Расчёт максимальных рабочих значений токов

Расчёт токов в элементах сети определяется по следующей формуле

В таблице 6 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 220 кВ.

Таблица 6 – Рабочие токи подстанции на стороне 220 кВ

Элемент схемы	Значение тока, А
W1	116
W2	116
QF1	116
QF2	116
QS1	116
QS2	116
QS3	116
QS4	116
QS5	116
QS6	116

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

В таблице 7 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 35 кВ.

Таблица 7 – Рабочие токи подстанции на стороне 35 кВ

Элемент схемы	Значение тока, А
W1	378
W2	378
W3	242
W4	242
QF1	378
QF2	143
QF3	242
QF4	378
QF5	143
QF6	242
QF7	763
QF8	763
QB1	763
FU1	8
FU2	8

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

В таблице 8 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 10 кВ.

Таблица 8 – Рабочие токи подстанции на стороне 10 кВ

Элемент схемы	Значение тока, А
QF1	500
QF2	500
QF7	500
QF8	500
QB1	500

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Выбор сечения и марки проводов ВЛЭП 220 кВ

Сечение провода выбирается по условию нагрева в послеаварийном режиме (когда одна из ВЛ отключена), по экономической плотности тока и по условиям короны.

По условию нагрева: определяется по следующему выражению

I _дд – длительно допустимый ток линии.

Согласно табл. 1.3.29 [4] выбираем провод марки АС 50/8 с длительно допустимым током I _дд =210 А.

По экономической плотности тока: определяется по следующему выражению

j_эк – экономическая плотность тока. Согласно таблицы 1.3.36 [4] примем равной 1,1 А/мм², тогда

Согласно табл. 1.3.29 [4] выбираем провод марки АС 95/16 с длительно допустимым током I _дд =330 А.

По условию короны: минимальный диаметр провода 110 кВ по условию короны равен 11,4 (АС 70/11).

По условию механической прочности: согласно табл. 2.5.5 [4] минимально допустимое сечение проводов по условиям механической прочности для одноцепных ВЛ составляет 70 мм².

Исходя из вышеуказанных условий, выбираем провод марки АС 95/16.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Выбор электротехнического оборудования для РУ 220 кВ

Выбор выключателей

В качестве QF1 и QF2 выберем элегазовые колонковые выключатели фирмы ABB серии LTB 145D1/B/. В таблице 9 представлены технические характеристики выключателя.

Таблица 9 - Технические характеристики выключателя

Параметр	Единица измерения	Данные
Число разрывов на полюс	-	1
Номинальное напряжение	кВ	220
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	252
Номинальный ток	А	3150
Номинальный ток отключения	кА	40
Нормальный ток включения	кА	104
Длительность сквозного тока КЗ	с	3
Собственное время включения	мс	<40
Собственное время отключения	мс	<25
Полное время отключения	мс	40
Бестоковая пауза при АПВ	мс	300

 

Выбор разъединителей

В качестве QS1-QS6 выберем разъединители серии РГН-220/1000 УХЛ1 (разъединитель горизонтально-поворотного типа с нормальным уровнем изоляции) ООО СОМЭКС (г.Великие Луки). В таблице 10 представлены технические характеристики разъединителя.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

27

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Таблица 10 - Технические характеристики разъединителя

Параметр	Единица измерения	Данные
Номинальное напряжение	кВ	220
Номинальный ток	А	1000
Ток электродинамической стойкости	кА	80
Ток термической стойкости	кА	31,5
Время протекания кратковременно выдерживаемого тока	с	3
Максимальный ток отключения	А	1,5
Максимальный индуктивный ток отключения	А	4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

28

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Выбор электротехнического оборудования для РУ 35 кВ

Выбор выключателей

В качестве QF1-QF12 выберем выкатные тележки с вакуумными выключателями ВБУ-35. В таблице 11 приведены технические характеристики ВБУ-35.

Таблица 11 - Технические характеристики выключателя

Параметр	Единица измерения	Данные
Тип выключателя	-	ВБУЭ(П)З-10-20/1000
Номинальное напряжение	кВ	10
Наибольшее напряжение	кВ	12
Номинальный ток	А	1000
Номинальный ток отключения	кА	20

В качестве QB1 выберем выкатную тележку с вакуумным выключателем ВБУ-10. В таблице 12 приведены технические характеристики ВБУ-10.

Таблица 12 - Технические характеристики выключателя

Параметр	Единица измерения	Данные
Применяемый тип выключателя	-	ВБУЭ(П)З-10-20/1600
Номинальное напряжение	кВ	10
Наибольшее напряжение	кВ	12
Номинальный ток	А	1600
Номинальный ток отключения	кА	20

В качестве QF13-QF14 выберем КРУ из шкафов типа К-02-4 101 В-10,0-31,5/2000 ХЛ1 ЗАО «Электросила».

Шкаф КРУ с вакуумным выключателем со схемой главных цепей 101(рисунок 6), классом напряжения 10 кВ, номинальным током 2000 А и номинальным током отключения выключателя 31,5 кА, климатического исполнения ХЛ1.

