Реконструкция и модернизация подстанции "Ильинск" (стр. 9 из 16)

Параметры и технические данные ограничителей перенапряжения

Тип ОПН	ОПН-У/TEL110/70	ОПН-Т/TEL 35/40.5	ОПН-Т/TEL 10/10.5
Класс напряжения сети	Uном =110 кВ	Uном =35 кВ	Uном =10 кВ
Наибольшее рабочее длительно допустимое напряжение	Uдлит.доп =70 кВ	Uдлит.доп =40.5 кВ	Uдлит.доп=10.5 кВ
Номинальный разрядный ток,при импульсе 8/20мкс	Iном.разр=10 кА	Iном.разр=10 кА	Iном.разр=10 кА
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс	Iампл =100 кА	Iампл =100 кА	Iампл =100 кВ

В нейтраль главного понизительного трансформатора ставим разрядники ОПН-Т/TEL 35/38.5 и OПН-Т/TEL 10/10.5.

6.3.2 Выбор дугогасительной катушки

Задача эксплуатации дугогасительной катушки (ДК) состоит в том, чтобы уменьшить ток замыкания на землю и тем самым обеспечить быстрое погасание заземляющей дуги. При значение тока КЗ в изолированной нейтрали более 10 А повляется необходимость установки ДК.

Произведем расчет однофазного тока короткого замыкания на землю в сети 35 кВ.

В сетях с изолированной нейтралью в точке замыкания фазы на землю проходит ток, равный геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз:

I_c=3×U_фjw×C , (6.4.1)

где I_с-ток замыкания на фазу, А;

С=С₀×l-емкость сети, Ф;

w=2p¦-угловая частота,с^-1.

С₀=в₀×10^-6/2p¦ , (6.4.2)

где в₀-удельная проводимость сети, (в₀=2.65см).

Для ВЛ-35 “Самино-1”, “Самино-2”:

С₀=2.65×10^-6/(2×3.14×50)=8.44×10^-9 [Ф/км] ,

С=25.5×8.44×10^-9=2.15×10^-7 [Ф] ,

I_c=3×(35000/Ö3)×314×2.15×10^-7=4.1 [А].

Аналогичным способом определим I_cдля остальных ВЛ-35 кВ:

Для ВЛ-35 “Быково”: С₀=8.44×10^-9 Ф/км, С=1.5×10^-7 Ф, I_с=2.86 А;

Для ВЛ-35 “Кошкино”: С₀=8.44×10^-9 Ф/км, С=1.16×10^-7 Ф, I_с=2.2 А;

åI_c=4.1+4.1+2.86+2.2=13.26А>10A.

Таким образом необходима установка дугогасительной катушки.

Параметры катушки приведены в таблице 6.9

Таблица 6.9 Параметры дугогасящей катушки

Тип	Типовая мощность, кВ×А	Номинальное напряжение сети, кВ	Номинальное напряжение реактора, кВ	Предельный ток реактора, А	Трансформатор тока	Масса, кг
					Тип	Масла	Общая
РЗДСОМ-310/35У1	310	35	38.5/Ö3	25	ТВ-35-III-200/5У2	880	2100

6.4 Выбор шин

6.4.1 Выбор шин на стороне 110 и 35 кВ

Так как расширяемая подстанция блочного типа, то вся ошиновка оборудования выполняется из аллюминиевых труб, которые расчитывает и поставляет предприятие-изготовитель,в связи с этим расчет ошиновки выполненных из аллюминевых труб в проекте не выполняется .

Согласно расчетам предприятия-изготовителя на стороне 110 кВ устанавливаем аллюминиевые трубы наружным диаметром 16 мм, при этом I_доп=295А>61А;

На стороне 35 кВ устанавливаем аллюминиевые трубы наружным диаметром 20 мм, при этом I_доп=345А>154А.

6.4.2 Выбор шин на стороне 10 кВ

I^нн_раб,max=115.5 [A],

g_мин= ÖВ_к /c_t= Ö66.3×10⁶ /90=90.47 [мм²].

Сборные шины выполним жесткими алюминиевыми.Выбираем однополосные алюминиевые шины прямоугольного сечения размером b´h=50´5 мм:

I_доп=665 А> I^нн_раб,max=115.5 A,

условие по допустимому току выполняется.

Площадь поперечного сечения : S=2.49 cм² ,

масса 1 м шины :0.672 кг ( табл.7.2[2]).

Механическая система:две полосы-изоляторы должны иметь частоту собственных колебаний больше 200 Гц , чтобы не произошло резкого увеличения усилий в результате механического резонанса.Исходя из этого первое условие выбора пролёта:

l£ 0.133×10^-2 × ⁴ÖE×J_n /m_n, (6.4.3)

где J_n=b×h³/12 – момент инерции полосы;

m_n= 2.152 кг/м ;

E=7×10¹⁰ Па – модуль упругости.

Второе условие выбора такое, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ не вызывали соприкосновение полос:

l_n£ 0.216×Öа_n/i_уд×⁴ÖE×J_n /к_ср , (6.4.4)

где к_ср=0.47;

а_n=2×0.8=1.6 см – расстояние между осями полос.

