Расчёт и выбор высоковольтного оборудования

Выбор оборудования подстанций на стороне высшего напряжения.

Электрические аппараты в системе электроснабжения должны нормально работать, как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного кратковременного режима. К аппаратам предъявляется ряд общих требований по надежной работе:

• 1)Соответствие номинальному напряжению и роду установки, отсутствие опасных перегревов при длительной роботе в нормальном режиме.
• 2)Термическая и динамическая устойчивость при коротком замыкании.

При проектировании ГПП на стороне 110 кВ выбираем следующее оборудование: трехфазный разъединитель с заземляющими ножами. Основное значение разъединителяизолировать участок цепи на ремонта электрооборудования, путем создания видимого воздушного промежутка.

Выбираем разъединитель типа РДЗ-110, с номинальным напряжением 110 кВ, с номинальным током 1000 А, термическая стойкость 35, 1кА, амплитуда предельного сквозного тока короткого замыкания 80 кА, привод ПД-1У1.

При питании токов короткого замыкания от системы неограниченной мощности от апериодической составляющей тока можно отказаться, а приведенное время принять равным действительному времени протекания токов короткого замыкания через отделитель т. е. .

Проверка по длительному току в аварийном режиме:

Проверка на динамическую устойчивость (к ударному току короткого замыкания):

Проверка на динамическую устойчивость.

Производится по току термической стойкости и расчетному времени термической стойкости:

Ток термической стойкости равен:

— условие выполняется РДЗ-110 подходит по условию.

Вывод: так как разъединитель выполняет все условия выбора, окончательно принимаем к установке разъединитель типа РДЗ-110.

Выбор короткозамыкателей.

Выбираем короткозамыкатели разъединитель с автоматическим приводом. Предназначенный для создания искусственного короткого замыкания. Выбираем короткозамыкатель типа КЗ-110У с номинальным напряжением 110 кВ, термическая стойкость 12, 5 кА, амплитуда предельного сквозного тока короткого замыкания 42 кА, полное время включения и выключения 0, 12 с. Привод ПРК-1У1.

1) Проверка на динамическую устойчивость:

2)Проверяем на термическую устойчивость:

Условия выполняется, следовательно, выбираем к установке короткозамыкатель типа КЗ-1У1.

Выбор отделителей.

Отделитель-разъединитель с автоматическим приводом предназначенный для автоматического отключения линии.

Выбираем отделитель типа ОД-110/1000 с номинальным напряжением 110 кВ, номинальный ток 1000 А, термическая стойкость 31, 5 кА, амплитуда предельного сквозного тока короткого замыкания 80 кА, привод ПРО-1У1.

1) Проверка по длительному току в аварийном режиме:

• 2) Проверка на динамическую устойчивость:
• 3) Проверяем на термическую устойчивость:

Условия выполняются, следовательно, окончательно выбираем к установке отделитель типа ОД-110/1000.

Независимо от того защищена ВЛ от прямых ударов молнии или нет, оборудование электроустановок может подвергаться воздействию электромагнитных волн и атмосферных перенапряжений. Для предотвращения этого необходимо искусственное снижение амплитуды волны набегающей на установки, что достигается с помощью разрядников.

Выбор оборудования на стороне низшего напряжения.

На стороне НН выбираем к установке следующее оборудование: вводные секционные выключатели, трансформаторы тока и напряжения и разрядники.

Выбор вводных секционных выключателей, они предназначены для включения отключения электрической цепи от нагрузки и при коротком замыкании.

Выбор выключателей.

По расчетному максимальному току выбираем выключатель ВМП-10К с номинальным напряжением 10 кВ, номинальный ток 1500 А, динамическая стойкость 52 кА, ток термической стойкости 14 кА, время термической устойчивости 10 с, ток отключения при напряжении 6 кВ- 19, 3 кА, тип привода ПЭ 11.

1) Проверка по длительному току:

• 2) Проверка на динамическую устойчивость:
• 3) Проверяем на термическую устойчивость:

Условия выполняются, соответственно, окончательно выбираем к установке выключатель ВМП-10К.

Выбор трансформаторов напряжения.

Измерительный трансформатор напряжения служит для измерения напряжения в установках переменного тока.

Таблица 2.

Тип трансформатора напряжения.	Номинальный коэффициент трансформации.	Номинальная мощность в классах точности, ВА.	Максимальная мощность, ВА.
	0, 5.
НОМ-10.

Выбираем трансформатор напряжения типа НОМ-1О Условия выбора трансформатора напряжения:

где — номинальное напряжение установки.

• — первичное напряжение трансформатора напряжения.
• — расчетная нагрузка
• — номинальная нагрузка трансформатора в принятом классе точности. По напряжению установки выбираем трансформатор типа НОМ -10 номинальный коэффициент трансформации 3000/100/100/3.

Выбираем к установке трансформатор напряжения НОМ-10.

Выбор трансформаторов тока Выбирают трансформаторы тока по напряжению установки и по длительному току и проверяем на термическую устойчивость, на динамическую устойчивость и по вторичной нагрузке.

По напряжению и по расчетному току выбираем трансформатор тока типа ТПШЛ-10, с номинальным напряжением 10 кВ, номинальный ток 2000 А, динамическая устойчивость 100кА, термическая устойчивость 70 кА.

