150683 (Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока), страница 3

I_н.откл =25 кА;[3]

I_к=17,6 кА;

- По электродинамической стойкости:

I_пр.с ≥ I_к;

I_пр.с=25 кА – эффективное значение периодической составляющей предельного сквозного тока к.з.

I_к = 17,6 кА;

i_пр.с ≥ i_к

i_пр.с = 65 кА –амплитудное значение предельного сквозного тока к.з

i_к = 44,88 кА – ударный ток к.з.

5. По термической стойкости: I²_T · t_T ≥ B_k

I_T =25 кА – предельный ток термической стойкости.

t_T=3 с – время прохождения тока термической стойкости

B_k= I²_к·(t_откл.+ Т_а), где

B_k – тепловой импульс тока к.з.

t_откл= t_ср+ t_рз+ t_св, где[5]

t_ср=0,1 с – собственное время срабатывания защиты

t_рз=2 с – время выдержки срабатывания реле

t_св=0,055 с – собственное время отключения ВМТ-110 с приводом.

B_k= 17,6² · (0,1+2+0,055+0,02)=668 кА² · с;

I²_T · t_T=20²·3=1200 кА²·с

Выбранный масляный выключатель – ВМТ-110 соответствует всем характеристикам условий выбора.

Выбор разъединителей производим по следующим характеристикам:

Устанавливаем на ОРУ-110 кВ разъединители РДЗ-2-110/1000, РНДЗ-110/1000

- По номинальному напряжению: U_н ≥ U_р[5]

U_н=110 кВ;[3]

U_р=110 кВ;

- По номинальному длительному току: I_н ≥ I_pmax[5]

I_н=1000 А

I_pmax=130,7 А

- По электродинамической стойкости: i_пр.с ≥ i_y

i_пр.с=80 кА;

i_y=44,8 кА;

- По термической стойкости: I²_T · t_T≥ B_k

B_k=668 кА² ·с

I_T=31 кА – предельный ток термической стойкости

I²_T · t_T=31²·3=2883 кА²·с;

Выбранные разъединители РНДЗ-110/1000, РДЗ-2-110/1000 соответствуют всем характеристикам.

На масляных выключателях ВМТ-110 устанавливаем трансформаторы тока ТВТ-110/600/5.

Выбор трансформаторов тока проводим по следующим характеристикам:

ТВТ-110-600/5.

Для подключения релейной защиты используем отпайку 200/5.

-По номинальному напряжению: U_н ≥ U_р[5]

U_н=110 кВ;

U_р=110 кВ;

- По номинальному длительному току: I_1н ≥ I_pmax

I_1н =200 А;

I_pmax=130,7 А;

По электродинамической и термической стойкости встроенные трансформаторы тока не проверяются.

- По нагрузке вторичных цепей: Z_2н ≥ Z₂

Z_2н=1,2 Ом (класс точности 10) – номинальная допустимая нагрузка вторичной обмотки трансформаторов тока ТВТ-110.

Z₂= Z_пр+ Z_конт+∑ Z_приб., где

Z₂ – вторичная нагрузка расчетная;

Z_конт =0,1 Ом – сопротивление переходных контактов;

Z_пр=ρ·l_расч./q_пр., где

ρ=1,75·10^-8 Ом·м – удельное сопротивление медных проводов;

l_расч=75 м – длина проводов для ОРУ-110 кВ;

q_пр=2,5 ·10^-6 м² – сечение медных проводов

Z_пр=1,75·10^-8·75/2,5 ·10^-6 =0,52 Ом – сопротивление проводов;

∑ Z_приб=0,5 Ом –сопротивление приборов, присоединенных к вторичной обмотке трансформаторов тока ТВТ-110

Z₂=0,52+0,1+0,5=1,12 Ом;

Выбор проводов для вводов ОРУ-110 кВ, ремонтной и рабочей перемычек производим по следующим характеристикам:

А-300 – провод алюминиевый сечением 300 мм²

- По длительно допустимому току: I_доп ≥ I_pmax[5]

I_доп=680 А;

I_pmax=130,7 А;[3]

- По термической стойкости: q≥ q_min= √B_k·10⁶/C

q = 300 мм² выбранное сечение провода А-300;

q_min=√688·10⁶/88 = 293,7 мм²

С=88 – коэффициент.

