Реконструкция подстанции "Сорокино" 110/10/10 (стр. 6 из 13)
В итоге, ток периодической составляющей трехфазного КЗ в точке К1 равен:
кА; (5.2.2)Максимальный ударный ток КЗ в точке К1равен:
кА, (5.2.3)Где КУ=1,92 – ударный коэффициент тока КЗ в месте РУ ВН ПС с трансформаторами средней мощности [16].
Расчет тока КЗ в точке К2 на стороне 10 кВ:
Система: SС= ∞; XС= 0; UНОМ.С= 115 кВ.
Воздушная линия:
Ом, (5.2.4)Где UНН.Т = 10,5 кВ – расчетное напряжение ступени КЗ в точке К2.
Трансформатор (с расщепленной низшей обмоткой):
Ом; (5.2.5) 
Ом; (5.2.6) 
Ом; (5.2.7) 
Ом; (5.2.8)В итоге, ток периодической составляющей трехфазного КЗ в точке К2 равен:
кА;Максимальный ударный ток КЗ равен:
кА, (5.2.9)Где КУ =1,85 – ударный коэффициент тока КЗ в месте РУ НН ПС с трансформаторами средней мощности [16].
Максимальные значения токов КЗ на ступенях 110 кВ и 10 кВ для выбора оборудования ПС
| Точка расчета КЗ | Место нахождения точки КЗ | Значение периодической составляющей тока трехфазного замыкания IП.О. | Ударный ток трехфазного короткого замыкания IУД |
| К1 | На шинах 110 кВ | 16.6 кА | 45.07 кА |
| К2 | На шинах 10 кВ | 16.17 кА | 42.31 кА |
5. Выбор оборудования ПС
Для дальнейшего выбора силового оборудования, которое будет установлено на ПС, необходимо подчеркнуть экономическую целесообразность и удобство транспортировки при массовых заказах у единичных производителей. Основная часть силового оборудования будет поставляться компаниями: 1. ЗАО «ГК «Электрощит» – ТМ Самара» (г. Самара). – Вакуумные выключатели 10 кВ и трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП).
– Разъединитель горизонтально-поворотного типа 110 кВ. – Сухие ТСН и комплектные трансформаторные подстанции (КТПСН). 2. ЗАО «ЗЭТО» (г. Великие Луки). – Элегазовые выключатели колонкового типа 110 кВ – Жесткая ошиновка ОРУ-110 кВ. – Заземлитель наружной установки. – ОПН всех классов напряжения. – Разъединители внутренней установки (КРУ, КТП) 10 кВ.
5.1 Выбор и расчёт питающих ВЛ 110 кВ
Срок службы проложенных проводов отпаечных ВЛ подходит к концу, поэтому их замена также будет проходить в ходе реконструкции. Провода буду применять сталеалюминиевые марки АС в соответвтствии с [2]. При проектировании ВЛ до 500 кВ выбор сечения проводов проводиться по нормированным обобщенным показателям. В качестве таких показателей используются нормированные значения экономической плотности JЭК.
Для нахождения табличного значения JЭК из [7] для неизолированных алюминиевых проводов, необходимо рассчитать время использования максимума нагрузки TMAX:
,(6.1.1)
Где значения P0.ЗИМА и P0.ЛЕТО взяты соответственно за зимний и летний расчетный дни в t0.ЗИМА=0 час и t0.ЛЕТО=0 час. Аналогично берутся и остальные почасовые нагрузки из таблицы 3.1.1 с учетом приближенного cosφ = 0.85 и найденного из формулы (3.1.1) PMAX= 59.33 МВа. Значение ТMAX>5000 часов, поэтому JЭК=1 А/мм2.
Тогда сечение проводов марки АС:
А, (6.1.2)
Где IР.MAX– расчетный ток в максимальном режиме эксплуатации при SMAX.Г =69,8 МВа. Таким образом, беру ближайшее стандартное сечение провода 400 мм2.
Проверка выбранного сечения по другим условия: 1. По механической прочности: Для района ПС (по гололеду – II) сечение провода марки АС должно быть более 35 мм2. 2. По условию коронирования: Для UНОМ.С=110 кВ и при одножильном проводе сечение его должно быть более 70 мм2. 3. Согласно [2], на территории крупных городов необходимо прокладывать ВЛ с сечением не менее 240 мм2 на напряжении UНОМ.С=110 кВ.
4. По нагреву:
; (6.1.3)
, (6.1.4)
Где ток максимального режима равен
.
Поправочный коэффициент для фактической среднегодовой температуры в г. Кашира в 100С равен Kθ=1,15. Длительно допустимый ток для провода марки АС и сечения в 400 мм2 равен IДОП=825 А.
В итоге, все условия выполняются и окончательно выбираю питающие ВЛ марки АС-400/51. Производитель – ОАО «Электрокабель» (г. Кольчугино).
5.2 Определение необходимости ограничения токов короткого замыкания
Для определения необходимости ограничения токов короткого замыкания посредством установки токоограничивающих линейных или сдвоенных реакторов надо выполнить проверку на термическую стойкость отходящего кабеля фидера с наименьшим сечением (когда все кабели одного типа изоляции) или длительно-допустимым током.
