6.2 Выбор шин
Для РУ напряжением 35 кВ и выше используются
гибкие шины, выполненные проводами АС и АСО. В установках напряжением до 20 кВ
применяются жесткие алюминиевые шины с сечением различной формы. Согласно ПУЭ
сборные шины и ошиновку выбираем по длительно допустимому току. Определение
сечения шин производится по условию нагрева, т.е. по рабочему максимальному
току.
Условие выбора шин по условию нагрева
Допущения при выборе гибких шин:
а) шины выполнены из голых проводов
на открытом воздухе, на термическую стойкость короткого замыкания не проверяют;
б) гибкие шины РУ при Iпо < 20 кА
не проверяют на электродинамическое действие токов КЗ;
в) проверка по условиям короны
выполняется при напряжении 35 кВ и выше. Причем если шины выполнены из проводов
сечением, равным или больше АС - 70 для 110 кВ; АС - 240 для 220 кВ, АС - 2x500
для 500 кВ, проверка по условиям короны не требуется.
На стороне ВН
Принимаем гибкие шины из
сталеалюминевого провода марки 2×АС-240/32
Условие выбора шин по току выполняется.Принятое
сечение больше минимального по условию короны
Проверка шин на термическое и
электродинамическое действие тока КЗ не производится.
На стороне СН
Принимаем гибкие шины из
сталеалюминевого провода 2×АС-400/64
Условие выбора шин по току выполняется.
Принятое сечение больше минимального по условию короны
Проверка шин на термическое и
электродинамическое действие тока КЗ не производится.
На стороне НН
Принимаем жесткие алюминиевые шины
прямоугольного сечения.
Выбираем сечение шин (h=10 мм, b=100
мм)
Проверка на термическую устойчивость
,
Проверка на механическую прочность
Наибольшее удельное усилие
,
где а=0,8 м - расстояние между
фазами; - ударный
ток на стороне низшего напряжения, кА.
Изгибающий момент
,
,
где - момент сопротивления шин; - допустимое
механическое напряжение в материале шин, для алюминия.
6.3 Выбор трансформаторов тока
Рисунок 6.1 - Измерительные приборы в цепи
подстанции
На ВН трансформаторы встроены в силовые
трансформаторы.
Таблица 6.7 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на ВН
Прибор
|
Нагрузка
по фазам
|
Тип
|
|
А
|
В
|
С
|
|
Амперметр
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
Э335
|
Итого:
|
0,5
|
|
|
|
Таблица 6.8 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на СН
Прибор
|
Нагрузка
по фазам
|
Тип
|
|
А
|
В
|
С
|
|
Амперметр
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
Э335
|
Ваттметр
|
0,5
|
|
0,5
|
Д335
|
Варметр
|
0,5
|
|
0,5
|
Д335
|
Счетчик
активной мощности
|
0,05
|
|
0,05
|
СЭТ3
|
Счетчик
реактивной мощности
|
0,05
|
|
0,05
|
СЭТ3
|
Итого:
|
1,6
|
|
1,6
|
|
Таблица 6.9 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на НН
Прибор
|
Нагрузка
по фазам
|
Тип
|
|
А
|
В
|
С
|
|
Амперметр
|
0,5
|
0,5
|
Э335
|
Ваттметр
|
0,5
|
|
0,5
|
Д335
|
Варметр
|
0,5
|
|
0,5
|
Д335
|
Счетчик
активной мощности
|
0,05
|
|
0,05
|
СЭТ3
|
Счетчик
реактивной мощности
|
0,05
|
|
0,05
|
СЭТ3
|
Итого:
|
1,6
|
|
1,6
|
|
Полная мощность приборов
; ;
Сопротивление приборов
;
;
,
где I2 - вторичный номинальный ток.
На стороне ВН принимаем
ТВТ-220-I-1000/5 по [1, с.321]
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2.
В соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное
сопротивление повода (для алюминия ρ=0,0283).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.10 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне высокого напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТВТ-220-I-1000/5
|
ВН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=220
кВ
|
Uном=220
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=588
А
|
I1ном=1000
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,71
Ом
|
Z2ном=2,0
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=1,41кА2с
|
Вк=1875
кА2с
|
На стороне CН принимаем ТВТ-110-I-2000/5
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2. В
соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное
сопротивление повода (для алюминия ρ=0,0283 ).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.11 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне среднего напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТВТ-110-I-2000/5
|
СН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=110
кВ
|
Uном=110
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=1690
А
|
I1ном=2000
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,69
Ом
|
Z2ном=2,0
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=36,89
кА2с
|
Вк=7500
кА2с
|
На стороне НН принимаем ТВТ-10-I-5000/5
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2.
В соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное сопротивление
повода (для алюминия ρ=0,0283
).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.12 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне низшего напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТВТ-10-I-5000/5
|
НН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=10
кВ
|
Uном=10
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=1594
А
|
I1ном=5000
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,25
Ом
|
Z2ном=1,2
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=415,3
кА2с
|
Вк=5880
кА2с
|
6.4 Трансформаторы тока на линии
Таблица 6.13 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на линии ВН
|
Прибор
|
Тип
|
Нагрузка
по фазам
|
|
|
|
А
|
В
|
С
|
ВН
|
Амперметр
|
Э379
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
|
Ваттметр
|
Д345
|
0,5
|
|
0,5
|
|
Варметр
|
Д345
|
0,5
|
|
0,5
|
Итого
|
1,5
|
|
1,5
|
Таблица 6.14 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на линии СН
|
Прибор
|
Тип
|
Нагрузка
по фазам
|
|
|
|
А
|
В
|
С
|
СН
|
Амперметр
|
Э379
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
|
Ваттметр
|
Д345
|
0,5
|
|
0,5
|
|
Варметр
|
Д345
|
0,5
|
|
0,5
|
Итого
|
1,5
|
|
1,5
|
Таблица 6.15 - Подсчет нагрузки трансформаторов
тока на линии НН
|
Прибор
|
Тип
|
Нагрузка
по фазам
|
|
|
|
А
|
В
|
С
|
НН
|
Амперметр
|
Э379
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
Счетчик
активной мощности
|
СЭТ3
|
0,05
|
|
0,05
|
Счетчик
реактивной мощности
|
СЭТ3
|
0,05
|
|
0,05
|
Итого
|
0,6
|
|
0,6
|
Полная мощность приборов
;
;
Сопротивление приборов
; ;
,
где I2 - вторичный номинальный ток.
На стороне ВН принимаем
ТВ-220-I-1000/5 по [1, с.321]
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2.
В соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное
сопротивление повода (для алюминия ρ=0,0283 ).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.16 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне высокого напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТВ-220-I-1000/5
|
ВН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=220
кВ
|
Uном=220
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=918
А
|
I1ном=1000
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,8
Ом
|
Z2ном=2,0
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=1,41
кА2с
|
Вк=1875
кА2с
|
На стороне CН принимаем ТВ-110-I-600/5
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2. В
соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное
сопротивление повода (для алюминия ρ=0,0283 ).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.17 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне среднего напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТВ-110-I-600/5
|
СН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=110
кВ
|
Uном=110
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=422
А
|
I1ном=600
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,69
Ом
|
Z2ном=2,0
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=36,89
кА2с
|
Вк=675
кА2с
|
На стороне НН принимаем ТПЛК-10-У3
;
Вторичная нагрузка трансформатора
,
где rk - сопротивление контактов
(rk=0,1 Ом, при большом числе приборов; rk=0,05 при малом количестве приборов).
;
Принимаем провод марки АКВРГ 4 мм2.
В соответствие с qст найдем сопротивление проводов
,
где ρ - удельное
сопротивление повода (для алюминия ρ=0,0283).
Вторичная нагрузка
Таблица 6.18 - Расчетные и
каталожные данные трансформаторов тока на стороне низшего напряжения
|
Условия
выбора
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные ТПЛК-10-У3
|
НН
|
Uуст≤Uном
|
Uуст=10
кВ
|
Uном=10
кВ
|
|
Iраб.мах≤Iном
|
Iраб.мах=318
А
|
I1ном=400
А
|
|
Z2≤Z2ном
|
Z2=0,2
Ом
|
Z2ном=0,4
Ом
|
|
Вк≤(ктI1ном)2tтер
|
Вк=415,3
кА2с
|
Вк=588
кА2с
|
6.5 Выбор трансформаторов напряжения
Трансформатор напряжения
предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения или и для
отделения цепей измерения и релейной защиты от цепей высокого напряжения.
