Отчет по практике: Реконструкция тяговой подстанции Размахнино

,

Проверяем по номинальному напряжению: ,

Изоляторы ОСК 8 - 35 - 3 УХЛ1 удовлетворяют расчётным условиям.

4.3.3 Выбор проходных изоляторов

Для соединения наружных и внутренних частей установок и для соединения частей электроустановок внутри помещений используют проходные изоляторы.

В распределительном устройстве 10 кВ установлены проходные изоляторы типа ИП - 10/400 - 750. Предлагается заменить данные изоляторы на ИПУ-35/630-7,5 УХЛ1..

Для проходных изоляторов необходимо, чтобы выполнялись условия (69-71)

, ,

,

где - номинальный ток токоведущего стержня изолятора, А;

- разрушающая нагрузка на изгиб проходного изолятора, Н; определяется по паспорту.

- по номинальному напряжению

- по номинальному току 630

Поскольку проходные изоляторы воспринимают лишь половину усилия, приходящегося на длину пролёта, то для них

,

где обозначения в формуле (72) аналогичны соответствующим величинам в формуле (65), итоговое значение приведено в ньютонах.

,

- по допустимой нагрузке

,

Кроме этого, проходные изоляторы необходимо проверять на термическое действие токов КЗ, определив наименьшее возможное сечение токоведущего стержня, по формуле (73)

,

где - тепловой импульс тока КЗ, ;

С- коэффициент, учитывающий соотношение максимально допустимой температуры токоведущей части и температуры нормального режима работы, приведён в справочной литературе [11].

,

Данные выбранных изоляторов представлены в таблице 22.

Таблица 22 - Выбор изоляторов

4.2.3 Проверка жёстких шин

В ЗРУ - 10 кВ ошиновка и сборные шины выполнены жёсткими алюминиевыми шинами 100/8. Проверка жёстких шин на термическое действие токов КЗ производится аналогично гибким проводникам.

Проверка жёстких шин на электродинамическое действие токов КЗ заключается в сравнении расчётного максимального механического напряжения в материале шин при трёхфазном КЗ с допустимым значением определяют по формуле (60)

,

Расчётное напряжение определяют по формуле (61), МПа:

,

где - момент сопротивления поперечного сечения шины, ;

- коэффициент, зависящий от условий опирания шин и числа пролётов конструкции с неразрезными шинами.

Найдём конечную температуру нагрева проводника:

,

С помощью кривой, представленной в [4], определяем значение температуры нагрева проводника к моменту отключения к .

Проверим на термическую стойкость:

Найдём максимальное механическое напряжение в материале шин при трёхфазном КЗ по формуле (61)

,

Проверяем условие (60)

,

Жёсткие шины и ошиновка КРУН - 10 кВ марки А - 100/8 удовлетворяет всем условиям.

Ввода ОРУ - 27,5 кВ спуски сборных шин запасного выключателя, трансформатора собственных нужд, фидера ДПР, выполнены жесткими шинами А - 80/8. Выполним проверку по вышеперечисленным параметрам.

Найдём конечную температуру нагрева проводника:

,

С помощью кривой, представленной в [4], определяем значение температуры нагрева проводника к моменту отключения к .

Проверим на термическую стойкость:

Найдём максимальное механическое напряжение в материале шин при трёхфазном КЗ по формуле (61)

,

Проверяем условие (60)

,

Жёсткие шины и ошиновка РУ - 27,5 кВ марки А - 80/8 удовлетворяет всем условиям.

4.4 Выбор выключателей

Высоковольтный выключатель предназначен для отключения и включения электрической цепи во всех режимах работы: нормальном, аварийном, ремонтном, резервном и под напряжением. Выключатели должны надежно отключать токи нормального режима и режима КЗ, а также малые индуктивные и емкостные токи без появления при этом опасных коммутационных перенапряжений.

К выключателям предъявляются следующие основные требования: надежность в работе и безопасность в обслуживании, минимальное время отключения, удобство и простота монтажа в эксплуатации, возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ), малые габариты и масса, сравнительно невысокая стоимость.

На тяговой подстанции Размахнино установлены высоковольтные выключатели типа У-220М-1000/2000-25 ЭШПЭ-44. Срок службы (по паспорту) такого выключателя составляет 25 лет. Остаточный ресурс данного выключателя исчерпан, что не соответствует требованиям «Правил устройств системы тягового электроснабжения» и «Требованиям к составу, содержанию и оформлению проектов подстанций и линий электропередач напряжением 230 кВ и выше». Согласно СО 153-34.20.122-2006 «Норм технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ» [7] и «рекомендаций по выбору проектных решений при разработке подстанций 10…500 кВ» [8], при выборе типов выключателей следует учитывать следующее:

в РУ 220 кВ рекомендуются к установке элегазовые выключатели;

в РУ 27,5 кВ и РУ 35 кВ рекомендуются к установке элегазовые или вакуумные выключатели.

Характеристики условия выбора выключателей:

По месту установки (наружная или внутренняя);

По номинальному напряжению, согласно условию (74)

,

где - номинальное напряжение, кВ;

- рабочее напряжение РУ, кВ.

