гдеI"2 – начальное значение периодической составляющей тока КЗ (для шин 110 кВ I"=577 А)

tоткл – время отключения КЗ.

tотк – согласно ПУЭ время отключения (время действия КЗ) tотк складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи tрз и полного времени отключения выключателя tов

t отк=tрз+tов

При этом можно принять tрз=0,1 с

С учетом характеристик выключателей (таб.4.16 [7]) получим время отключения КЗ в пределах: t=0,16¸0,2с. (принимаем 0,18 с)

Та – 0,115 – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ

Вк=(0,18+0,115)=65,5А2с106

qmin=

Выбранное сечение проходит с большим запасом.

Гибкие шины и токопроводы обычно крепятся на гирляндах подвесных изоляторов с достаточно большим расстоянием между фазами.

Для сборных шин 110 кВ – 3,0 м.

При таких расстояниях сила воздействия между фазами невелики, а поэтому расчет на динамическую устойчивость гибких шин не производят.

Проверку на коронирование в данном случае можно не проводить т.к. согласно ПУЭ минимальное допустимое сечение для воздушной линии 110кВ – АС70. Учитывая, что на ОРУ-110 кВ расстояние между фазами меньше, чем на воздушной линии проведем проверочный расчет для q=185мм2 (АС-185) d=19,1 Iдоп=510A, радиус провода r0=19,1/2=9,55мм≈1 см. Расстояние между фазами Р=300 см, фазы расположены горизонтально. Рабочий ток принимаем по Iраб макс=2Iраб Iраб макс=93,6A

Провод не будет коронировать при условии, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9Е0. Таким образом, условие проверки на корону можно записать в виде: 1,07Е≤0,9Е0

Определим начальную критическую напряженность Е0

,

где m – коэффициент учитывающий поверхностную шероховатость провода (m=0,82 – для многопроводных проводов) [7], r0 – радиус провода в см.

Е0=30,3 0,82кВ/см

Определим напряженность вокруг провода (максимальное значение) Е;

где U=121 кВ, т.к. на линиях подстанции поддерживают напряжение 1,1Uн; (Рср=1,26Р при горизонт. расп. [7])

Е=кВ/см

Проверим по условию 1,07Е≤0,9Е0

1,07 17,3=18,5<0,9 32,4=29,2

ТО Провод АС 185 проходит по условию коронирования.

2.4.2 Выбор силового оборудования 110 кВ

С целью снижения стоимости сооружения подстанции принимаем к установке отделители, разъединители и короткозамыкатели. Разъединители предназначены для включения и отключения электрических цепей напряжением выше 1000 В без нагрузки и для создания видимого разрыва. В отдельных случаях разрешают отключать разъединители электрические цепи при протекании через них токов значение и характер которых регламентирован ПТЭ.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного КЗ на стороне высшего напряжения подстанции, вследствие чего срабатывает защита и отключается выключатель головного участка питающей линии. В безтоковую паузу АПВ отделитель отключает трансформатор, создавая видимый разрыв в электрической цепи.

Исходя из ранее сказанного и зная рабочее напряжение U=110 кВ тепловой импульс тока Вк=65,5 кА2с и ток КЗ I"(3)=14,9 кА.

Выбираем оборудование с учетом открытой установки.

Таблица 12. - Разъединитель наружной установки РН8(3) – 2 – 110/630У1

Тип привода ПРН-110М

Таблица 13. - Короткозамыкатель КЗ-110

Тип привода ШПКМ.

Таблица 14. - Отделитель ОД(3)-1-110/600У1

Тип привода ШПО.

Выбранное оборудование удовлетворяет условиям если даже принять одновременную работу двух трансформаторов в аварийном режиме с перегрузкой 1,4.

2.4.3 Выбор силового оборудования 10 кВ

Для установки на стороне 10 кВ принимаем комплексные распределительные устройства типа КРУ серия К-Х11.

Зная полные мощности на отходящих линиях найдем рабочие токи.

Ф-304

Ф-305

Ф-306

Таблица 15. - Вводные ячейки КРУ К-Х11

Таблица 16. - Ячейки отходящие К-Х11.