- По условию отсутствия коронирования: 0,9 Е₀≥1,07Е

Е₀=30,3·m·(1+0,299/r_пр^1/2), где

Е₀ – максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны.

m=0,82 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности многопроволочных проводов.

r_пр=1,12 – радиус провода А-300

0,9 Е₀=0,9·(30,3·0,82·(1+0,299/1,12^0,5)=28,68 кВ/см;

Е=0,354·U/r_пр.· l_q·D_ср/ r_пр, где

Е-напряженность электрического поля около поверхности провода

V-линейное напряжение;

D_ср =1,26·D – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз;

D = 3 м - расстояние между проводами разных фаз;

D_ср =1,26·3=378 см;

1,07Е=1,07·0,354·110/1,12· l_q·378/1,12=14,72 кВ/см;

Алюминиевый провод А-300 соответствует всем характеристикам условий выбора. Для крепления проводов применяем гирлянды из 8 подвесных изоляторов Пф-70.

2.1.2 Выбор оборудования РУ-10 кВ

Д ля выбора оборудования находим ток короткого замыкания, ударный ток короткого замыкания.

Р ис. 6 Расчетные схемы для определения тока короткого замыкания при коротком замыкании на шинах 10 кВ.

X = U_ср² / S_{кз max} =115² / 3500 = 0,029 - сопротивление до места короткого замыкания[6]

Определяем сопротивление обмоток трансформатора

U_K1 = 0,5(U_{K I-II} + U_{K I-III} - U_{K II-III}) = 0,5(17+10,5-6) = 10,75%

U_K2 = 0,5(U_{K I-III} + U_{K II-III} - U_{K I-III}) = 0,5(17+6-10,5) = 6,25%

U_K3 = 0,5(U_{K II-III} + U_{K I-III} - U_{K I-II}) = 0,5(10,5+6-17) = -0,25% 0

U_K1, U_K2, U_K3 - напряжение короткого замыкания обмоток трансформатора

Х_*б1 = (U_K1 / 100) (S_б / S_н.тр) = (10,75/100)(100/20) = 0,53, где

S_б = 100 мВА - базовая мощность;

S_н.тр = 20000 кВА - мощность понижающего трансформатора

Х_*б2 = (U_K2 / 100) (S_б / S_н.тр) = (6,25/100)(100/20) = 0,31]

Х_*б3 = (U_K3 / 100) (S_б / S_н.тр) = 0

Х_*б3 = Х_* + Х_*1 + Х_*3 = 0,029 + 0,53 + 0 = 0,0559 –

результирующее сопротивление до точки короткого замыкания при коротком замыкании на шинах 10 кВ [рис. 6, в]

I_б = S_б / U_ср

I_б = 100 / ( 10,5) = 5,5 кА

I_к = I_б / Х_*4 = 5,5 /0,559 = 9,84 кА - ток короткого замыкания при коротком замыкании на шинах 10 кВ[5]

i_у = 2,55 I_к = 2,55 9,84 = 25,1 кА - ударный ток короткого замыкания

В РУ-10 кВ в ячейках КРУН-10 кВ установлены вакуумные выключатели ВВ/TEL-10/1000, ВВ/TEL-10/630. Выбор и проверку вакуумных выключателей производят по следующим характеристикам:

ВВ/TEL-10/1000

-По номинальному напряжению:

U_н U_р

U_н = 10 кВ - номинальное напряжение;

U_р = 10 кВ - рабочее напряжение КРУН-10 кВ

- По номинальному длительному току:

I_н I_{р max}

I_н = 1000 А - номинальный ток выключателя ВВ/TEL 10/110

I_{р max} = (К_рнS_н.тр)/( U_н2) = (0,520000)/( 11) = 525,5 А, где

К_рн = 0,5 - коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения

- По номинальному периодическому току отключения:

I_н.откл I_к

I_н.откл = 20 кА

I_к = 9,84 кА

- По электродинамической стойкости:

- по предельному периодическому току короткого замыкания:

I_пр.с I_к

I_пр.с = 20 кА - эффективное значение периодической составляющей предельного сквозного тока короткого замыкания

I_к = 9,84 кА

- по ударному току:

i_пр.с i_у

i_пр.с = 52 кА - амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания

i_у = 25,1 кА

- По термической стойкости:

I_т² t_т B_к

B_к = I_к² (t_откл + Т_а), где

t_откл = t_ср+t_рз+t_св = 2+0,1+0,1=2,2 с - время отключения тока,

Т_а = 0,01 с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

B_к = 9,84² 2,21 = 213,98 кА²с

I_т² t_т = 2О² 4 = 1600 кА²с

Вакуумные выключатели ВВ/TEL-10/1000, установленные в ячейках КРУН-10 кВ соответствуют всем характеристикам.

