можно возобновить с помощью АВР выключателем Q13.
Рисунок 3.2 – Упрощенная схема электрических соединений
3.3 Выбор трансформаторов собственных нужд
Выбрать число и мощность трансформаторов собственных нужд. Выбрать измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Приёмниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения силовых трансформаторов, освещения и электроотопления помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры и т.д.
Суммарная расчётная мощность приёмника собственных нужд определяется с учётом коэффициента спроса. Расчёт мощности приёмника собственных нужд приведён в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Расчёт мощности приёмника собственных нужд [7]
|
№п/п |
Наименование потребителя |
Кол-во еди ниц |
Мощность единиц, кВт |
Коэф. спроса |
cos φ |
Потребляемая мощность, кВт |
|
1 |
Охлаждение трансформаторов |
2 |
3 |
0,82 |
0,82 |
5,72 |
|
2 |
Подогрев высоковольтных выключателей наружной установки |
2 |
1,8 |
1 |
1 |
3,6 |
|
3 |
Подогрев приводов разъединителей наружной установки |
6 |
0,6 |
1 |
1 |
3,6 |
|
4 |
Отопление, освещение, вентиляция закрытого РУ |
1 |
5 |
0,65 |
0,95 |
3,42 |
|
5 |
Освещение РУ |
1 |
2 |
0,65 |
0,93 |
1,35 |
|
Суммарная нагрузка собственных нужд, кВА |
17,7 |
|||||
На подстанции предусматривается установка двух трансформаторов собственный нужд номинальная мощность выбирается из условий:
SТСН>SСН,
где SТСН – мощность трансформатора собственных нужд, кВА;
SСН – мощность потребителей собственных нужд, кВА.
Поскольку SСН=17,7 кВА, то берём мощность трансформатора собственных нужд равной 25 кВА. Ремонтную нагрузку подстанции берём равной 20 кВА. При подключении такой нагрузки на один трансформатор допускается его перегрузка на 20%. Мощность трансформатора для обеспечения питания нагрузки собственных нужд с учётом ремонтных нагрузок:
SТСН===31,42 кВА.
Стандартная мощность трансформатора 40 кВА. Окончательно для питания потребителей собственных нужд принимаем два трансформатора
ТМ-40/10.
Рисунок 3.3 - Силовой трансформатор ТМ.
1 — болт заземления, 2 — бак, 3 — воздухоочиститель, 4 — расширитель, 5 и 6 — проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7 — термосифонный фильтр, 8 — выемная часть, 9 — радиатор
Рисунок 3.4 - Схема питания собственных нужд
3.4 Расчет токов короткого замыкания
Значения токов короткого замыкания необходимы для правильного выбора оборудования на сторона 110 кВ и 10 кВ. Подстанция питается по двум тупиковым линиям. схемы замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рис. 3.5.
Расчет токов короткого замыкания выполним в именованной системе единиц. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ центра питания составляет
Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания.
Сопротивления системы равно.
Ом.
=== 110 кВ.
Сопротивление работающих линий 1,05 Ом; трансформаторов 75 Ом.
Периодическая составляющая ТКЗ в точке
== 22,22 кА
тоже в точке приведенная к напряжению высшей стороны
== 1,375 кА
реальный ТКЗ в точке
=1,375 = 15,13 кА
Ударный ток
В точке =1,41·1,61·22,22= 50,44 кА
В точке =1,41·1,61·15,13= 34,35 кА
Допустим, что амплитуда ЭДС и периодическая составляющая ТКЗ неизменны по времени, поэтому через время, равное времени отключения
=22,22 кА для точки ;
=15,13 кА для точки ;
Апериодическая составляющая ТКЗ к моменту расхождения контактов выключателя;
=1,41·22,22·=3,45 кА
=1,41·15,13·=1,58 кА
где - постоянная времени затухания апериодической составляющей для =0,025 с для =0,05 с.
Интеграл Джоуля
для =22,222·(0,06+0,025)= 41,96 к
для =15,132·(0,1+0,05)=34,33 к
Результаты расчета сведены в табл.3.3
Таблица 3.3 - Результаты расчетов токов КЗ
|
Токи короткого замыкания |
ТКЗ в нач. момент времени кА |
Ударный ТКЗ , кА |
ТКЗ в момент расхода контактов выключат. кА |
Апериод. составл. ТКЗ, кА |
Интеграл Джоуля , к |
|
Шины 110 кВ() |
22,22 |
50,44 |
22,22 |
3,45 |
41,96 |
|
Шины 10 кВ () |
15,13 |
34,35 |
15,13 |
1,58 |
34,33 |
3.5 Выбор высоковольтных аппаратов РУ электрических сетей
Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условию длительного режима роботы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для аппаратов производятся:
1) выбор по напряжению;
2) выбор по нагреву при длительных токов?
3) проверка на электродинамическую стойкость;
4) проверка на термическую стойкость;
5) выбор по исполнению (для наружной или внутренней установки);
Выбору подлежат: выключатели на стороне высшего напряжения; вводные выключатели на стороне 10 кВ; секционные выключатели на стороне 10 кВ; выключатели отходящих линий 10 кВ; разъединители высшего напряжения; трансформаторы типа и напряжения 110 кВ и 10 кВ; ошиновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ.
Для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо определить токи нормального и послеаварийного режима. Определение токов производится для случая установки на подстанции силового трансформатора. Рассчитанного согласно графику нагрузки подстанции.
Максимальный ток на внешней стороне
==73,48А.
Ток в цепи вводных выключателей на стороне 10 кВ
==404,1 А
ток в цепи секционного выключателя
==404,1 А
ток в цепи отходящей линии (если на одно присоединение приходится 3МВА)
=173,2 А
на стороне высшего напряжения рекомендуется установка элегазовых выключателей типа S1-145-F3/4031. выбор выключателей приведен в таблице 3.4. Каталожные параметры выключателя взяты из [5].
Таблица 3.4 - Выбор выключателя на стороне 110 кВ
|
Условие выбора |
Расчетные значения |
Каталожные значения |
|
110 кВ |
110 кВ |
|
|
73,48 А |
2000 А |
|
|
22,22кА |
40 кА |
|
|
50,44кА |
102 кА |
|
|
22,22 кА |
31,5 кА |
|
|
3,45 кА |
15,99 кА |
|
|
41,96 кА2с |
112 кА2с |
Выбранный выключатель должен полностью удовлетворять условиям выбора.
Выбираем ВВБМ – 110Б – 31,5/2000У1 :
UНОМ=110 кВ, IНОМ= 2000 А, IНОМ.ОТКЛ.=31,5 кА,
IСКВ.Пр.=40 кА, IСКВ=102 кА, IТ=40 кА,
tоткл = 0,07 сек. =36%.
Iа ном.= ·IНОМ.ОТКЛ./100=1,41·36·31,5/100=15,99 кА,
=402·0,07=112 кА2с.
На стороне низкого напряжения рекомендуется выбирать вакуумные выключатели.
t – Расчетное время расхождения контактов после начала КЗ.
Для выключателей на высшей стороне t = 0,06 с, на низшей стороне t = 0,1 с.
В точке кА
В точке кА
Таблица 3.5 - Выбор выключателей в цепи трансформатора на стороне 10 кВ.
|
Условие выбора |
Расчетные значения |
Каталожные значения |
|
10 кВ |
10 кВ |
|
|
404,1 А |
3150 А |
|
|
15,13 кА |
120 кА |
|
|
34,35 кА |
45 кА |
|
|
15,13 кА |
45/20 кА |
|
|
1,58 кА |
|
|
|
34,33 кА2с |
303,75 кА2с |
