Материал: Выбор типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства

При расчете токов короткого замыкания все выходящие в расчет величины можно выражать в именованных единицах, либо в относительных единицах. Так как параметры входящих в расчет схемы элементов указывают в различных единицах, то их необходимо приводить к базисным условиям.

За базисную мощность (Sб.) принимают либо мощность питающей ступени, либо число кратное единице, то есть 10, 100, 1000, 10000 МВА.

Для внутризаводского расчета токов короткого замыкания принимаем Sб.=100 МВА.

За базисное напряжение принимают напряжение равное среднему номинальному напряжению ступени т. е. Uб = 500; 230; 115; 37; 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ.

Расчеты токов короткого замыкания в сетях напряжением выше 1000 В ведут в относительных единицах, а в сетях напряжением ниже 1000 В в именованных единицах.

Составим расчетную схему внутризаводской системы электроснабжения, а по ней схему замещения.

Рис. 3

1.     

.        Задаемся базисными условиями и определяем базисный ток.

;

[кА]

.        Определяем сопротивление кабельной линии идущей до трансформаторной подстанции.

Где  - соответственно удельные активные и реактивные сопротивления на один километр линии [].

Определяем сопротивление в относительных единицах приведенных к базисным условиям.

Определяем полное сопротивление линии.

.        Определяем периодическую составляющею тока короткого замыкания.

 [кА]

 [кА]

.        Определяем ударный ток короткого замыкания.

Где

.        Определяем мощность короткого замыкания.

3.7.2 Расчет токов короткого замыкания на шинах напряжением 0,4 кВ

Расчет схемы замещения в сети напряжением до 1кВ состоит из элементов с активными и индуктивными сопротивлениями в цеховых трансформаторах, токовых катушек, трансформаторах тока, шин, жил проводов и кабелей, а также активного сопротивления контактных соединений.

При расчете токов короткого замыкания в сетях напряжением 1000 В суммарное активное сопротивление системы принимают равным 0.

1.      Определяем индуктивное и активное сопротивление в цеховых трансформаторах, приведенных к напряжению.

. Периодическую составляющую токов короткого замыкания в сетях напряжения до 1000 В можно определить согласно формуле

″ =  • 10³ [кА]

где Rрез = Rтц + Rав + Rтт + Rш + Rрк + Rпк [мОм]

Хрез = Хс + Хтц + Хав + Хтт + Хш + Хрк [мОм]

Rав = 0,12; Rтт = 0,5; Rш =0,5; Rрк = 0,28; Rпк = 0,25

Хав = 0,084; Хтт = 0,07; Хш = 0,17; Хрк = 0,22;

рез = 3,1 + 0,12 + 0,5 + 0,55 + 0,28 + 0,25 = 4,8 мОм

Хрез = 0,34 + 13,6 + 0,084 + 0,07 + 0,17 + 0,22 = 14 мОм

I″ =  • 10³= 15 кА

. Определяем ударный ток короткого замыкания

у = Ку •  • I″ [кА]

где Ку = ƒ (Sнт)

-        Sнт = 100 ÷ 630 кВА

Ку = 1,2

Sнт = 630 ÷ 1600 кВА

Ку = 1,3.

iу = 1,3 • 1,41 • 15 = 27 кА

)        Определяем мощность короткого замыкания

кз =  • Uн • I″[мВА]

кз =  • 0,4 • 15 = 10 мВА

На основе полученных расчетов составляем таблицу.

Таблица 5

3.8 Выбор электрической аппаратуры и токоведущих частей на трансформаторную подстанцию

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, в режиме перегрузки, в режиме короткого замыкания.

-       В длительном режиме надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по номинальному току и номинальному напряжению и номинальному току.

-       В режиме перегрузки надежная работа аппарата и других устройств обеспечивается ограничением величины и длительности повышения тока или напряжения в тех приделах, при которых гарантируется нормальная работа электроустановок за счет запаса прочности.

-       В режимах короткого замыкания надежная работа электроаппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств по условиям термической и электродинамической устойчивости.

При составлении схемы для расчетов токов короткого замыкания выбирают такой режим при котором электроаппараты находятся в наиболее тяжелых, но реальных условиях работы. Не учитывают только такие режимы которые не предусмотрены для продолжительной эксплуатации.

