Проектирование подстанции систем электроснабжения города 220/35/10

,     (55)

где - максимальный ток реактора, кА;

- время термической стойкости,  с.

    Расчетный тепловой импульс:

.    (56) 

    

    Остаточное  напряжение на шинах РУ при КЗ за реактором:

     .    (57)

    

.

    Потеря  напряжения при протекании I_{раб.ном} в нормальном режиме с реактором по формуле:

,           (58)

где - коэффициент связи.

.

    Реактор выбран правильно. 

 

     7. ВЫБОР СХЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД 

    На  всех двухтрансформаторных подстанциях 35-750 кВ устанавливается два трансформатора собственных нужд, которые присоединяются к сборным шинам НН. Мощность трансформаторов выбирается в соответствии с нагрузками в разных режимах работы подстанции, но не более 630 кВА.

    К шинам собственных нужд присоединятся  электродвигатели обдува силовых трансформаторов, обогрев приводов разъединителей, шкафов КРУН, освещение подстанции, зарядный и подзарядный агрегаты.

    Наиболее  ответственными присоединениями являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийного освещения, система пожаротушения.

    Мощность  трансформатора по формуле:

     .    (59)

    

    Принимаем к установке два трансформатора ТСЗ-160/10 с параметрами [2]:  U_вн =10 кВ, U_нн = 0.4 кВ, u_к% = 5,5 %.

    

    Рисунок 11 - Схема собственных нужд подстанции.

 

     8. ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

    8.1  Выбор распределительного устройства на стороне ВН 

    Для ПС 220 кВ с двумя трансформаторами или автотрансформаторами, питающихся по двум линиям, рекомендуется применение схемы четырехугольника, обеспечивающей высокую надежность электроснабжения потребителей.

    

    Рисунок 12 - Распределительное устройство ВН. 

    8.2 Выбор распределительного устройства на стороне СН 

    Для РУ напряжением 35 кВ с большим числом присоединений применяются схемы с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь. В данной схеме обе системы находятся под напряжением, при фиксированном расположении присоединений по шинам. В нормальном режиме работы ШСВ включен. Такое присоединение повышает надежность  схемы т.к. при КЗ на шинах, ШСВ выключается и соответственно отключается только половина присоединений. Если повреждение на сборных шинах устойчиво, то отключившиеся присоединения переводятся на неповрежденную систему шин. Система с двумя рабочими и одной обходной системами шин имеет большую ремонтопригодность и дает возможность ревизии любой системы шин и любого выключателя без перерыва электроснабжения, а также позволяет группировать присоединения произвольным образом.

    

    Рисунок 13 - Распределительное устройство СН. 

    8.3  Выбор распределительных устройств на стороне НН 

    На  низшем напряжении подстанций 10 кВ применяется одиночная секционированная система шин. Эта схема обеспечивает надежное электроснабжение потребителей 1-й и 2-й категорий, если они питаются не менее, чем по двум линиям, присоединенным к разным секциям. При этом РП1 и РП2 питаются от различных секций, а питание РПЗ осуществляется по двум кабельным линиям, которые также присоединены к разным секциям.  

    

    Рисунок 14 - Схема потребительской сети НН.

 

     9. ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ И АППАРАТОВ 

    В РУ ПС содержится большое число электрических  аппаратов и соединяющих их проводников.

    При наборе токоведущих частей необходимо обеспечить выполнение ряда требований, вытекающих из условия работы. Аппараты должны:

    1) длительно проводить рабочие токи без чрезмерного повышения температуры;

    2) противостоять кратковременному  электродинамическому и тепловому  действию токов КЗ.

    3) выдерживать механические нагрузки, создаваемые собственной массой и массой связанных с ним аппаратов, а также, возникающие в результате атмосферных воздействий (ветер, дождь, жара, холод); эти требования учитываются при механическом расчете линии электропередачи и РУ.

    4) удовлетворять требованиям экономичности электроустановки.

