Проектирование районной понизительной подстанции напряжения в 35/6 КВ разных мощностей

При этом считается, что периодическая составляющая тока не претерпевает существенных изменений и остается равной, как и в начальный момент. При этом учитывается лишь затухание апериодической составляющей тока короткого замыкания. На основании этого ударный ток определится [2,4,5]: (5.12)гдеkУ — ударный коэффициент;(5.13)где

Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;(5.15)где

ХРЕЗ, RРЕЗ — соответственно результирующие (суммарные) индуктивные и активные сопротивления до точек К.З. (т.т. К1 и К2). ω= 2πƒ- угловая частота, (ƒ=50 Гц).6 Выбор токоведущих частей и электрического оборудования подстанции

Выбор необходимого оборудования производится на основании принятой схемы электрических соединений (раздел 3.1). В распределительных устройствах напряжением 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами марки АС.

6.1 Выбор и проверка ошиновки распределительного устройства высокого напряжения

Выбор сечения шин производится по условию нагрева.(6.1)(6.2)гдеν0 — действительная температура воздуха 20 °C;В качестве гибких шин на стороне ВН 35 кВ применяем провод марки АС-260/56Выбранное сечение проверяется на термическую стойкость при протекании тока КЗ по [1,4]: (6.3)гдеνКрасчетная температура нагрева шины током короткого замыкания, °С;νК.ДОП.- допустимая температура нагрева шины при коротком замыкании (для алюминиевых гибких и жестких шин -200°С);Для определения расчетной температуры проводника предварительно найдем температуру проводника до момента возникновения КЗ:(6.4)гдеνДОП — длительно допустимая температура проводника +70°С;νО.НОМ — номинальная температура воздуха +25°С;По кривой (Приложение И[1]), используя νH, определяем сложную функциютемпературы проводника до момента возникновения КЗ — ƒН = 30 °C.Сложная функция температуры проводника, при протекании тока КЗ определится по:(6.5)где

ВК — импульс квадратичного тока КЗ;(6.6)гдеI (3)П — начальное значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в точке К1 (раздел 5.2);tОТКЛ. = tР.З. +tОТКЛ.В =(0,16÷0,2) с;tР.З. — время действия основной релейной защиты, с;tОТКЛ.В — полное время отключения выключателя, с;k — коэффициент учитывающий удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника (алюминиевые шины — 1,054);g — сечение проводника, мм2. По кривой (Приложение И[1]), используя ƒК определяем конечное значение температуры проводника в режиме короткого замыкания νK = 35 °C. Условие (6.3) выполняется, проводник выбран правильно.

6.2 Выбор и проверка ошиновки распределительного устройства низкого напряжения

В случае выполнения схемы распределительного устройства жесткой ошиновкой ее сечение определяется согласно вышеприведенной методики по выражениям (6.1−6.6). Определим максимальный ток протекающий по РУ НН.(6.7)где

РНОМ — номинальная мощность i-го потребителя, МВт;Выбираем жесткую ошиновку марки АДО 80×8 по две шины на фазу с допустимым током 2400А. По кривой (Приложение И[1]), используя νH, определяем сложную функциютемпературы проводника до момента возникновения КЗ — ƒН = 55 °C.По кривой (Приложение И[1]), используя ƒК определяем конечное значение температуры проводника в режиме короткого замыкания νK = 56,64°C. Условие (6.3) выполняется, проводник выбран правильно. В отличие от гибкой ошиновки она дополнительно проверяется на электродинамическую стойкость [1,3,4]Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ (6.8)гдеiУ — ударный ток трехфазного КЗ в точке К2, А;а — расстояние между соседними фазами, 0,13 м для напряжения 10 кВ [2]. Определим изгибающий момент (6.9)гдеl -длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м. (6.10)гдеh -ширина шины, м. Определим напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента:(6.11)где W — момент сопротивления шины на изгиб, см3 (Приложение К). Шины электродинамически устойчивы если:

гдеσДОП — допустимое механическое напряжение в материале шины (приложение К [1]).Условие выполняется, соответственно материал и тип шинопровода РУ НН выбран верно.

6.3 Выбор и проверка электрических аппаратов

На стороне высокого напряжения подстанции выбираем разъединители, выключатели, ограничители перенапряжения, контрольно-измерительная аппаратура (трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы). На стороне низкого напряжения подстанции определяем тип ячеек ЗРУ, в которых установлено: разъединители, выключатели, ограничители перенапряжения, контрольно-измерительная аппаратура (трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы).

6.3. 1 Выбор разъединителей

Таблица 6.1Параметры выбора разъединителя

Параметры выбора

Тип разъединителя

Расчетные данные

Каталожные данные

Сторона ВНРНДЗ-35/100 035 100 372,22100010,943 640,85252· 0,08=50Сторона НН РВР (З)-10/250 010 102 337 250 016,89212517,98 452· 0,08=1626.

3.2 Выбор выключателей

Таблица 6.2Параметры выбора выключателя

Параметры выбора

Тип выключателя

Расчетные данные

Каталожные данные

Сторона ВНВВС-35 II-20/6 303 535 372,2263010,943 520,85202· 0,08=322,2320

Сторона НН ВВУ-Э-10−31,5/250 010 102 337 250 016,89231,517,9831,5· 0,03=29,77,8231,56.