По первому условию

J_n=b×h³/12=5×0.5³/12=0.34 ,

тогда l=0.133×10^-24 Ö 7×10¹⁰×0.05/0.672 =0.36 [м].

По второму условию

l_n=0.216×Ö1.6/ 10.6×10³ × ⁴Ö7×10¹⁰×0.05/0.47 =0.78 [м]

Принимаем l_n=0.36 м ,

тогда число прокладок в пролете n=l / l_n-1 , где l=1.2 м

n=1.2/0.36 – 1=2.3 принимаем n=2

При двух прокладках в пролете, расчетный пролет

l_n=l /n+1=1.2/3=0.4 [м].

Определим силу взаимодействия между полюсами:

f_n= (i_уд²×к_ср/4×h) ×10^-7, (6.4.8)

f_n= ((10.6×10³)²×0.47/4×0.005) ×10^-7=264.05 [Н/м].

Напряжение в материале полос:

f_n×l_n²

s_n= (6.4.9)

12×W_n

где W_n= h^2×b/6 – момент сопротивления одной полосы ;

W_n= 0.5^2×5/6=0.21 , тогда

s_n =264.05×0.4²/12×0.21=16.76 [МПа].

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз:

l²×i_уд²

s_ф= Ö3 ×10^-8 , (6.4.10)

а×W_ср

где W_ср = h^2×b/3 – момент сопротивления;

W_ср = 0.5².5/3=0.42 ,

а=0.8 – расстояние между фазами.

s_ф=1.732×10^-8×1.2²×10.6²×10⁶/0.8×0.42=8.3 [МПа],

шины остаются механически прочными , если

s_расч=s_n+s_ф£s_доп ; (6.4.11)

s_доп=75 [МПа],

s_расч=16.76+8.3=25.1<75 условие выполняется.

7. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И МОЛНИЕЗАЩИТЫ

При расчёте молниезащиты используется методика из [3]. Принимаем высоту молниеотвода h=50 м ,(см.рис.6)

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

О

О’

K r_x M

B B’ C A’ A

Рис.6

Длина отрезков: CA’=CB’=0.75×h=0.75×50=37.5 [м],

Расстояние: CO’=0.8×h=0.8×50=40 [м],

Длина отрезков: CA=CB=1.5×h=1.5×50=75 [м].

Защиты определяются по следующим выражениям:

r_x=1.5(h-1.25h_x) при 0 £h_x£ 2/3h , (7.1)

r_x=0.75(h-h_x) при h_x³ 2/3h. (7.2)

Оптимальная высота молниеотвода определяется из предыдущих выражений по формулам:

h_опт = (r_x+1.9h_x)/1.5 при0 £h_x £ 2/3h , (7.3)

h_опт = (r_x+0.75h_x)/0.75 приh_x ³ 2/3h (7.4)

При h_x=20 м

r_x=1.5(50-1.25×20)=37.5 [м],

h_опт = (37.5+1.9×20)/1.5=50.3 [м].

При h_x=40 м

r_x=0.75(50-40)=7.5 [м],

h_опт = (7.5+0.75×40)/0.75=50 [м].

Устанавливаем на подстанции 4 молниеотвода (смотри план подстанции).

При расчёте устройства заземления для электроустановок 110 кВ и выше согласно ПУЭ сопротивление заземляющей установки должно быть не более 0.5 Ом.

Принимаем сопротивление естественных заземлителей R_е=1.5 Ом. Расчётное удельное сопротивление грунта :

r_расч=r_изм×Y, (7.5)

где Y=1.4 – климатический коэффициент для сухого твердого суглинка,

r_изм =R_гр=215 [Ом×м],

тогда:

r_расч=215×1.4=301 [Ом×м].

Находим сопротивление исскуственного заземлителя:

R_и= R_е×R_з/ R_е-R_з=1.5×0.5/1.5+0/5=0.75 [Ом]. (7.6)

В качестве вертикального стержня принимаем стальную трубу длиной 3 м и d=0.05 м. При заглублении вертикального стержня ниже уровня земли на 0.7 м ,т.е Н₀=0.7 м

R_в= (r_расч / 2p×L)× [ln(2×L)/d+0.5ln(4H₀+L)/(5H₀+L)], (7.7)

R_в=(301/18.85)×(4.78+1.22)=95.81 [Ом],

На глубине Н=Н₀+L/2=2.2 м

R_в= (r_расч / 2p×L)× [ln(2×L)/d+0.5ln (4H+L)/(5H+L)]

=(301/18.85)×(4.78+1.22)=79.55 [Ом].

Определим общее сопротивление сетки горизонтальных проводников , выполненных из полосовой стали сечением 40´4 мм . Общая длина горизонтальных заземлителей равна 848 м. Число вертикальных стержней примем 100:

R_г= (r_расч / 2p×L)×ln(2×L²)/b×H=(301/18.85)×17.75=283.5 [Ом],

где b=40 мм – ширина полосы

Н=0.7 м .

Вертикальные стержни располагаем через 8.5 м ,отсюда R_г с учётом коэффициента использования h=0.19 соединительной полосы:

R_г= 283.5/0.19=1492.1 [Ом].

Уточняем сопротивление искусственного заземлителя

R_и’= R_и×R_г/ R_и+R_г=1.5×0.5/1.5+0/5=0.749 [Ом].