Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока (стр. 3 из 11)

Полученное (модернизированное) распредустройство будет состоять из следующих элементов:

Напряжение 10 кВ поступает со вторичной обмотки низкого напряжения понижающего трансформатора 110/35/10, соединенной в треугольник, через вакуумный выключатель типа BB/TEL-10, огражденный пальцевыми контактами, через трансформаторы тока типа ТПЛ-10 на сборные шины 10 кВ, которые состоят из двух секций, секционированных вакуумным выключателем типа BB/TEL-10.

От сборных шин 10 кВ через вакуумные выключатели типа BB/TEL-10, огражденные пальцевыми контактами, через трансформаторы тока типа ТПЛ-10 напряжение поступает к нетяговым потребителям: ФПЭ Белгород, фидер №№ 1,2 «Спиртзавод», фидер №№ 1,2 РП – 10, ФПЭ К. Лопань.. Все выводы ячеек – кабельные.

Питание трансформаторов внутренних нужд производится аналогично фидерам нетяговых потребителей: напряжение 10 кВ от сборных шин 10 кВ через вакуумные выключатели типа ВB/TEL-10, огражденные пальцевыми контактами, через трансформаторы тока типа ТПЛ-10 кабелем поступает на первичную обмотку ТСН.

Питание преобразовательных агрегатов ПВЭ-5 осуществляется следующим образом: напряжение от сборных шин 10 кВ через вакуумный выключатель ВB/TEL-10, огражденный пальцевыми контактами, через трансформаторы тока по шинному мосту поступает на первичную обмотку тягового трансформатора, понижается до 3,02 кВ и со вторичной обмотки тягового трансформатора, схема соединения которой "две обратные звезды с уравнительным реактором", поступает на преобразователь ПВЭ-5.

Установленные в КРУН-10 кВ вакуумные выключатели типа ВB/TEL-10 - вакуумный выключатель, подвесной - предназначенный для включения и отключения под нагрузкой.

Трансформаторы тока типа ТПЛ-10 - трансформатор тока проходной с литой изоляцией - предназначены для подключения релейной защиты.

Трансформаторы напряжения типа НТМИ-10 - трансформатор напряжения трехфазный, с масляным охлаждением, с обмоткой для контроля изоляции сети - предназначены для контроля напряжения на сборных шинах 10 кВ.

Для безопасности обслуживания ячейки КРУН-10 кВ оборудуем заземляющими ножами и механической блокировкой.

2. Расчетная часть

2.1 Выбор оборудования

2.1.1 Выбор оборудования ОРУ – 110 кВ

Для выбора оборудования находим ток короткого замыкания, ударный ток.

Рис.5 Расчетная схема для определения тока к.з. на стороне 110 кВ.

Сопротивление до точки к.з

X=V²_ср/S_к.з.max [6].

т.к. S_к.з.max=3500 МВ А (по заданию), то

X=115² / · 3500 = 3,78 Ом.

I_k=U_ном/ 3 · x=115000/ 3, 78 = 17,6 кА;[6]

i_y = 2,55 · I_k=2,55 · 17,6=44,88 кА;[5]

Выбор масляных выключателей производим по следующим характеристикам:

На ОРУ-110 устанавливаем ВМТ-110

- По номинальному напряжению:

U_н ≥ U_р [5].

U_н=110 кВ – номинальное напряжение[3]

U_р=110 кВ – рабочее напряжение[3]

- По номинальному длительному току:

I_н ≥ I_pmax[5]

I_н=1250 А - номинальный ток ВМТ-110[3]

I_pmax=K_пр · S_тп / √3 · U_н = 1,3 · 20000 / √3 ·115=130,7 А[5]

K_пр = 1,3 – коэффициент перспективы развития потребителей.

S_тп = 20000 кВ·А – мощность подстанции.

I_pmax – максимальный рабочий ток ВМТ-110.

- По номинальному току отключения выключателя: I_н.откл ≥ I_к

I_н.откл =25 кА;[3]

I_к=17,6 кА;

- По электродинамической стойкости:

I_пр.с ≥ I_к;

I_пр.с=25 кА – эффективное значение периодической составляющей предельного сквозного тока к.з.

I_к = 17,6 кА;

i_пр.с ≥ i_к

i_пр.с = 65 кА –амплитудное значение предельного сквозного тока к.з

i_к = 44,88 кА – ударный ток к.з.

5. По термической стойкости: I²_T · t_T ≥ B_k

I_T =25 кА – предельный ток термической стойкости.

t_T=3 с – время прохождения тока термической стойкости

B_k= I²_к·(t_откл.+ Т_а), где

B_k – тепловой импульс тока к.з.

t_откл= t_ср+ t_рз+ t_св, где[5]

t_ср=0,1 с – собственное время срабатывания защиты

t_рз=2 с – время выдержки срабатывания реле

t_св=0,055 с – собственное время отключения ВМТ-110 с приводом.

B_k= 17,6² · (0,1+2+0,055+0,02)=668 кА² · с;

I²_T · t_T=20²·3=1200 кА²·с

Выбранный масляный выключатель – ВМТ-110 соответствует всем характеристикам условий выбора.