Данные кабелей отходящих фидеров по секциям шин 10 кВ
| Секции РУ НН | Кол-во и принадлежность фидеров | Сечение кабелей и длительно допустимые токи | Изоляция кабелей |
| 1 секция(Т-1) | 5 фидеров ОАО «Центролит» | 95 мм2 / 205 А | Б/м |
| 1 фидер ОАО «Ожерельевский комбикормовый завод» | 95 мм2 / 250 А | СПЭ | |
| 1 фидер «Каширские РЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 2 секция(Т-2) | 3 фидера ОАО «Центролит» | 95 мм2 / 205 А | Б/м |
| 1 фидер ОАО «Ожерельевский комбикормовый завод» | 95 мм2 / 250 А | СПЭ | |
| 1 фидер «Каширские РЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 1 фидер «Каширские ГорЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 3 секция(Т-1) | 2 фидера ОАО «Центролит» | 150 мм2 / 275 А | Б/м |
| 1 фидер ООО «Каширский кирпичный завод» | 95 мм2 / 250 А | СПЭ | |
| 1 фидер «Каширские РЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 1 фидер «Каширские ГорЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 4 секция(Т-2) | 3 фидера ОАО «Центролит» | 95 мм2 / 205 А | Б/м |
| 1 фидер «Каширские РЭС» | 240 мм2 / 355 А | Б/м | |
| 1 фидер ООО «Каширский кирпичный завод» | 95 мм2 / 250 А | СПЭ |
Жирным шрифтом в таблице отмечены кабели минимального сечения из всех прочих. Это кабели сечением в 95мм2 с Б/м изоляцией. Существуют еще кабели из СПЭ-изоляцией, обладающие также сечением в 95 мм2, однако длительно допустимый ток (250 А против 205 А у кабелей с Б/м изоляцией) значительно выше. Принято решение расчет производить для обоих типов кабелей на их термическую стойкость.
Ток термической стойкости для кабелей с Б/м изоляцией:
кА, (6.2.1)Где C– термический коэффициент, равный 100 кА2с/мм4 для Uном=10кВ. Та=0,065 с – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в месте РУ НН ПС с трансформаторами средней мощности [16].tОТКЛ = tОСН.РЗ + tПОЛН.ВЫКЛ – полное время протекания тока КЗ до его отключения. tОСН.РЗ = 0,01 с – заданное время действия основной РЗ линии. tПОЛН.ВЫКЛ = 0,05 с – полное время срабатывания выключателя типа ВВУ-СЭЩ-П-10. Именно этот тип выключателей на разные номинальные токи планируется устанавливать в ячейки КРУ-2–10.
Условие термической стойкости кабеля: IТ.СТ > IП.О.К2;Условие выполняется, так как IТ.СТ = 26,87 кА> IП.О.К2 = 16,17 кА.
Ток термической стойкости для кабелей с СПЭ-изоляцией: В соответствии с [20], кабель из СПЭ-изоляцией и сечением 95 мм2 способен выдерживать в течении времени протекания тока короткого замыкания tКЗ=1 сек порядка IКЗ.ПРЕД= 9,8 кА.Для нахождения предельного тока термической стойкости за реальное время отключения используем формулу:
кА; (6.2.2)Условие термической стойкости кабеля: IТ.СТ.СПЭ > IП.О.К2 Условие выполняется, так как IТ.СТ = 27,72 кА> IП.О.К2 = 16,17 кА. Вывод: Нет необходимость ограничения тока КЗ установкой токоограничивающего реактора.
5.3 Замена кабелей отходящих фидеров с бумажно-масляной изоляцией на кабели из сшитого полиэтилена
Замена кабелей с Б/м изоляцией на кабели из СПЭ изоляции показывает свою состоятельность на практике уже давно. В таблице 6.3.1 показаны сравнительные характеристики кабелей, в которой видно, что по всем важнейшим параметрам кабели из СПЭ изоляции превосходят кабели с Б/м изоляцией. К тому же, в соответствии с [2], прокладка кабелей с Б/м изоляции запрещена.
Характеристики кабелей с различными видами изоляции
| Основные показатели | Вид изоляции кабелей | |
| Б/м – изоляция | СПЭ – изоляция | |
| 1. Длительно допустимая рабочая температура, °С | 70 | 90 |
| 2. Температура при перегрузках, °С | 75 | 130 |
| 3. Стойкость к токам КЗ, °С | 200 | 250 |
| 4. Нагрузочная способность,% | ||
| – при прокладке в земле | 100 | 117 |
| – при прокладке в воздухе | 100 | 120 |
| 5. Разность уровней при прокладке, м | До15 метров | без ограничения |
| 6. Трудоемкость при монтажах и ремонтах | высокая | низкая |
| 7. Удельная повреждаемость, шт./100 км год | ||
| – в свинцовых оболочках | ~ 6 | |
| – в алюминиевых оболочках | ~ 17 | в 10–15 раз ниже |
В таблице 6.3.2 показана замена кабелей отходящих фидеров с Б/м изоляции на эквивалентные им по нагреву рабочим током утяжеленного режима. Все кабели термически стойки к току КЗ точки К2 (смотри пункт 6.2). Прежние кабели из СПЭ-изоляции оставить без изменения. Марка всех кабелей из СПЭ изоляцией – АПвВнг-LS.