Материал: Система электроснабжения сельскохозяйственного района Нечерноземной зоны

Выбранный трансформатор удовлетворяет условию электродинамической прочности i_уд = 8,51кА≤ i_дин = 40кА и проходит по условию термической стойкости B_k = 2,64кА∙с≤ I_T²t_T = 1200кА∙с.

Также устанавливаем наружные элегазовые трансформаторы тока ТГФМ-110-У1-100/5. Данный трансформатор также удовлетворяет условиям выбора.

К установке трансформаторов тока на секционный выключатель 110 кВ принимаем ТГФМ-110-У1-300/5.

Для стороны 10 кВ, исходя из выбора по напряжению и максимальному рабочему току принимаем к установке ТОЛ-10 с кратностью тока 600/5. Трансформатор удовлетворяет условиям проверки по электродинамической и термической стойкости соответственно: i_уд = 10,87кА≤ i_дин = 40кА и проходит по условию термической стойкости:B_k = 2,73кА∙с≤ I_T²t_T = 1600кА∙с.

Результаты выбора трансформаторов для отходящих линий 10 кВ сведены в таблицу 7.1.

Технические параметры всех выбранных трансформаторов тока представлены в таблице 7.2.

Таблица 7.1

Технические параметры ТТ

Таблица 7.2

Параметры ТТ на отходящих линиях 10 кВ

7.3 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины и для отделения цепей измерительных приборов и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Условием выбора трансформатора напряжения является принимаем к установке на шинах 110 кВ НКФ-110-У1, на шинах 10 кВ НАМИ-10-У3. Технические данные выбранных трансформаторов приведены в таблице 7.3 и 7.4

силовой трансформатор подстанция мощность ток

Таблица 7.3

Технические данные ТН НКФ-110-У1

Таблица 7.4

Технические данные ТН НАМИ-10-У3

7.4 Выбор ограничителей перенапряжения

Защиту от перенапряжений изоляции трансформаторов и аппаратуры выше 1кВ подстанции выполняем ограничителями перенапряжения. ОПН устанавливаются на каждую сторону 110 и 10кВ, а также в нейтрали силовых трансформаторов.

Главным обстоятельством, определяющим безаварийную работу ограничителей, является длительное допустимое рабочее напряжение на аппарате U_нр. Напряжение на подстанциях в нормальном режиме должно быть не более  для сетей 110 кВ и не более для сетей 10 кВ.

Следующим из основных параметров, определяющих электрические характеристики нелинейных ограничителей перенапряжений, является величина импульсного тока, допустимого через варисторы упомянутых защитных аппаратов.

На вводах высшего напряжения и в нейтрали силовых трансформаторов устанавливаются ОПН/TEL 110-УХЛ1, производства Таврида-электрик.

В ячейках 10 кВ предусматривается установка ОПН/TEL, производства Таврида-электрик.

Технические параметры выбранных ОПН представлены в приложении 4.

.5 Выбор шин

Шины всех РУ выполняем жесткой конструкции. Выбор шин производится по следующим условиям [6, с.220]:

1) по допустимому току

) на термическую стойкость

Где s - сечение выбранной шины;

 (7.4)

Где s_min - минимальное сечение по термической стойкости;

В_к - тепловой импульс, А²·с;

С - коэффициент зависящий от материала шин. Для алюминиевых шин [1, с.167] принимаем ;

) на электродинамическую стойкость (производится определение частоты собственных колебаний шин):

f₀ = , Гц, (7.5)

где f₀ - частота собственных колебаний шин, Гц;

l - длина провода между изоляторами, м;

s - сечение шины, см²;

J - момент инерции поперечного сечения шины, см⁴;

Для шин трубчатого сечения

 см⁴. (7.6)

где D - наружный диаметр шины, см;

d - внутренний диаметр шины, см.

Если частота собственных колебаний f₀< 200 Гц, то производится механический расчет по условию:

 (7.7)

где σ_доп - допустимое механическое напряжение в материале шин,

МПа. По [6, таблица 4.2] принимаем для алюминиевых

шин σ_доп = 40 МПа:

 МПа; (7.8)

Где σ_доп - расчетное механическое напряжение, МПа;

i_уд - ударный ток, А;

l - длина пролета между изоляторами, м;

а - расстояние между фаз, м;

W - момент сопротивления шины, см³.

Для шин трубчатого сечения:

 см³. (7.9)

Для ошиновки ОРУ-110 кВ выбираем шины трубчатого сечения из алюминиевого сплава 1915Т. Расположение фаз - горизонтальное. Сечение шины s = 87 мм², наружный диаметр D = 20 мм, внутренний диаметр d = 17 мм, допустимый ток I_доп = 345 А.