Трансформаторы высокого напряжения
подбираются по следующим параметрам:
уст ≤ Uном
С учётом конструкции и схемы
соединения обмоток.
С учётом класса точности S2 < S2
ном.
Таблица 6.19 - Измерительные приборы
на подстанции ВН [2, с.366]
|
Прибор
|
Тип
|
Мощность
ВА
|
Кол-во
обмоток
|
Кол-во
приборов
|
Потребляемая
мощность
|
|
|
|
|
|
|
Р,
Вт
|
Q,
Вар
|
ВН
|
Ваттметр
|
Д345
|
2
|
2
|
4
|
16
|
0
|
|
Варметр
|
Д345
|
2
|
2
|
4
|
16
|
0
|
|
Вольтметр
|
Э379
|
2
|
1
|
1
|
2
|
0
|
Таблица 6.20 - Измерительные приборы на
подстанции СН [2,стр366]
|
Прибор
|
Тип
|
Мощность
ВА
|
Кол-во
обмоток
|
Кол-во
приборов
|
Потребляемая
мощность
|
|
|
|
|
|
|
Р,
Вт
|
Q,
Вар
|
СН
|
Ваттметр
|
Д345
|
2
|
2
|
10
|
40
|
0
|
|
Варметр
|
Д345
|
2
|
10
|
40
|
0
|
|
Счетчик
активной энергии
|
СЭТ3
|
2
|
1
|
2
|
4
|
0
|
|
Счетчик
реактивной энергии
|
СЭТ3
|
4
|
1
|
2
|
8
|
0
|
|
Вольтметр
|
Э379
|
2
|
1
|
1
|
2
|
0
|
Таблица 6.19 - Измерительные приборы на
подстанции НН [2,стр366]
|
Прибор
|
Тип
|
Мощность
ВА
|
Кол-во
обмоток
|
Кол-во
приборов
|
Потребляемая
мощность
|
|
|
|
|
|
|
Р,
Вт
|
Q,
Вар
|
НН
|
Ваттметр
|
Д345
|
2
|
2
|
1
|
4
|
0
|
|
Варметр
|
Д345
|
2
|
2
|
1
|
4
|
0
|
|
Счетчик
активной энергии
|
СЭТ3
|
2
|
1
|
6
|
12
|
0
|
|
Счетчик
реактивной энергии
|
СЭТ3
|
4
|
1
|
6
|
24
|
0
|
|
Вольтметр
|
Э379
|
2
|
1
|
1
|
2
|
0
|
.
Выбираем НФА- 220-У1(Т1), класс
точности 0,5 [1,стр336].
ном = 200∙3=600 В·А.
Выбираем НФА -110-У1 ХЛ1, класс
точности 0,5.
ном = 150∙3=450 В·А.
Выбираем НОМ-10-66У2, класс точности
0,5.
ном = 75∙3=225 В·А.
Таблица 6.20 - Расчетные и
каталожные данные
|
Условия
выбора
|
Расчётные
величины
|
Каталожные
данные
|
ВН
|
Uуст
≤ Uном
|
Uуст
=220 кВ
|
Uном
=220 кВ
|
|
S2
≤ S2 ном
|
S2
= 34 В·А
|
S2ном
= 600 В·А
|
СН
|
Uуст
≤ Uном
|
Uуст
= 110 кВ
|
Uном
= 35 кВ
|
|
S2
≤ S2 ном
|
S2
= 94 В·А
|
S2ном
= 450 В·А
|
НН
|
Uуст
≤ Uном
|
Uуст
=10 кВ
|
Uном
= 10 кВ
|
|
S2
≤ S2 ном
|
S2
= 44 В·А
|
S2ном
= 225 В·А
|
Сечение проводов (по условию механической
прочности) принимают 1,5 мм2 для медных жил и 2,5 мм2 для алюминиевых
жил.[2,стр376]
Для ВН, СН и НН применяю кабель АКРВГ 2,5 мм2
7. Выбор трансформаторов собственных
нужд
Потребители собственных нужд подстанции:
электродвигатели обдува трансформаторов;
обогреватели приводов отделителей,
короткозамыкателей, выключателей и шкафов комплектных распределительных
устройств (КРУ);
освещение подстанции;
компрессорные установки;
зарядные и подзарядные устройства.
