Материал: Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху

∑Q_макс - реактивна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр;

S_мак1 =  = 25,63 кВА.

S_мак2 =  = 35,66 кВА.

Якщо за категорією надійності вибирається двотрансформаторна підстанція, то подальші розрахунки проводяться для шини з більшою потужністю навантаження і обидва трансформатори вибираються за цими розрахунками.

Визначаємо коефіцієнт заповнення графіка:

К_з.г.= S_ср / S_макс, (2.2.3)

де S_ср, S_макс середнє і максимальне навантаження трансформатора, кВА.

За значенням К_з.г. і часу максимуму t = 8 годин визначаємо коефіцієнт допустимого навантаження К_н. сторінка 222 мал. 5.48 [5]

К_з.г. = 33,98/65,13 = 0,52

Номінальна потужність трансформатора:

S_ном.р = S_макс / К_н, (2.2.4)

де S_ном.р - номінальна розрахункова потужність трансформатора, кВА;

S_мак - максимальна потужність всіх РП, підключених до однієї шини, кВА

К_н = 1,17

S_ном.р = 65,13/1,17 = 55,66 кВА.

Вибираємо тип трансформатора ТМЗ-63/10/0,4.

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі визначається за формулою:

К_з.т = S_макс / n×S_ном, (2.2.5)

де n - кількість тр ансформаторів на підстанції,

S_ном - номінальна паспортна потужність вибраного типу трансформатора, кВА

К_з.т = 65,13/ 2×63 = 0,51

Для двотрансформаторної підстанції перевіряємо вибраний тип трансформатора на роботу в аварійному режимі. При відключенні одного трансформатора в період максимуму, допустиме навантаження на робочій трансформатор дорівнює 140%.

,4×S_ном ≥ 0,75×S_макс

де S_ном - номінальна паспортна потужність вибраного типу трансформатора;

S_макс - максимальна потужність всіх РП підключених до двох шин підстанцій 0,4-0,23кВ.

,4×55,66 ≥ 0,75×35,66; 77,92 ≥ 26,74

Нерівність виконується трансформатори вибрано вірно.

.3 Розрахунок і вибір високовольтних вимикачів на стороні 6 - 10 кВ

Вибір високовольтних вимикачів та роз’єднувачів виконується за умов:

в залежності від місця встановлення ( внутрішнє або зовнішнє);

за номінальною напругою:

U_ном ≥ U_роб, (4.3.1)

де U_ном - номінальна напруга апарата за каталогом, кВ;

U_роб - робоча напруга приєднання, де буде встановлено апарат, кВ;

за номінальним струмом:

І_ном ≥ І_роб, (4.3.2)

де І_ном - номінальний струм апарата за каталогом, А;

І_роб - робочий струм приєднання, де буде встановлено апарат, кА:

для вимикачів на лінії:

І_роб =n × S_ном × К_з.т /  U_н, (4.3.3)

де S_ном - номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

К_{з т}. - коефіцієнт завантаження трансформатора;

U_ном - напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

n - кількість трансформаторів на підстанції;

І_роб = 2 × 63 × 0,51 /× 10 = 3,71 А

для вимикачів між секціями:

І_роб = S_ном × К_з.т /  U_н, (4.3.4)

де S_ном - номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

К_{з т}. - коефіцієнт завантаження трансформатора;

U_ном - напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

І_роб = 63 × 0,51 /  × 10 = 1,85 А

Вибираємо вимикач типу ВММ-10

Перевірка вибраних апаратів здійснюється за умов:

перевірка на динамічну стійкість:

і_дин ≥ і_у, (4.3.5)

де і_дин - амплітудне значення струму динамічної стійкості за каталогом, кА;

і_у - миттєве значення струму короткого замикання в точці приєднання, де буде встановлено апарат, кА; 25 ≥ 0,96

і_у =  × К_у × І_к.з., (4.3.6)

де К_у - ударний коефіцієнт, визначається як К_у =1,3 для трансформаторів 630- 1000 кВА; К_у =1,2 для трансформаторів 100 - 400 кВА;

і_у = × 1,2 × 0,57 = 0,96 кА.