Проверяем шины по допустимому току:

I_max = 300 А < I_доп = 345 (А).

Проверяем шины на термическую стойкость:

мм²<s = 87 (мм².)

Проверяем шины на электродинамическую стойкость:

Принимаем длину пролета l = 4 м, тогда частота собственных колебаний:

f₀ = ;

т.е. требуется механический расчет. Момент сопротивления шины:

Принимаем междуфазное расстояние а = 2 м, тогда механическое напряжение в материале шины по (7.8):

σ_расч =  = 25,4 (МПа);

Таким образом, шины удовлетворяют условию механической прочности.

Выбор сборных шин 10 кВ.

Максимальное значение тока на шинах 10 кВ:

По [5] выбираются алюминиевые шины прямоугольного сечения, размером  допустимый ток

Проверяем выбранные шины по условиям:

) по допустимому току:

,8 (А) < 765 (А).

) термической стойкости:

3) электродинамической стойкости:

 см^4,, (7.10)

где b - толщина шины, см;

h - ширина шины, см.

 (см⁴⁾.

Принимаем длину пролета l = 1 м, тогда частота собственных колебаний:

f₀ = ;

Значит, механический расчет не требуется.

Сборные шины удовлетворяют всем условиям выбора.

Для связи трансформаторов с распредустройствами всех напряжений применяются гибкие токопроводы.

Выбор токопроводов 110 кВ.

Определяем сечение:

По [9, таблица 4.5] при Т_max = 6925 ч для 110 кВ принимаем j_эк = 1,1 А/мм².

Выбирается провод АС-150/24.

 наружный диаметр провода d = 17 мм.

Проверяем выбранное сечение на термическую стойкость:

S_min = <150 мм².

Проверяем выбранное сечение по нагреву:

I_max = 420A<I_доп = 331А

Фазы расположены горизонтально, расстояние между фазами а = 3 м.

Проверка шин на схлёстывание не проводится, так как  по [1, с.374].

Проверка по условию коронирования.

Начальная критическая напряжённость:

 (7.11)

где m - коэффициент, учитывающий шероховатость провода, m = 0,82;

 - радиус провода, мм.

Напряжённость электрического поля около поверхности нерасщеплённого провода:

где D_ср - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз, см.

Условия проверки по [8, с.237]:

 (7.12)

.

Таким образом выбранный провод АС-150/24 удовлетворяет всем условиям проверки и окончательно принимается к установке в качестве гибкого токопровода на стороне 110 кВ.

Выбор токопроводов 10 кВ:

Выбираем провод марки 3хАС-185, I_доп = 1530 А.

Проверяем выбранное сечение на термическую стойкость:

S_min = < 185 мм².

Проверяем выбранное сечение по нагреву:

I_max = 571,4 A, что меньше I_доп = 1530 А.

Проверка на электродинамическую стойкость не требуется, т.к. I_K³ = 4,55 кА < 20 кА.

.6 Выбор опорных изоляторов

В РУ всех напряжений предполагается жёсткая ошиновка, жёсткие щиты крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям [2, c.226] ;

по номинальному напряжению: U_уст ≤ U_ном ;

по допустимой нагрузке: F_расч ≤ F_доп ,

где F_доп - допустимая нагрузка на головку изолятора.

F_доп = 0,6 F_разр ,

где F_разр - разрушающая нагрузка на изгиб.

При горизонтальном и вертикальном размещении изоляторов расчётная сила, действующая на изолятор, H:

F_расч = ,

где i_уд - ударный ток, А;

ℓ - длина пролёта между изоляторами, м;

a - расстояние между фаз, м.

F_{длит.допуст.} = 2000 Н, F_{мин.разр.} = 5500 Н;

F_расч =  = 17,29 Н.

Таким образом, F_расч < F_доп.

На стороне 110 кВ устанавливаем полимерные опорные изоляторы стержневого типа ИОСПК-10-110/480-II-УХЛ1. Шинная опора выполнена в виде изоляционной колонны, установленной на сварном основании, с закрепленным на ней шинодержателем с экраном (экранами). Основание выполнено из стали и защищено от коррозии методом горячего цинкования. Экраны предназначены для защиты верхних элементов конструкции опоры от коронирования и для улучшения распределения напряжения по высоте колонны. Экраны закрепляются на шинодержателях кронштейнами. Их данные приведены в таблице 7.5.