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства выбранные по номинальному напряжению и номинальному току должны быть проверены на электродинамическую и термическую устойчивость к токам короткого замыкания, а также должны отвечать требованиям технико-экономической целесообразности.

.        Выбор выключателей.

Таблица 6

1. Номинальное напряжение, кВ.

2. Номинальный ток , А

3. Ток отключения ,к А

4. Электродинамическая устойчивость к токам короткого замыкания , кА

5. Мощность отключения , МВА

Условие выбора и проверки выполнены, принимаем к установке вакуумный выключатель типа ВВР - 10 - 630.

.        Выбор изоляторов.

Изоляторы выбирают и проверяют на разрушающие воздействие от ударного тока короткого замыкания. Наиболее тяжелым видом нагрузки для изоляторов является та которая создает наибольший изгибающий момент.

Таблица 7

1. Номинальное напряжение, кВ.

2. Номинальный ток проходных изоляторов , А.

3. Допустимое усиление изоляторов , кгс.

Условия выбора и проверки выполняются, принимаем изоляторы типа ПК-10/160-180.

3.      Выбор шин.

Сечение шин выбирают по нагреву длительно проходящим максимальным током нагрузки и по экономической целесообразности. Проверку шин производят на устойчивость к электродинамическому воздействию токов короткого замыкания и дополнительным механическим усилиям возникающих в шинах.

Таблица 8

2. Электродинамическая устойчивость к токам короткого замыкания механическое напряжение в шинах , кгс/см³

 на алюминиевые шины 650 кгс/см²

где

где n - число полос в пакете шин; b - толщина шины, мм; h - ширина шины, мм.

Условия выбора и проверки выполнены, принимаем к установке шины алюминиевые сечением 80X6.

.        Выбор автоматических выключателей.

Автоматические выключатели выбирают по номинальному напряжению и номинальному току, и по отключающей способности.

Таблица 9

1. Номинальное напряжение, кВ.

2. Номинальный ток , А

3. Ток отключения , А

Условия выбора и проверки выполняются, принимаем к установке автомат типа ВА55-43.

5.      Выбор трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбираются по номинальному напряжению по номинальному первичному току и по классу точности.

Таблица 10

1. Номинальное напряжение, кВ.

2. Номинальный ток , А.

Условия выбора и проверки выполняются, принимаем к установке трансформатор тока типа ТК - 120.

3.9 Выбор устройств релейной защиты и автоматики на трансформаторную подстанцию

3.9.1 Выбор устройств релейной защиты

В электрических сетях промышленных предприятий возможны возникновения повреждений нарушающих нормальную работу электроустановок. Наиболее распространенными и опасными видами повреждения являются короткие замыкания, к анормальным режимам относятся режимы перегрузки. Повреждения и анормальные режимы могут привести как к аварии всей системы электроснабжения так и к отдельным ее частям, сопровождающихся определенным не до отпуском электрической энергии, разрушение основного электрического оборудования. Предотвратить возникновение аварии можно путем быстрого отключения поврежденного элемента или участка сети. Для этой цели электроустановки снабжают автоматическим действующими устройствами - релейной защиты (РЗ), являющимся одним из видов противоаварийной автоматики. Релейная

защита так же предназначена для сигнализации о нарушениях в работе СЭС. Название “релейная защита” c наличием в ней электрических аппаратов называемых реле. Реле представляет собой аппарат автоматического действия, включающий или отключающий электрические цепи защиты и управления под действием разного рода импульсов, в зависимости от заданных параметров контролируемой величины.

При повреждении в СЭС: коротких замыканиях, в результате ошибочных действий обслуживающего персонала, глубоких понижениях напряжениях, релейная защита выявляет поврежденный участок и отключает его, воздействуя на коммутационные электрические аппараты.

При анормальных режимах: токовые перегрузки, замыкание одной фазы на землю, в сетях с изолированной нейтралью, ухудшение состояния трансформаторного масла в результате внутренних повреждениях в трансформаторе, понижение уровня масла в расширителе трансформатора, релейная защита действует на сигнал, предупреждающий обслуживающий персонал подстанции о не исправности в режиме работы электрического оборудования.