Аппараты и проводники РУ всех напряжений подстанций выбираются по условиям продолжительного режима работы и проверяются по режиму короткого замыкания.
Расчетными токами продолжительного режима являются: Iнорм – наибольший ток нормального режима и Imax – наибольший ток ремонтного или послеаварийного (форсированного) режима.
Расчет токов продолжительного режима
5.1.1 Цепь двухобмоточного трансформатора с расщепленной на две обмоткой НН.
На стороне ВН расчётные токи рассчитываются по формулам:
А
А
На стороне НН
А
А
5.1.2 Цепь линии к потребителю.
Если потребитель имеет 2,4,6 и т.д. (n) линий, подключенных симметрично к двум системам сборных шин НН подстанции, то
,
где SMi - мощность нагрузки единичного потребителя из табл.1.1
что соответствует режиму вывода из работы одной секции.
Если потребитель имеет n параллельных линий, подключенных к РУ ВН по схеме с двумя рабочими системами сборных шин, то:
5.1.2.1. Для потребителей ВН.
Автосборочный завод (n=2)
А
А
Цех подготовки сырья масложирового комбината (n=4)
5.1.4 Цепи секционных и шиносоединительных выключателей:
для шин ВН:
А
для шин НН:
А
5.1.5 Сборные шины:
Для них расчётным также являются наиболее неблагоприятный режим и расчётный максимальный ток определяем по наибольшему рабочему току вводного выключателя.
Шины ВН:
А
Шины НН:
А
Выбор аппаратов РУ ВН
Приведем условия выбора основных аппаратов для РУ ВН.
1) Выбор высоковольтных выключателей производится по:
а) номинальному напряжению
где - номинальное напряжение выключателя, кВ;
- номинальное напряжение сети, где установлен выключатель, кВ;
б) номинальному длительному току
где - длительный номинальный ток выключателя, А;
-максимальный возможный ток через выключатель, А;
в) электродинамической стойкости (ударному току КЗ)
Ударный ток КЗ в цепи, где устанавливается выключатель:
где - номинальный ток электродинамической стойкости выключателя (амплитудное значение предельного полного тока, который может протекать через выключатель), А;
г) отключающей способности (номинальному периодическому току отключения и номинальному апериодическому току отключения)
Апериодическая составляющая тока КЗ, которая соответствует времени до момента расхождения дугогасительных контактов выключателя :
где - номинальный апериодический ток отключения выключателя, А;
- относительное номинальное содержание апериодической составляющей тока отключения для времени .
д) термической стойкости
При проверке термической стойкости аппаратов и токоведущих устройств расчётное время действия тока КЗ определяется как сумма времени действия основной защиты, установленной у ближайшего к месту повреждения выключателя, и полного времени действия этого выключателя. Тепловой импульс характеризует количество теплоты, кА2×с, которое выделяется в аппарате за время короткого замыкания:
где - предельный ток термической стойкости, который аппарат может выдержать без повреждения в течение времени термической стойкости .
2) Выбор разъединителей производится по:
а) номинальному напряжению , кВ; выбор производится аналогично выбору выключателей;
б) максимальному длительному току , А; выбор производится аналогично выбору выключателей;
в) по электродинамической стойкости , А; выбор производится аналогично выбору выключателей;
г) по термической стойкости , А; выбор производится аналогично выбору
выключателей.
3) Выбор ограничителей перенапряжения производится по:
а) номинальному напряжению , кВ;
где - номинальное напряжение ограничителя перенапряжений, кВ;
- номинальное напряжение сети, где установлен ограничитель
перенапряжений, кВ;
4) Выбор измерительных трансформаторов тока производится по:
а) номинальному напряжению, кВ;
б) номинальному току, А;
Длительный рабочий расчётный ток цепи, в которую включается трансформатор тока,
где - номинальный ток первичной цепи ТТ. Величина этого тока выбирается как можно ближе к значению , так как из-за недогрузки первичной обмотки увеличиваются погрешности.
в) электродинамической стойкости;
Ударный ток короткого замыкания:
д) термической стойкости;
Тепловой импульс
е) нагрузке вторичных цепей;
Вторичная нагрузка
где - номинальная допустимая нагрузка (при заданном классе точности), Ом.
Упрощено вторичную нагрузку можно определить:
где - сумма сопротивлений последовательно включённых приборов и реле, Ом;
- сопротивление соединительных проводов, Ом;
- переходное сопротивление контактов, Ом.
Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь данными о числе приборов и их каталожными данными, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора. При выборе трансформаторов тока следует иметь в виду, что они могут быть встроены в выводы выключателей или трансформаторов.
5) Выбор измерительных трансформаторов напряжения производится по:
где - номинальная вторичная мощность (при заданном классе точности), ВА.
Если схема соединения обмоток ТН соответствует схеме соединения параллельных катушек измерительных приборов, то нагрузку на каждую фазу легко определить, суммируя нагрузку всех параллельных катушек приборов (реле)
где -полная мощность, потребляемая всеми катушками напряжения прибора, ВА;
- коэффициент мощности приборов (принимается для вольтметров, ваттметров и частотомеров равным 1, для счётчиков равным 0,43).
Все расчётные и каталожные данные для выбора аппаратов РУ ВН сводим в таблицу 5.1.
Ограничитель перенапряжения
в нейтрали
ОПН-У-110/56 УХЛ1
(2 шт.)
Uн.ном ≤ Uном
Uс.ном = 37кВ
Uном = 56кВ
37 < 56
Выбор аппаратов РУ НН.
Выбираем КРУ «Классика» серии D-12P для умеренного климата.
В КРУ «Классика» серий D-12P (PT) и D-24P выключатели, контакторы, секционные разъединители и трансформаторы напряжения устанавливаются на кассетных выдвижных элементах (КВЭ) в средней части шкафа, что позволяет добиться нового уровня в функциональности распределительных устройств.
Расположение КВЭ на комфортной для персонала высоте в КРУ, снижения его массы и трения в подвижных частях, применение механизма перемещения КВЭ, действующего на всем его ходу, благоприятно сказывается на условиях обслуживания и ремонта оборудования. Кроме того, размещение КВЭ в средней части позволяет увеличить полезный объем отсека присоединений и обеспечить свободный доступ к нему с фасадной стороны, что позволяет перейти к одностороннему обслуживанию и существенно повысить удобство монтажа и эксплуатации. Большой объем отсека присоединений позволяет разместить в нем дополнительное оборудование, например трансформаторы напряжения на собственной выдвижной конструкции, что дает возможность организовать контроль напряжения на вводе в габаритах одного шкафа КРУ. Конструкцией предусмотрена возможность демонтажа металлической перегородки между отсеками КВЭ и присоединений, что увеличивает пространство для доступа к кабельным линиям и еще больше повышает удобство обслуживания КРУ.
КРУ предназначено для работы внутри помещений при следующих условиях: высота над уровнем моря — до 1000 м; верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха — не выше +40°С; нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха — не ниже -25°С; относительная влажность воздуха — 95% при температуре +25°С; атмосферное давление – от 86,6 до 106,7 кПа (от 650 до800 мм рт. ст.); окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов, разрушающих изоляцию и металлы; тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69. Технические параметры шкафов КРУ серии D-12P приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Основные параметры и характеристики КРУ серии D-12P.
Наименование параметра характеристики
Значение
Номинальное напряжение, кВ
Наибольшее рабочее напряжение, кВ
Номинальный ток сборных шин, А
630; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000
Номинальный ток главных цепей
630; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000
Номинальный ток отключения выключателей, встроенных в КРУ, кА
12,5; 20; 25; 31,5; 40; 50
Ток электродинамической стойкости, кА
51; 64; 81; 102; 128
Ток термической стойкости, кА
20; 25; 31,5; 40; 50
Время протекания тока термической стойкости, с
1 или 3
Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В
Любое стандартное напряжение до 220 В постоянного, переменного
или выпрямленного тока
Габаритные размеры шкафов, мм
ширина
глубина
высота
750, 900;
1300;
2150 – 2470
Масса, кг
от 480 до 980
Типы оборудования, применяемого в КРУ серии D-12P, приведены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 – Типы оборудования, применяемого в КРУ серии D-12P.
Наименование оборудования
Тип, марка
Силовые выключатели
BB/TEL
VD-4
EVOLIS
LF
Трансформаторы напряжения
Различные
Трансформаторы тока
Различные
Контакторы
V-7, V-12
Заземлители
UWEa, UMR
Ограничители перенапряжений
ОПН/TEL
Результаты проверки аппаратов, входящих в комплект шкафов КРУ серии D-12P сведены в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Проверка аппаратов шкафов КРУ серии D-12P.