Комплектные распределительные устройства укомплектованы масляными выключателями ВМП-10К. Т.к. основные технические показатели КРУ ориентированы на масляный выключатель, то проверяем выключатель только на термическую устойчивость. Из таб. 18.2.[2] масляный выключатель ВМП-10К выдерживаем ток в 20 кА до 5 с, 14кА до 10 с.

Электродинамическая устойчивость жестких шин для комплектных токопроводов и шин КРУ не выполняется. [7].

2.4.4 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираем по номинальному напряжению, по минимальному току первичной цепи классу точности, номинальной мощности вторичной цепи и проверяют на эл. динамическую и термическую устойчивость при протекании сквозных токов КЗ. Если трансформаторы тока предназначены цепей релейной защиты, то их проверяют на 10 % погрешность.

При выборе трансформаторов тока по номинальным напряжению и току первичной цепи должны быть выполнены следующие условия: Uнтт≥Uнуст; Iн1≥Iраб ффс; где Uнтт – номинальное напряжение т.к. Iн1 – номинальный ток первичной обмотки.

По классу точности т. т. выбирают в зависимости от типа и класса точности присоединяемых к ним приборов. Для питания амперметров и токовых реле класс точности-3; для токовых реле встроенных в привод выключателей и оперативных цепей релейной защиты класс точности – 10.

Выбор трансформаторов тока по мощности сводится к сравнению его номинальной вторичной мощности с расчетной вторичной нагрузкой, при этом должно быть выполнено условие Sн г≥Sрасч, где Sн2=I2н2rн2 – номинальная мощность тр-ра тока ВА; Iн2- номинальный ток вторичной обмотки тр-ра тока А; rн2 – номинальное сопротивление вторичной цепи трансформатора тока. Ом.

,

где ΣSприб – полная мощность приборов, подключенных к трансформатору тока ВА;

rпров – активное сопротивление проводов, Ом;

rк – активное сопротивление контактов (принимается 0,1 Ом)

Принимаем к установке: в водных и секционной ячейке ТОЛ-10-0,5/Р[2]

Таблица 17. – ТОЛ-10-0,5/Р.

Для обеспечения класса точности – 3, rн2=1,2 и Sн2=30ВА на отходящих фидерах ТПЛ 10-0,5/Р [2]

Таблица 18. - ТПЛ 10-0,5/Р

Проверку тр-ов тока на динамическую устойчивость выполняют по формуле:

где Кдин – кратность динамической устойчивости.

Проверку на термическую устойчивость по выражению:

,

где k1c – кратность односекундной динамической устойчивости.

Таблица 19. – ТПЛ 10-0,5/Р (Iн1=100А)

Необходимо выбрать другой тр-ор т.к. этот не проходит по термической устойчивости.

Таблица 20. - ТПЛ 10-0,5/Р (Iн1=150А)

Для обеспечения класса точности – 3 необходимо rн2=1,2; Sн2=30ВА.

2.4.5 Выбор трансформатора напряжения

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению, классу точности и вторичной нагрузки.

При выборе трансформатора напряжения по номинальному напряжению должно быть выполнено условие:

где  - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора напряжения.

По классу точности трансформаторы напряжения выбирают в зависимости от допустимой погрешности измерений присоединенных приборов. Т.к. от одного трансформатора напряжения могут питаться приборы с различными требуемыми к точности, то ориентируются на наивысший класс точности. Работа в принятом классе точности гарантируется при отклонении напряжения не превышающем 10% от номинального.

Трансформаторы напряжения по вторичной нагрузке проверяют по условию:

где  - номинальная мощность трансформатора напряжения в принятом классе точности;

 - вторичная нагрузка трансформатора напряжения.

 определяют по формуле:

где  - суммарная мощность приборов, присоединенных к трансформатору тока;  - суммарная реактивная мощность приборов.