3.3 Выбор ограничителей перенапряжения

Таблица 6.3Параметры выбора ограничителя перенапряжения

Параметры выбора

Тип ограничителя

Расчетные данные

Каталожные данные

Сторона ВНОПН-У УХЛ13 535

Сторона ННОПН-КР/TEL УХЛ 21 010

Для ЗРУ НН выбираем типовые ячейки КРУ С-410.

6.4 Контрольно-измерительная аппаратура

В электроустановках, работающих в режиме с изолированной нейтралью, необходимо предусмотреть устройство контроля изоляции. Для присоединения вольтметров контроля изоляции применяются трехфазный пятистержневой или три однофазных трансформатора напряжения. Измерение энергии производится в цепях трансформатора на стороне высокого и низкого напряжений.

6.4. 1 Выбор трансформаторов тока

В силу того, что индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, принимается Z2 ≈ r2. Определим общее сопротивление вторичной цепи трансформатора тока, которое состоит из сопротивлений приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:(6.12)Сопротивление приборов определяется по выражению:(6.13)гдеSПРИ. — 0,5ВА мощность потребляемая приборами [2]; I2Н — вторичный номинальный ток трансформатора тока, 5 А. Сопротивления контактов принимается 0,05 Ом. Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. При выполнении вышеуказанного условия необходимо, чтобы Определимсечение соединительных проводов (6.14)гдеρ- удельное сопротивление материала провода (медь- 0,0175; алюминий — 0,0283) lРАСЧ — расчетная длина проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока (схема полной звезды lРАСЧ = l, схема неполной звезды lрасч =l, где l — фактическая длина соединительных проводов от трансформаторов тока до приборов для разных систем напряжений: l=(3−5)м при Uн =10 кВ, l=(50−60)м при Uн =35 кВ. В качестве соединительных проводов применять многожильные контрольные кабели. По условию механической прочности минимальное сечение алюминиевой жилы 4 мм² [1,4]. Таблица 6.4Параметры выбора трансформатора тока

Параметры выбора

Тип ТТРасчетные данные

Каталожные данные

Сторона ВНТФНР-353 535 372,22500

По конструкции и классу точности10,9 431 250,85=492· 4=96 001,131,2Сторона ННТВ-10−1У101 023 376 000

По конструкции и классу точности22,89 213 017,98=85,52· 4=292 411,95206.

4.2 Выбор трансформаторов напряжения

Расчетная нагрузка вторичной цепи трансформатора напряжения S2 определяется суммой активной ΣPПРИБ. и реактивной ΣQПРИБ. мощностей присоединенных измерительных приборов и реле — ВА.(6.15)Таблица 6.5Параметры выбора трансформатора напряжения

Параметры выбора

Тип ТНРасчетные данные

Каталожные данные

Сторона ВННОМ-35−653 535

По конструкции и схеме соединения обмоток по классу точности19,5150

Сторона НННОМ-101 010

По конструкции и схеме соединения обмоток по классу точности24,575Заключение

В курсовом проекте рассмотрены вопросы проектирования новой подстанции 35 кВ. Выполнен выбор силовых трансформаторов типа ТРДНС-40 000/35, выбрана коммутационная и измерительная аппаратура, трансформаторы собственных нужд и другое оборудование. К исполнению принята подстанция 35/10 кВ, выполненная по схеме 110−4Н: «два блока линия-трансформатор с выключателями в цепях трансформаторов и неавтоматической перемычкой со стороны линии». Рассчитаны токи короткого замыкания. Разработка подстанции выполнена в соответствии с рекомендациями методической и нормативной литературы, приведенной в библиографическом списке.

Список использованных источников

1. Правила устройства электроустановок РК. Министерство энергетики и минеральных ресурсов РК, 2004 2. РД 153−34.0−20.527−98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования/ под ред. Б. Н. Неклепаева.

М.:Изд-во НЦ ЭНАС, 2001 3. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов.

М.:Изд-во «Мастерство», 2001. 4 Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций.

М.:Энергоатомиздат, 1987 5. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.

М.:Энергия, 1972 6. Справочник по проектированию электроснабжения/под ред. Ю. Г. Барыбина, Л. Е. Федорова, М. Г. Зименкова, А. Г. Смирнова.

М.: Энергоатомиздат, 1990 7. Неклепаев Б. Н. Электрические станции .-М.: Энергия, 1976 8. Электрическая часть электростанций и подстанций/ справочные материалы под ред. Б. Н. Неклепаева. -М.: Энергия, 1978 9. Мельников Н. А. Электрические сети и системы.

М.: Энергия, 1975 10. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/под ред. И. А. Баумштейна и М. В. Хомякова.

М.: Энергоиздат, 1981 11. Вакуумная коммутационная аппаратура. ФГУП «НПП Контакт», Россия г. Саратов, 2005 12. Высоковольтное оборудование. Карпинский электромашиносторительный завод, Россия г. Карпинск, 2005 13. Вакуумные выключатели ВВ/ТЕL, ОПН/TEL. Таврида Электрик, Россия г. Москва, 2005