Данные приборов.

Таблица 3.

Наименование прибора.	Тип.	Класс точности.	Потребляемая мощность.
	тока.	напряжения.
Амперметр	Э-351.	1, 5.	0, 5.	;
Счетчик активной энергии для трех проводных цепей.	СЭТ 3а - 0, 1 - 0, 1.		2, 5.	1, 5.
счетчик реактивной энергии для трех проводных цепей.	СЭТ 3р - 0, 1 - 0, 8.		2, 5.

1)Проверяем на термическую устойчивость:

2)Проверяем на электродинамическую устойчивость:

3)По вторичной нагрузке:

— расчетная нагрузка трансформатора тока.

— номинальная нагрузка, выбранная в классе точности.

где:

• — сопротивление приборов.
• — сопротивление проводов.
• — сопротивление контакта

Последние принимаем равным в расчетах 0, 1 Ом.

где:

— вторичный ток трансформатора.

— суммарная мощность приборов подключаемых к трансформатору.

Для подключения приборов к трансформатору используем алюминиевые провода длиной:

— фактическая длина провода Удельное сопротивление алюминиевого провода.

где — номинальная вторичная мощность трансформаторов тока.

Z2 R2=Rприб+Rпров+Rк =0, 22+0, 1+0, 064=0, 384 Ом Номинально допустимая нагрузка трансформаторов тока в выбранном классе точности составит:

Все условие удовлетворяется, значит, принимаем к установке трансформаторы тока типа Тпшл-10.

Для защиты оборудования от перенапряжения на стороне НН по номинальному напряжению и току выбираем разрядники РВО-6У1. С номинальном напряжением 6 кВ; максимальное напряжение 7, 6 кВ; пробивное импульсное напряжения 32 кВ; наибольшее остаточное напряжения при импульсном токе с амплитудой 3000 А- 25 кВ.

Выбор шин.

Шинами называется неизолированные проводники или система проводников, укреплённых с помощью изоляторов и предназначенных для электрической связи между элементами электроустановки. Неизолированные проводники дешевле изолированных, обладают большой нагрузочной способностью, проще в монтаже и эксплуатации. Для РУ 6 кВ выбираем алюминиевые шины. Расчетный ток при максимальной нагрузке в послеаварийном режиме, определяется по формуле:

Выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения, окрашенные.

1) Проверка шин на термическую устойчивость.

Условие проверки:

где — минимальное сечение по термической стойкости.

2)Проверка шин по динамическую устойчивость. При проектировании РУ с жесткими шинами. Производится определение частот, собственных колебаний для алюминиевых шин. Измеряют частоту пролёта, можно добиться чтобы механический резонанс был исключен, т. е. собственная частота колебаний шин была больше 200 Гц. Расстояние между изоляторами шин называется пролетом.

Длина пролета определяется по формуле:

где — собственная частота колебаний шин.

— момент инерции. — поперечное сечение двух шин.

Условия действующее между фазами при трёхфазном коротком замыкании. Определяется по формуле:

где — расстояние между осями шин смежных фаз.

Определяем механические напряжение в шинах:

где wмомент сопротивлений шин определяется по справочнику.

Lдлина пролета.

Fусилие между шинами.

Т.е. шины с соответствующим сечением удовлетворяет условиям электродинамической устойчивости, т.о. принимаем к установке шины с размером:

Размер шин:

А=100 мм.

В=45 мм момент инерции.

С= 6 м допустимый ток.

R= 8 м Выбор изоляторов.

Изоляторы являются одним из элементов шинной конструкции, служат для крепления к изоляции шин от заземляющих частей.

Для крепления жестких шин применяют опорные изоляторы, а при проходе шин через перегородки, междуэтажные перекрытия и стены используют проходные изоляторы.

Опорные изоляторы выбирают по условиям электрической и механической прочности, а проходные изоляторы по условию длительного нагрева максимальным током нагрузки.

Для крепления шин выбираем изоляторы:

• -для наружной установки ШН-10;
• -для внутренней установки ОМА-10;

Условия электрической прочности:

где — номинальное напряжение установки;

— Номинальное напряжение изолятора;

Условие выполняетсяпо электрической прочности проходят изоляторы.

Условия механической прочности:

• — усилие, действующее между фазами при трехфазном коротком замыкании;
• — допустимое усилие;
• — разрушающие усилие на изоляторах, выбираются по справочнику.

Для наружного изолятора ШИ-10.

Для внутреннего ОМА-10.

Выбранные опорные изоляторы шинных конструкций всем условиям выбора изолятора удовлетворяют следовательно принимаем к установке изоляторы типа ШИ-10;ОМА-10.

При простое через стенку применяем проходные изоляторы:

Для наружной установкиПИБ-10.

Для внутренней установкиПБ-10.

Таблица 4.

тип.
ПНБ-10.			649, 8.
ПБ-10.			649, 8.

По механической прочности.

По электрической прочности Кроме того проходные изоляторы проверяют по условиям протекания длительного тока.

Условия выполняются следовательно принимаем к установке проходные изоляторы типа ПНБ-10 и ПБ-10.