Мой диплом Ангарский (Понизительная подстанция 220-10 кВ на станции Тырма), страница 4

I_пр.скв. = 50кА 3кА;

i_пр.скв. = 125кА 7,285кА;

Проверка на коммутационную способность:

τ= + t_{собств.} = 0,01+0,06 = 0,07с;

β_норм = е^-22,5*0,07 =0,207;

i_а.норм = β_норм * I_{откл.ном.} =

i_a.τ = * I_n0 * е^-τ/Ta = е^-0,07/0,03 = 0,412кА;

0,412 14,64кА.

4.4 Выбор разъединителей

Проверка по условиям рабочих продолжительных режимов:

U_ном = 220кВ 220кВ;

I_ном = 1000A 26,25A;

Проверка на электродинамическую стойкость:

Наибольший пик тока электродинамической стойкости для разъединителя 220 кВ составляет 80 кА.

i_пр.скв. = 80кА 7,285кА;

Проверка по термической стойкости:

Ток термической стойкости для разъединителя 220 кВ составляет 31,5 кА, а время протекания тока термической стойкости 3 с.

t_откл. 3*Т_аэк;

t_откл. t_терм.;

В_{ккаталожн.} = * t_терм. = 31,5²*3 = 2976,75кА²*с;

В_красч. = * (t_откл.+Т_а) = 3²*(0,16+0,03)=1,71кА²*с;

2976,75кА²*с 1,71кА²*с

Вывод: разъединители РГНП.1а(2)-220/1000 удовлетворяют всем рассчитанным параметрам.

4.5 Выбор трансформаторов тока

Проверка по номинальному напряжению:

U_ном = 220кВ 220кВ;

Проверка по номинальному току

I_ном = 200A 26,25A;

Проверка на стойкость при сквозных тока КЗ:

i_пр.скв. = 100кА 7,285кА;

Проверка по термической стойкости:

* t_терм. = 40²*3 = 4800кА²*с 1,71кА²*с.

Вывод: трансформатор тока ТРГ-220 удовлетворяют всем рассчитанным параметрам.

4.6 Ошиновка и кабельное хозяйство

Подстанция:

Гибкая ошиновка ОРУ 220 кВ выполняется одним проводом АС-300/39 в фазе. Ошиновка 10 кВ от Т-1 до шинного моста выполняется одним проводом в фазе.

Определяем максимальный рабочий фазный ток (I_н):

I_н = = = 577,35А;

где S – полная мощность линии, кВ∙А; - напряжение, кВ; I_н - ток, А.

Выбираем провод АС-240/32 (I_н =605 A).

От шинного моста до ячейки ввода РУ-10 кВ медным кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена выбираем кабель ПвПу 3х185/70 (I_н =654 A, способ прокладки – на воздухе/лотке в плоскости).

Электростанция:

Р=2278 кВт, cosφ =0,8;

S = = 2847,5кВ*А.

I_н = = 164,4 А,

Выбираем кабель ПвПу 3х35/70 (I_н =250 A , способ прокладки – на воздухе/лотке в плоскости).

Расчет кабельных линий на потери напряжения:

Расчет производится для режима работы на полную мощность. Расчет потери напряжения определяется из выражения:

U% = * (r₀*cosφ+x₀*sinφ)

где P=2278кВт (мощность линии); U_H = 10кВ (напряжение); r₀ = 0,524 Ом/км (активное сопротивление проводника кабеля); cosφ =0,8, L=70м (длина кабельной линии).

U% = * (0,524*0,8+0,204*0,6)=0,108%

U%

Итого падение напряжения на кабельных линиях < 5% что соответствует требованиям ГОСТ 13109-97.

Проверяем экран одножильных кабелей 10 кВ с СПЭ-изоляцией на термическую стойкость при двойном коротком замыкании на землю:

Определяем реактивное сопротивление электрической системы при двойном КЗ на землю:

Х_2с = = 1,2*

где Х_2с - реактивное сопротивление эл. системы при двойном КЗ на землю; К_п.н. - коэффоициент перенапряжения (К_п.н. = 1,05); U_H - номинальное напряжение сети (U_H =10 кВ); - ток 3-фазного КЗ в голове линии на шинах =3,4 кА).; Х_2с = 3,566 Ом.

Определяем сопротивление кабельной линии:

R_k =(R_ж+ )*l = (R_ж+0,3*Rэ)*l

где R_k - сопротивление кабельной линии, Ом; R_ж - сопротивление жилы кабеля при t=90 °С, мОм/м; Rэ - сопротивление экрана кабеля при t=70 °С, мОм/м; - коэффициент тока в экране (m=0,9); l - длина кабельной линии, км; Х_2с = 3,566 Ом

R_k =(0,0991+0,3*0,3)*0,01=0,001891

Определяем ток двойного замыкания на землю:

I_2k = = = 2,9445 кА;

Определяем ток в экране при двойном замыкании на землю:

I_э = = 0.3* =0,3*2,9445 = 0,8833 кА;

Определяем коэффициент А:

А= * = 0,65* .

где А - эмпирический коэффициент, учитывающий термические характеристики окружающих или соседних неметаллических материалов, км/с; l - длина кабельной линии, км; t - время протекания КЗ (или время срабатывания защитного аппарата, которое задает сетевая компания), с; Т_м - максимально допустимая температура экрана (Т_м =350 °С); Т_н - начальная температура экрана (Т_н =70 °С); а - температурный коэффициент сопротивления металла экрана, 1/°С (для меди α=0,003931/°С).