В отсеке ввода (вывода) находятся трансформаторы тока, верхние неподвижные контакты, линейные шины, заземляющий разъединитель.

В отсеке сборных шин находятся нижние неподвижные контакты и алюминиевые или медные шины, закреплённые на опорных изоляторах.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

29

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Рисунок 6 - Схема главных цепей КРУ

В таблице 13 представлены технические характеристики КРУ К-02-4.

Таблица 13 - Технические характеристики КРУ К-02-4

Параметр	Единица измерения	Данные
Номинальное напряжение	кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	12
Номинальный ток главных цепей шкафов КРУ	А	2000
Номинальный ток сборных шин	А	2000
Номинальный ток отключения	кА	31,5
Ток термической стойкости(3 с)	кА	31,5
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей шкафов КРУ	кА	81

Выбор предохранителей

В качестве FU1 и FU2 выберем предохранители серии ПКТ 101-10-8-12,5 У3. В таблице 14 представлены технические характеристики предохранителя серии ПКТ.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

30

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Таблица 14 - Технические характеристики ПКТ 101-10-8-12,5

Параметр	Единица измерения	Данные
Номинальное напряжение	кВ	10
Номинальный ток	А	8
Номинальный ток отключения	кА	12,5

Проверка выключателей

Проверка выключателей производится по следующим критериям:

1. Номинальное напряжение сети, в которой устанавливается выключатель

2. Расчётный ток продолжительного режима цепи, в которой устанавливается выключатель

3. Начальный периодический сверхпереходной ток трёхфазного КЗ

4. Ударный ток КЗ в цепи, где устанавливается выключатель

5. Интеграл Джоуля тока КЗ, характеризующий количество теплоты, кА²*с, выделяющейся в аппарате за время короткого замыкания

    В таблице 15 представлены проверочные данные для выключателей 220 кВ.

Таблица 15 - Сводная таблица по проверке выключателей РУ 110 кВ

Наименование выключателя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
QF1, QF2 (LTB 145D1/B/)
		181,12 А

        

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

31

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

В таблице 16 представлены проверочные данныедля выключателей 10 кВ.

Таблица 16 - Сводная таблица по проверке выключателей РУ 10 кВ

Наименование выключателя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
QF1-QF12 (ВБУ-10)
		А
Наименование выключателя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
QB1 (ВБУ-10)
		А
Наименование выключателя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
QF13-QF14 (КРУ К-02-4)
		А

Проверка разъединителей

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

32

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

В таблице 17 представлены проверочные данные для разъединителей 110 кВ.

Таблица 17 - Сводная таблица по проверке разъединителей РУ 110 кВ

Наименование разъединителя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
QS1-QS6 (РГН-110/1000)
		А

Проверка предохранителей

В таблице 18 представлены проверочные данные для предохранителей 10 кВ.

Таблица 18 - Сводная таблица по проверке предохранителей РУ 10 кВ

Наименование предохранителя	Условия выбора	Расчётные данные сети	Каталожные данные
FU1-FU2 ПКТ 101-10-8-12,5 У3	Выбор по напряжению
	Номинальный ток плавкой вставки

𝑘_н – коэффициент надёжности для отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора (𝑘_н=1,5-2 при S_тр.ном>160 кВ*А).

 

 

5. З

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

33

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

ащита и автоматика

В энергосистемах на электрооборудовании подстанций и электрических сетях за счёт внешних (ветер, дождь, наледь) и внутренних условий (старение и разрушение изоляции, неправильные действия персонала и т.д.) могут возникнуть режимы, на которые электроустановки не рассчитаны. К ним относятся повреждение и ненормальные режимы.

Повреждения в основном ведут к коротким замыканиям, которые сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.

Кроме этого к основным видам ненормальных режимов относятся перегрузки. В этом случае в перегруженном элементе возникают токи, превосходящие длительно допустимые для его значения. При достаточно большом времени существования этих токов температура токовых частей недопустимо повышается, а их изоляция ускоренно изнашивается или разрушается.

В большинстве случаев аварии или их развитие могут быть ликвидированы быстрым отключением повреждённого участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, действующих на отключение выключателей и получивших название релейная защита.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надёжная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникающие повреждения и ненормальные режимы.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения короткого замыкания и быстрое автоматическое отключение с помощью выключателей повреждённого оборудования или участка сети от остальной неповреждённой части электрической установки или сети.

Вторым дополнительным назначением релейной защиты является выявление нарушений ненормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

34

КП.13.02.07.02.00.00.ПЗ

Релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей.

К основным устройствам такой автоматики относятся:

- автоматика повторного включения

- автоматика включения резервных источников питания и оборудования

- автоматика частотной разгрузки.

    Согласно п. 3.2.51 [4] для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

1) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

2) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединённых к сети с глохозаземлённой нейтралью;

3) витковых замыканий в обмотках;

4) понижения уровня масла.

Согласно п. 3.2.91 [4] для линий 10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

Согласно п. 3.2.106 [4] для линий 110 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.