Вакуумный выключатель ВВ/TEL-10/630

- По номинальному напряжению: UН ≥ UР

UН = 10 кВ

UР = 10 кВ.

- По номинальному длительному току: IН ≥ IРmax

IН = 630 A

IРmax = 525.5 A.

- По номинальному периодическому току отключения: IНоткл ≥ IК

IНоткл = 12,5 кА

IК = 9,84 кА

- По электродинамической стойкости:

* по предельному периодическому току к.з.: IПР.С ≥ IК

IПР.С = 32 кА

IК = 9,84 кА

* по ударному току: iПР.С ≥ iу

iПР.С = 52 кА

iу = 25,1 кА

- По термической стойкости: I²Т ·t_T ≥ BК

BК = 213,98 кА²с

I²Т t_T = 1600 кА²с.

Вакуумные выключатели ВВ/TEL-10/630, установленные в ячейках КРУН-10 кВ соответствуют всем характеристикам.

Выбор и проверку трансформаторов тока ТПЛ-10 производим по следующим характеристикам:

ТПЛ-10.

- По номинальному напряжению: UН ≥ UР

UН = 10 кВ

UР = 10 кВ.

- По номинальному длительному току: I1Н ≥ IРmax

I1Н = 1000 A

IРmax = 525 A.

- По электродинамической стойкости: √2· I1Н ·К_д ≥ iу

√2· I1Н · К_д = √2· 1000 ·160 = 226,27 кА

К_д = 160 – кратность электродинамической стойкости [3]

iу = 25,1 кА.

- По термической стойкости: (I1Н ·К_Т) ² · t_T ≥ BК

BК = I²_к ·(t_откл + Т_а) = 9,84² · 2,25 = 217,8 кА²с

К_Т = 65 – кратность темической стойкости

t_Т = 1 с – время термичекой стойкости

(I1Н ·К_Т) ² · t_T = (1·65) ² ·1 = 4225 кА.

- По нагрузке вторичных цепей: Z_2H ≥ Z₂

Z_2H =1,2 (класс точности 3)

Z_2H=Z_пр+ΣZ_приб+Z_конт,

Z_2H= (1,75·10^-8·6/2,5·10⁶) + (0,02+0,1+0,1+0,1) + 0,1 = 0,46 Ом,

где ρ = 1,75·10^-8·Ом·м – удельное сопротивление медных проводов,

l_pacr = 6 м

g = 2,5 ·10^-6 м – сечение медных проводов

2.1.3 Выбор трансформаторов

Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат переменного тока, предназначенный для преобразования эл. энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения. В основу работы трансформатора положен закон электромагнитной индукции. [4]

Трансформатор, имеющий на стержне магнитоотвода две обмотки: обмотку высокого напряжения (ВН), обмотку низкого напряжения (НН), называют двухобмоточными. Мощные силовые трансформаторы выполняют трехобмоточными. Они имеют три обмотки: обмотку высокого напряжения (ВН), обмотку среднего (СН) и обмотку низкого напряжения (НН).

Понижающие трансформаторы служат для передачи электрической энергии на расстояние и для распределения ее между потребителями. Они отличаются относительно большой мощностью и высоким напряжением.

Понижающие трансформаторы изготавливают на определенные стандартные мощности. В 1985 году введена в действие шкала мощностей трансформаторов, согласно которой номинальные мощности трехфазных трансформаторов должны соответствовать определенному ряду. Первенцем отечественного трансформаторостроения является Московский электрозавод.

Число и мощность понижающих трансформаторов следует выбирать исходя из технико-экономических расчетов и нормативных требований по резервированию, согласно которым, на тяговых подстанциях следует предусматривать по два понижающих трансформатора. Мощность их целесообразно принять такой, чтобы при отключении одного из них электроснабжение обеспечивалось оставшимся в работе трансформатором [4].

В данной дипломной работе необходимо выбрать трехобмоточный понижающий трансформатор 110/35/10. Мощность понижающего трансформатора транзитной тяговой подстанции определяем из условий аварийного режима:

SH.TP ≥ Sмах/Кав·(n-1), где [5]