    Один  из важнейших вопросов - обеспечение  термической стойкости аппаратов  и проводников. При работе происходит нагрев электрических аппаратов  и проводников, что является следствием потерь в них. Составляющие этих потерь являются:

    1) потери в токоведущих частях  обмоток, контактов;

    2) потери от вихревых токов в  металлических частях;

    3) потери в магнитопроводе трансформаторов  и электромагнитов;

    4) потери в диэлектриках;

    Разъединитель - это коммутирующий, аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности в отключенном положении имеет между контактами изоляционный промежуток.

    При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями под напряжением и аппаратами, выведенными в ремонт.

    Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их зависит надежность работы всей электроустановки , поэтому к ним предъявляют следующие требования:

1) создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

2) электродинамическая  и термическая стойкость при  протекании токов кз;

3) исключение  самопроизвольных отключений;

4) четкое  включение и отключение при наихудших условиях работы                      (обледенение, дождь, снег).

    Важным  элементом электроустановки высокого напряжения является заземление. В  большинстве случаев (при напряжении до 500кВ) заземление монтируется на общей раме с основным разъединителем и блокируется с ним механически. Блокировка разрешает включение заземления только при отключенном разъединителе и наоборот. Разъединители могут выполнятся с одним или двумя заземляющими ножами. В установках со сборными шинами в качестве шинных разъединителей выбирают разъединители с одним заземляющим ножом, в качестве линейных - с двумя заземляющими ножами.

    Специальными  типами разъединителей являются короткозамыкатели  и отделители, применяемые на ПС, выполненных по упрощенным схемам.

    Короткозамыкатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.

    Короткозамыкатели создают искусственное КЗ на стороне  высокого напряжения подстанции с целью  повышения чувствительности релейной защиты линии.

    Отделители  предназначены для автоматического  отделения поврежденного участка  цепи в бестоковую паузу АПВ. Отделители внешне не отличаются от разъединителей, но у него для отключения имеется  пружинный привод. Отделителями допускается  отключать те же токи, что и разъединителями. Включение отделителя осуществляется вручную. Отделители, так же как и разъединители могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон.

    Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный  для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электроустановках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

    9.1  Выбор секционного реактора

    Так как периодическая составляющая тока короткого замыкания на стороне  низкого напряжения меньше тока отключения выключателя              МГГ 10-45 (I_{отк ном} =45 кА), то секционный реактор не нужен.

    26.68кА < 45 кА.

    9.2.  Выбор выключателей на стороне ВН 

    Максимальный  рабочий ток по формуле:

     .    (60)

    

.

    Предварительно  принимаем выключатель типа ВМТ-220Б-20 с номинальными параметрами [3]:

    номинальный рабочий ток I_ном=1000А;

    номинальный ток отключения I_{ном.откл}=20кА;

    амплитудное значение предельного сквозного  тока i_пр.с =52кА;

    время отключения t_ов=0.08с;

    ток термической стойкости I_т=20кА;

    время термической стойкости t_т=3с.

    Проверка  выбранного выключателя:

    - по способности выдерживать ударный ток КЗ:

    

;

    - по способности отключения периодической составляющей тока КЗ:

    

;

    - по способности отключения апериодической составляющей тока КЗ:

         (61)

    

    где τ = t_сз + t_ов = 0,7 + 0,08 = 0,78 c;

    - по  термической стойкости по формуле:

     ;    (62)

  

    Тепловой  импульс по формуле (56):

    

    Таким образом, выбранный выключатель  проходит по всем пунктам, и окончательно принимаем его к установке. 

    9.3  Выбор выключателей на стороне СН 

    Максимальный  рабочий ток по формуле (60):

    

.

    Предварительно  принимаем выключатель типа ВМУЭ-35Б-25 с номинальными параметрами:

    номинальный рабочий ток I_ном = 1000А;

    номинальный ток отключения I_{ном.откл} = 25кА;

    амплитудное значение предельного сквозного  тока i_пр.с = 64кА;

    время отключения t_ов = 0,075 с;

    ток термической стойкости I_т = 25кА;

    время термической стойкости t_т = 4 с.

    Проверка  выбранного выключателя:

    - по способности выдерживать ударный ток КЗ:

    

;

    - по способности отключения периодической составляющей тока КЗ:

     

;

    - по способности отключения апериодической составляющей тока КЗ по формуле (61):

    

    где τ = t_сз + t_ов = 0,7 + 0,075 = 0,775 c;