І_к.з =S_к / × U_н, (4.3.7)

де S_к - струм к.з. на стороні 6-10 кВ трансформаторної підстанції, МВА;

U_ном - номінальна напруга високої сторони трансформаторної підстанції, кВ.

І_к.з = 10 / × 10 = 0,57 ×  = 570 А

перевірка на термічну стійкість:

× ≥ , (4.3.8)

де  - струм термічної стійкості апарата за каталогом для вибраного вимикача, кА²

 - час проходження струму термічної стійкості апарата за каталогом, с;

 - тепловий імпульс струму К.З. для відповідного приєднання за розрахунком, кА² * с.

 × 0,12 = 12

 = ×, (4.4.9)

де І_к.з - струм короткого замикання на високій стороні, кА;

 = ×= 0,03 кА² * с.

≥ 0,003

Вибрані високовольтні вимикачі також перевіряються за номінальним струмом відключення та за номінальною потужністю відключення:

де І_{ном.откл.} - номінальний струм відключення вимикача, кА;

І_к.з - струм короткого замикання, кА; 10 ≥ 0,57

S_ном ≤ S_к, (4.4.11)

де S_ном - номінальна потужність відключення вимикача, МВА;

S_к - потужність струму короткого замикання, МВА.

 ≤ 10 ×

Нерівність виконується, автоматичний вимикач вибрано вірно.

Результати вибору високовольтних апаратів слід занести до таблиці 4.3.1

Таблиця 4.3.1

Вибір захисної апаратури на шинах 10-6 кВ

.4 Вибір струмопроводів трансформаторної підстанції на стороні 6-10 кВ

Трансформаторна підстанція живиться від енергетичної системи кабельною лінією напругою в 6 кВ або 10 кВ.

Визначаємо розрахунковий струм кабельної лінії при живленні трансформатора, за формулою:

І_р = n × S_ном × К_з.т /  U_н, (4.4.1)

де S_ном - номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

К_{з т}. - коефіцієнт завантаження трансформатора;

U_н - напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

n - кількість трансформаторів на підстанції.

І_р = 2 × 63 × 0,51 /  10 = 3,71 А

Допустимий струм 75 А і тоді переріз буде 16 мм^2; 3,71 ≤ 75

Перевіряємо вибраний переріз кабелю на динамічну стійкість до струмів короткого замикання.

S_мін = І_к.з ×  / C, (4.4.2)

де І_к.з - струм короткого замикання, розрахований в розділі 5.4.2, кА

t - час спрацьовування захисту, 0,3с

С - коефіцієнт, що відповідає різниці тепла, яке виділяється у провіднику до короткого замикання і після нього . Для алюмінієвих жил С = 85

S_мін = 570 ×  / 85 = 4 мм²

4 ≤ 16

Оскільки вибраний переріз 4 мм² задовольняє умовам термічної стійкості, тому беремо переріз 16 мм².

.5 Розрахунок струму короткого замикання

В електричному устаткуванні можуть виникати різні види короткого замикання, що супроводжуються різким зростанням струму. Тому електроустаткування, що встановлюється на трансформаторній підстанції та в системах електропостачання, повинно бути стійким до струмів короткого замикання.

Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) рекомендується виконувати у такому порядку:

. На схемі електропостачання визначаються точки, для яких розраховуються струм КЗ: шини РУ, кінці живлячої ліній, виходи ліній із РУ.

. Складається розрахункова схема, яка є частиною схеми електропостачання, за якою у нормальному режимі від джерела живлення в розрахункову точку протікає струм КЗ. На розрахунковій схемі вказуються характеристики усіх її елементів (ліній, трансформаторів і т.д.)