Выбор разъединителей производим по следующим характеристикам:

Устанавливаем на ОРУ-110 кВ разъединители РДЗ-2-110/1000, РНДЗ-110/1000

- По номинальному напряжению: U_н ≥ U_р[5]

U_н=110 кВ;[3]

U_р=110 кВ;

- По номинальному длительному току: I_н ≥ I_pmax[5]

I_н=1000 А

I_pmax=130,7 А

- По электродинамической стойкости: i_пр.с ≥ i_y

i_пр.с=80 кА;

i_y=44,8 кА;

- По термической стойкости: I²_T · t_T≥ B_k

B_k=668 кА² ·с

I_T=31 кА – предельный ток термической стойкости

I²_T · t_T=31²·3=2883 кА²·с;

Выбранные разъединители РНДЗ-110/1000, РДЗ-2-110/1000 соответствуют всем характеристикам.

На масляных выключателях ВМТ-110 устанавливаем трансформаторы тока ТВТ-110/600/5.

Выбор трансформаторов тока проводим по следующим характеристикам:

ТВТ-110-600/5.

Для подключения релейной защиты используем отпайку 200/5.

-По номинальному напряжению: U_н ≥ U_р[5]

U_н=110 кВ;

U_р=110 кВ;

- По номинальному длительному току: I_1н ≥ I_pmax

I_1н =200 А;

I_pmax=130,7 А;

По электродинамической и термической стойкости встроенные трансформаторы тока не проверяются.

- По нагрузке вторичных цепей: Z_2н ≥ Z₂

Z_2н=1,2 Ом (класс точности 10) – номинальная допустимая нагрузка вторичной обмотки трансформаторов тока ТВТ-110.

Z₂= Z_пр+ Z_конт+∑ Z_приб., где

Z₂ – вторичная нагрузка расчетная;

Z_конт =0,1 Ом – сопротивление переходных контактов;

Z_пр=ρ·l_расч./q_пр., где

ρ=1,75·10^-8 Ом·м – удельное сопротивление медных проводов;

l_расч=75 м – длина проводов для ОРУ-110 кВ;

q_пр=2,5 ·10^-6 м² – сечение медных проводов

Z_пр=1,75·10^-8·75/2,5 ·10^-6 =0,52 Ом – сопротивление проводов;

∑ Z_приб=0,5 Ом –сопротивление приборов, присоединенных к вторичной обмотке трансформаторов тока ТВТ-110

Z₂=0,52+0,1+0,5=1,12 Ом;

Выбор проводов для вводов ОРУ-110 кВ, ремонтной и рабочей перемычек производим по следующим характеристикам:

А-300 – провод алюминиевый сечением 300 мм²

- По длительно допустимому току: I_доп ≥ I_pmax[5]

I_доп=680 А;

I_pmax=130,7 А;[3]

- По термической стойкости: q≥ q_min= √B_k·10⁶/C

q = 300 мм² выбранное сечение провода А-300;

q_min=√688·10⁶/88 = 293,7 мм²

С=88 – коэффициент.

- По условию отсутствия коронирования: 0,9 Е₀≥1,07Е

Е₀=30,3·m·(1+0,299/r_пр^1/2), где

Е₀ – максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны.

m=0,82 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности многопроволочных проводов.

r_пр=1,12 – радиус провода А-300

0,9 Е₀=0,9·(30,3·0,82·(1+0,299/1,12^0,5)=28,68 кВ/см;

Е=0,354·U/r_пр.· l_q·D_ср/ r_пр, где

Е-напряженность электрического поля около поверхности провода

V-линейное напряжение;

D_ср =1,26·D – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз;

D = 3 м - расстояние между проводами разных фаз;

D_ср =1,26·3=378 см;

1,07Е=1,07·0,354·110/1,12· l_q·378/1,12=14,72 кВ/см;

Алюминиевый провод А-300 соответствует всем характеристикам условий выбора. Для крепления проводов применяем гирлянды из 8 подвесных изоляторов Пф-70.

2.1.2 Выбор оборудования РУ-10 кВ

Для выбора оборудования находим ток короткого замыкания, ударный ток короткого замыкания.

Рис. 6 Расчетные схемы для определения тока короткого замыкания при коротком замыкании на шинах 10 кВ.

X = U_ср² / S_{кз max} =115² / 3500 = 0,029 - сопротивление до места короткого замыкания[6]

Определяем сопротивление обмоток трансформатора

U_K1 = 0,5(U_{K I-II} + U_{K I-III} - U_{K II-III}) = 0,5(17+10,5-6) = 10,75%

U_K2 = 0,5(U_{K I-III} + U_{K II-III} - U_{K I-III}) = 0,5(17+6-10,5) = 6,25%

U_K3 = 0,5(U_{K II-III} + U_{K I-III} - U_{K I-II}) = 0,5(10,5+6-17) = -0,25% » 0

U_K1, U_K2, U_K3 - напряжение короткого замыкания обмоток трансформатора

Х_*б1 = (U_K1 / 100) × (S_б / S_н.тр) = (10,75/100)(100/20) = 0,53, где

S_б = 100 мВА - базовая мощность;

S_н.тр = 20000 кВА - мощность понижающего трансформатора

Х_*б2 = (U_K2 / 100) × (S_б / S_н.тр) = (6,25/100)(100/20) = 0,31]

Х_*б3 = (U_K3 / 100) × (S_б / S_н.тр) = 0

Х_*б3 = Х_* + Х_*1 + Х_*3 = 0,029 + 0,53 + 0 = 0,0559 –