По номинальному длительному току; А, согласно условию (75)

,

где - максимальный рабочий ток присоединения, где установлен выключатель, А;

- номинальный ток выключателя, А.

По отключающей способности:

- по номинальному периодическому току отключения, кА, согласно условию (76)

,

где - номинальный ток отключения выключателя по каталогу, кА;

- максимальный ток КЗ, который предстоит отключать выключателю по расчёту, кА.

- по полному току отключения, кА, согласно условию (77)

,

Где - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя, кА; Н

- номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе (принимаем по справочным данным согласно [12]).

,

,

где - минимальное время действия основной защиты, принимается равным 0,01 с;

- собственное время отключения выключателя по каталогу, с.

По электродинамической стойкости:

- по ударному току, кА, согласно условию (80)

,

где - амплитудное значение сквозного предельного тока КЗ по каталогу, кА;

- ударный ток КЗ по расчёту, кА.

По термической стойкости, , согласно условию (81)

,

где - предельный ток термической стойкости по каталогу, кА;

- время прохождения тока термической стойкости по каталогу, с;

- тепловой импульс тока КЗ по расчёту, кА 2 с

Из таблицы 3 видно, что большинство высоковольтных выключателей выработали срок службы и подлежат замене. Сравнивая технические характеристики разных выключателей, можно определить выключатель с оптимальными параметрами, который и предусматривают на замену устаревших.

Выберем и сравним три наиболее подходящих высоковольтных выключателя для ОРУ-220 кВ ТП Размахнино. Технические данные выключателей сведём в таблицу 13

Таблица 13 - Технические характеристики выключателей ВГБ, ВГТ, ВЭБ

Из приведённой таблицы видно, что выключатель ВГТ-220 превосходит остальные высоковольтные выключатели/

Выполним проверку выключателя марки по условиям (75)-(81):

- по номинальному напряжению, кВ 220?220

- по номинальному длительному току, А 2500?366

- по номинальному периодическому току отключения, кА 40?6,4

- по полному току отключения:

,

,

,

,

- по термической стойкости,

,

- по ударному току КЗ, кА

,

По всем условиям проверка выполнена, условия соблюдаются, поэтому для ОРУ-220 выбираем выключатели марки ВГТ-220-50 3150УХЛ1. Выключатель ВГТ-220 стоит дороже выключателя У-220, поэтому необходимо в дальнейшем произвести оценку экономической эффективности реконструкции ОРУ-220 кВ, чтобы экономически обосновать реконструкцию.

В связи с тем, что остаточный ресурс выключателей ОРУ - 27,5 типа ВМКЭ-35А 16/1000

ПЭ-31Н, установленных на вводах ОРУ - 27,5, вводах трансформаторах собственных нужд, а также фидерах ДПР «З» , «В», выработан, данные выключатели предлагается заменить на выключатели типа ВБН/ЭЛКО/ДЭ - 35 - 25/1600 УХЛ1 (этот выключатель также удовлетворяет условию проверки).

Реконструкция необходима, так как остаточный ресурс данных выключателей выработан, кроме того выключатели данного типа морально устарели, так как существуют более новые и усовершенствованные выключатели меньшего веса, габаритов и более высоких технических характеристик.

Сравнительные характеристики выключателей для ОРУ - 27,5 приведены в таблице 23. Запасной выключатель и выключатели установленных на питающих линиях (фидерах) контактной сети типа ВБН - 27,5 - 20/1600 УХЛ1 не нуждаются в замене, так как их остаточный ресурс составляет 24% и 20% (установлены в 2002 и 2003 году), также данные выключатели не выработали свой коммутационный ресурс.

Но, технические характеристики данных выключателей необходимо проверить по выполнению условий выбора выключателей (75-81).

Результаты проверки представлены в таблице 23.

Таблица 23 - Технические характеристики выключателей

Наиболее высокий рейтинг у выключателя ВБН/ЭЛКО/ДЭ - 35 - 25/1600 УХЛ1. Соответственно данный тип выключателя принимается взамен ВМУЭ - 35Б-25/1250УХЛ1.

В КРУН - 10 кВ установлены масляные выключатели ВМПЭ - 10, остаточный и коммутационный ресурс которых выработан и они подлежат замене. Реконструкция необходима, так как остаточный ресурс данных выключателей выработан, кроме того, выключатели данного типа морально устарели, так как существуют более новые и усовершенствованные выключатели меньшего веса, габаритов и более высоких технических характеристик.

Ниже приводится таблица 24, содержащая технические характеристики выключателей, которые подходят для установки в КРУН - 10 кВ. Сравнивая рейтинг, определяем выключатель с наиболее оптимальными параметрами.

Таблица 24 - Технические характеристики выключателей

Из таблицы видно, что наиболее высокий рейтинг у выключателя ВВ/TEL. Поэтому предлагается замена масляных выключателей ВМПЭ - 10 на вакуумные ВВ/TEL.

Результаты выбора выключателей сведены в таблицу 25.

Таблица 25 - Выбор выключателей