Напряжение сети на подстанции с постоянным
оперативным током принимается 220-380 В с заземленной нейтралью.
Мощность потребляемая собственными нуждами
Устанавливаем трансформатор ТМ
400/0,4.
8. Расчет заземляющего устройства
Все металлические части электроустановок,
нормально не находящиеся под напряжением, но имеющие возможность оказаться под
напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей.
В электрических установках заземляются корпуса
электрических машин, трансформаторов, аппаратов, каркасы распределительных
щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции распределительных устройств,
металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей,
проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические
конструкции, связанные с установкой электрооборудования.
Определим расчетную длительность воздействия
,
где - общее время отключения
выключателя.
С учетом длительности воздействия,
по [1] находим наибольшее допустимое напряжение прикосновения
В реальных условиях удельное
сопротивление грунта неодинаково по глубине. В расчетах многослойный грунт
представляется двухслойным: верхний толщиной h с удельным сопротивлением , нижний с
удельным сопротивлением . Величины, , , h
определяются на основе замеров. По [1] примем
Определим коэффициент прикосновения
где M - параметр, зависящий от
отношения , М = 0,806
при - площадь,
м2;
- длина вертикальных заземлителей;
- суммарная длина всех
горизонтальных заземлителей, определяется по плану подстанции (рисунок 5),
а - расстояние между вертикальными
заземлителями, а = 5 м,
- коэффициент, определяемый по
сопротивлению тела человека и сопротивлению растекания тока от ступней
,
,.
Рисунок 8.1 - Заземляющее устройство
подстанции
Определяем напряжение на заземлителе
,
Допустимое сопротивление
заземляющего устройства можно определить по выражению
Ом,
где - ток, стекающий с заземлителя при
однофазном коротком замыкании на землю, кА.
кА.
кА
подстанция ток
трансформатор перенапряжение
Для дальнейшего расчета заменяется
сложный действительный заземлитель подстанции на более простую квадратную
расчетную модель. Замена производится из условия равенства площадей реального
заземляющего устройства и его модели. Длина стороны модели определится из
следующего выражения
м
Определим число ячеек расчетной
модели
,
принимаем m = 14.
Длина полос
м
Длина сторон ячейки
м
Общая длина вертикальных заземлителей
м
Относительная глубина
<0,05<0,1
тогда
.
По таблице /1, с.600/ для условий
= 8,3
= 2,
находим = 1,4, тогда
Ом×м.
Найдем общее сопротивление
заземлителя
Ом.
Общее сопротивление заземлителя должно быть
меньше допустимого
,58 Ом 1,37 Ом.
Так как необходимое условие
выполняется, то делаем вывод о пригодности заземляющего устройства.
Найдем напряжение прикосновения
В,
Проверим по напряжению прикосновения
,
,6 В 400 В
Заземление обеспечиваем ячейками 5×5м с
вертикальными заземлителями по периметру длинной 5м.
9. Защита от перенапряжений. Выбор
ОПН
Для защиты от атмосферных
перенапряжений и кратковременных внутренних напряжений изоляции ВЛ и
трансформаторов на сторонах ВН, СН, НН. Ограничители перенапряжений типа:
ОПН110. На подстанции напряжением 110 кВ режим заземления нейтрали
трансформаторов с учетом класса изоляции нейтрали, допустимых значений токов
однофазного КЗ действие релейной защиты.
Постоянное заземление нейтрали
должны иметь все автотрансформаторы 220кВ.
Рисунок 9.1 - План размещения ОПН
Список используемой литературы
1. Рожков
Л.Д., Козулин В.С. Проектирование электрической части станций и подстанций.
Учебник для техникумов-М.: Энергия, 1980-608с.
2. Неклепаев
Б.И., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстаннации:
Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования.-М.:
Энергоиздат, 1989-608с.
. Гук
Ю.Б., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций.
Учебное пособие для вузов- Л.: Энергоиздат 1988-204с.
. Электрическая
часть станций и подстанций. Методическое указание по курсовому проектированию
для студентов специальности 10.04-Электрические станции (сост. Ермаков В.А.,
КрПИ, Красноярск, 1992 40 с.).