Определяем минимально допустимое сечение экрана (мм² ) с учетом времени срабатывания защиты в голове кабельной линии (t):

S_э = = 5,5* = 5,5*0,8833* = 50,96

Вывод из расчета: экран кабеля 70 мм² отвечает требованиям термической устойчивости.

Силовые и контрольные кабели на подстанции приняты с изоляцией поливинилхлоридных композиций не поддерживающие горение (нг-LS).

Прокладка кабелей по открытой территории подстанции выполняется в кабельных лотках и в земле в ПНД/ПВД/ВГП трубе.

Прокладка силовых и контрольных кабелей в здании ОПУ и модуле КРУ-10 кВ выполняется по кабельным конструкциям. Трассы силовых и контрольных кабелей прокладываются раздельно.

Кабели вторичных цепей, прокладываемые в одном лотке с силовыми кабелями, должны располагаться на наибольшем расстоянии один от другого, т.е. прокладываться по противоположным сторонам лотка. При этом расстояние между ними должно быть не менее 0,25 м, контрольные кабели прокладываются в стальном электротехническом коробе.

4.7 Выбор изоляторов

В связи с расположением проектируемой подстанции в поле, согласно главы 1.9 ПУЭ изд. 7 принимается степень загрязнения изоляции (СЗ) равное 1, номинальное напряжение (U_ном), 220 кВ, удельная эффективная длина пути утечки (λ_э) по табл. 1.9.1, 1,6 см/кВ, наибольшее рабочее междуфазное напряжение (U), 252 кВ (по ГОСТ 721).

Натяжные и поддерживающие гирлянды на открытой части подстанции приняты из стеклянных изоляторов ПС-70Е. Диаметр (D) выбранного изолятора равен 255 мм, длина пути утечки (L_из) выбранного изолятора равна 303 мм.

Коэффициенты использования (k) изоляционных конструкций, составленных из однотипных изоляторов, следует определять как:

k=k_и*k_k

где k_и – коэффициент использования изолятора; k_k - коэффициент использования составной конструкции с параллельными или последовательно-параллельными ветвями.

= = 1,19;

где k_и – 1.1 - согласно табл. 1.9.20; k_k - 1 - согласно табл. 1.9.23; k=k_и*k_k = 1,1

Длина пути утечки L (см) изоляторов и изоляционных конструкций из стекла и фарфора должна определяться по формуле:

L = λ_э*U*k = 1,6*252*1,1 = 443,52, см.

Количество изоляторов определяется согласно п. 1.9.12:

m = = =14,64 (округляем до 15 штук).

Согласно п. 1.9.20. следует увеличить число тарельчатых изоляторов на два для натяжных и поддерживающих гирляндах ОРУ.

Натяжные и поддерживающие гирлянды ОРУ-220 приняты одноцепными из 17-и изоляторов.

4.8 Выбор ограничителей перенапряжения

Для защиты от перенапряжений применяются ограничители перенапряжения нелинейные (далее – ОПН).

Параметры ОПН для сети 220 кВ:

1. Выбор ОПН по U_нр

U_нр - наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое длительно (в течение всего срока службы аппарата) может быть приложено к выводам ОПН. Согласно расчету режимов максимальный уровень напряжения на ПС 220 кВ Тырма составляет 262,99 кВ. За U_нр принимается наибольшее рабочее фазное напряжение сети U_фт = 152 кВ. U_нр должно быть на 5% больше U_фт, т.е U_нр = 159,6 кВ. Поскольку градация по напряжениям дискретна, подходящим для использования считаем ОПН с U_нр = 163 кВ.

1. Выбор ОПН по энергоемкости

Параметр, характеризующий энергоемкость ОПН, называют классом пропускной способности или классом разряда линии. Этот параметр определяет максимально гарантированное количество энергии, которое ОПН способен поглотить из сети при ограничении грозовых и коммутационных перенапряжений без выхода из строя. Для сети 220 кВ выпускаются ОПН 2, 3, 4 и 5 классов. Выбор класса ОПН зависит от конфигурации сети, ее емкости. Поскольку диапазон различий параметров сети одного класса напряжения ограничен, для ПС 220 кВ, как правило, используют ОПН 2-го класса с удельной энергоемкостью 2,5–3,0 кДж/кВ. Таким образом, подходящим для использования в РУ 220 кВ является ОПН 2-го класса разряда линии с длительно допустимым напряжением U_нр =163 кВ. Номинальный разрядный ток, 10 кА (согласно ГОСТ Р 52725-2007).

1. Проверка ОПН по уровню ограничения коммутационных перенапряжений.

Проверку ОПН на соответствие расчетной кратности коммутационных перенапряжений имеет смысл проводить при выполнении распредустройств в сокращенных габаритах, например, для ЗРУ. В противном случае внешняя изоляция имеет значительные запасы по электрической прочности и, безусловно, выдержит воздействия перенапряжений, ограниченных ОПН, даже в случае превышения остающегося напряжения U_ост ОПН над перенапряжением.

1. Проверка ОПН по допустимым временным перенапряжениям.

Временно допустимые перенапряжения на ОПН – это возникающие в системе довольно длительные превышения над номинальным напряжения, как правило, промышленной частоты с гармониками или без них. Такие перенапряжения ОПН должен выдерживать без тепловых перегрузок. Временные перенапряжения могут возникать, например, на здоровых фазах при К.З. При обычном коэффициенте замыканий на землю к = 1,4 напряжение на здоровых фазах может составить U_т = к U_фт = 1,4*152 = 212,8 кВ. При этом ОПН не должен ограничивать эти временные перенапряжения.

Для проверки ОПН должно быть выполнено условие:

U_нр