. На основі розрахункової схеми складається схема зміщення, де елементи схеми позначені у вигляді опорів. Опори можуть визначатись у відносних одиницях або в омах. Опори на схемі нумеруються у вигляді дробу (у чисельнику записується порядковий номер опору, у знаменнику - величина опору)

. Визначаються базисні величини: потужність, напруга і струм.

. Схема заміщення перетворюється ("згортається") і приводиться до одного результуючого опору, для якого і визначається струм і потужність КЗ.

Існує декілька способів розрахунку струмів короткого замикання. В даному проекті проводимо розрахунок струмів короткого замикання на шинах низької напруги трансформаторної підстанції.

Під час розрахунку повинні враховуватись активні опори мережі короткого замикання. Потужність системи необмежена і напруга на стороні вищої напруги трансформатора постійна. Для проведення розрахунку необхідно знати тип вимикача і тип трансформатора.

Знаходимо опір системи:

Х_с = U²_ном / S_відкл, (4.5.1)

де U_ном - номінальна напруга низької сторони, кВ;

S_відкл - номінальна потужність відключення високовольтного вимикача, МВА

Х_с =  / 100 = 0,0016 мОм.

Знаходимо опір трансформатора у відносних одиницях:

г*т = ΔР / S_ном.т, (4.5.2)

Х*т = , (4.5.3)

де ΔР - втрати потужності в міді, Вт

S_ном.т - потужність трансформатора, кВА

U - номінальна напруга низької сторони, кВ

г*т = 3,7 / 63 = 0,05

Х*т =  = 0,39

Визначаємо опір трансформатора, приведений до напруги 0,4 кВ:

Хт = Хо*( U²_ном / S_ном), (4.5.4)

r_т = г*т(U²_ном / S_ном), (4.5.5)

Активний опір шин го = 0,06 Ом/м при L = 250 мм з питомим опором

Хо = 0,179 Ом/м,

Хт = 0,179 * (0,4² / 63) = 0,006 мОм.

r_т = 0,05 × (0,4² / 63) = 1,0^-4 = 0,1мОм.

Визначаємо сумарний активний і реактивний опір ланцюга короткого замикання (без врахування опору кабелю напругою до 1000 В):

∑Х=Х_т+Х_ш+Х_с, (4.5.6)

де Х_т опір трансформатора, мОм

Х_ш.опір шин, мОм;

Х_с, - опір системи, мОм;

∑Х=0,006+0,015+0,0016 = 0,022 мОм.

∑r = r_т + r_а + r_ш

де r_т - опір трансформатора, мОм

r_а - перехідний опір автомата, мОм

r_ш - перехідний опір на шині в точці к.з, мОм

∑r = 0,1 + 15 + 0,015 = 15,11 мОм.

Визначаємо повний опір ланцюга короткого замикання

Z_∑ =  (4.5.8)

де Z_∑ - повний опір ланцюга короткого замикання, мОм;

∑r - сумарний активний опір ланцюга короткого замикання, мОм;

∑X - сумарний реактивний опір ланцюга короткого замикання, мОм.

Z_∑ =  = 15.09 мОм.

Визначаємо струм короткого замикання:

І_кз = U_ном.т / ( × Z_∑), (4.5.9)

І_кз = 400 / ( × 15,09) = 15 кА

Визначаємо ударний струм:

і_у =  × К_у × І_кз, (4.5.10)

і_у =  × 1,2 × 0,015 = 25 кА

де Ку - ударний коефіцієнт, визначається як Ку = 1,3 для трансформаторів 630-1000 кВА; Ку = 1,2 для трансформаторів 100-400 кВА

Визначаємо діюче значення повного струму короткого замикання

І_у = І_к × , (4.5.11)

де І_у - діюче значення повного струму короткого замикання, кА.

І_к - струм короткого замикання, кА.

І_у = І_к ×  = 11 кА.

.6 Розрахунок і вибір автоматичних вимикачів та запобіжників на стороні 0,4-0,23 кВ ТП