Если в каталоге приведены нагрузки приборов, выраженные в Ом, то мощность приборов определяют по формуле:

На электродинамическую устойчивость трансформаторы напряжения не проверяют. На основании выше сказанного принимаем к установке трансформатора напряжения НТМИИ – 10 [2].

Таблица 21. – НТМИИ – 10.

2.5 Собственные нужды и оперативный ток на подстанции

На подстанциях затраты мощности на С.Н. сравнительно невелики и не зависят от мощности подстанции.

На районных понижающих подстанциях сельхозназначения устанавливается один трансформатор собственного назначения мощностью 25 – 63 кВ·А с вторичным напряжением 380/220 В. На двух трансформаторных подстанциях рекомендуется устанавливать два трансформатора СН.

Трансформатор СН присоединяется к шинам низшего напряжения. В конкретном случае можно применить ячейку КРУ серии К-ХII приспособленную для установки трансформатора СН мощностью до 60 кВ·А.

2.5.1 Выбор трансформатора СН

Расчет проводим для одного трансформатора.

Мощность трансформатора СН найдем из формулы:

где  - коэффициент несовпадения максимумов силовой и осветительной нагрузки. Принимаем 0,9.

суммарная максимальная мощность силовой и осветительной нагрузки.

 - коэффициент одновременной осветительной нагрузки.

 - КПД сети освещения = 0,96.

 - сумма мощностей собственных нужд,  принимаем 50 кВт.

 - установленная мощность освещения,  = 15 кВт.

 - суммарная максимальная реактивная мощность силовой нагрузки.

 кВт.

 кВт.

 кВт.

Принимаем к установке два трансформатора ТМ – 40/10.

2.5.2 Источники оперативного тока

На сельских подстанциях для питания сетей оперативного тока релейной защиты и автоматики в основном применяют переменный ток, в качестве источников которого используют трансформаторы тока, напряжения и собственных нужд электроустановок.

Трансформаторы тока используют как источники оперативного тока для релейных защит, реагирующих на увеличение тока в электрической цепи (защита от КЗ и перегрузок).

Трансформаторы напряжения и трансформаторы СН могут быть использованы для оперативных цепей релейной защиты, реагирующих на ненормальные режимы работы, не связанные с большим снижением напряжения (защита от перегрузок, повышения напряжения, замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и т.п.).

Для питания приборов, аппаратов защиты и автоматики, работающих на постоянном токе применяют подключенные к трансформаторам тока блоки типа БТП и к трансформаторам напряжения и СН – шина БПН, а также блок БК, энергию которых используют для питания отключающих электромагнитов.

Напряжения блоков питания типа БПН 100 и БПТ 101 – 24…48 В, длительная мощность 100 Вт, кратковременная 200 Вт, у БПТ – 1002 и БПН – 1002 напряжение 110 и 220 В мощность 800 и 1000 Вт соответственно.

2.6 Релейная защита

Релейной защитой называют автоматическое устройство, состоящее из одного или нескольких приборов реле, которые реагируют на изменение режима в каком-либо участке электрической цепи и подают импульс на отключение данного участка или на сигнализацию. В схемах автоматики при помощи реле осуществляют заранее предусмотренное автоматическое изменение режима работа электроустановки или поддержание его в заданных пределах.

Для того, чтобы релейная защита правильно своевременно выполняла свои функции, к ней предъявляют ряд требований.

Быстродействие. Это качество необходимо для ограничения размеров повреждения, вызванных токами КЗ, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей.

Время , необходимое для отключения поврежденного участка состоит из времени  - действия релейной защиты и времени  - действия выключателя с приводом.

В схемах применяют устройства, обладающие наименьшим временем действия. Так для современных быстродействующих защит  с, для быстродействующих воздушных выключателей  с и для масляных выключателей  с.

Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности , который определяют: для максимальной токовой защиты:

где  - максимальный ток КЗ в конце защищаемого участка,  - ток срабатывания защиты.

Для защиты от понижения напряжения:

где  - напряжение срабатывания защиты (наибольшее значение напряжения, при котором защита приходит в действие);  - наибольшее напряжение в месте установки защиты при КЗ в пределах защищаемого участка.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11