Комплектная трансформаторная подстанция. Расчет и выбор компонентов КТП (стр. 3 из 7)
а) Номинальный ток двигателя:
;где: Pном – номинальная мощность двигателя;
Uном.л – номинальное линейное напряжение на обмотке статора;
η – к.п.д. при номинальном моменте на валу двигателя.
, 
.б) Номинальный ток линии освещения:
.где: Pном.осв – суммарная номинальная мощность линии освещения.
сosφ = 1 – для осветительной нагрузки.
4. Определение суммарной мощности комплектной трансформаторной подстанции (КТП)
Полная суммарная мощность КТП SКТП равна сумме полных мощностей отходящих фидеров:
, 
.Округлим суммарную мощность трансформатора до стандартной SТ=160кВ∙А.
Выбор КТП
Номинальное вторичное напряжение силового трансформатора должно соответствовать номинальному напряжению нагрузки. Мощность силового трансформатора ST должна быть не менее суммарной мощности нагрузки, т.е. ST> SКТП. Из таблицы 1 выбираем КТП.
Таблица 1.
| Марка | Номинальнаямощность,кВ-А | Напряжение, кВ | Габаритные размеры, мм, не более | Масса, кг | |||
| ВН | НН | длина | ширина | высота | ||||
| Однотрансформаторные | |||||||
| КТП-63-6/0,4 | 63 | 6 | 0,4 | 1300 | 1300 | 2740 | 995 |
| КТП-63-10/0,4 | 63 | 10 | 0,4 | 1300 | 1300 | 2740 | 995 |
| КТП-100-6/0,4 | 100 | 6 | 0,4 | 1300 | 1300 | 2740 | 1100 |
| КТП-100-10/0,4 | 100 | 10 | 0,4 | 1300 | 1300 | 2740 | 1100 |
| КТП-160-6/0,4 | 160 | 6 | 0,4 | 1300 | 1300 | 1385 | 1385 |
| КТП-160-10/0,4 | 160 | 10 | 0,4 | 1300 | 1300 | 2740 | 1385 |
КТП 160 – 10/0,4;где: 160 кВА – номинальная мощность;
10 кВ – входное напряжение;
0,4 кВ – выходное напряжение.
5. Выбор силового трансформатора КТП. Расчёт параметров трансформатора: номинальные токи и токи КЗ первичной и вторичной обмоток, сопротивления
Силовые трансформаторы являются основной составляющей всех понижающих подстанций.
Существует шесть уровней систем электроснабжения, в которых применяются подстанции в зависимости от назначения номиналов напряжений.
Для электроснабжения потребителей напряжением до 1 кВ (220 В, 380 В, 500 В, 600 В) создают трансформаторные подстанции с высшим напряжением на 6,10 кВ.
В большинстве случаев для КТП применяют масляные трансформаторы, т.к. сухие или элегазовые (SF6) в 2 - 2,5 раза дороже масляных. Таким образом, выбираем масляные трансформаторы по следующим критериям:
· Мощность трансформатора должна быть больше или равной суммарной мощности нагрузки (как правило, равна мощности КТП).
· По номинальному вторичному напряжению, равному номинальному линейному напряжению нагрузки.
· Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора должен быть больше суммы токов всех трех линий нагрузки.
Из таблицы 2 выбираем:
ТМ-160/10, где: S = 160 кВА;
Uк =4,5 %;
Р х =0,565 кВт;
Р к = 2,365 кВт.
Таблица 2.
| Трансформаторы силовые масляные общего назначения трехфазные двух и трехобмоточные с охлаждением естественным масляным (М) класса напряжения 10 кВ | ||||
| Тип | S,kB-A | Uк | Потери, кВт | |
| Рх | Рк | |||
| ТМ-25/10 | 25 | 4,5 | 0,135 | 0,600 |
| ТМ-40/10 | 40 | 4,5 | 0,190 | 0,880 |
| ТМ-63/10 | 63 | 4,5 | 0,265 | 1,280 |
| ТМ-100/10 | 100 | 4,5 | 0,365 | 1,970 |
| ТМ-160/10 | 160 | 4,5 | 0,565 | 2,365 |
| ТМ-250/10 | 250 | 4,5 | 0,820 | 3,700 |
| ТМ-400/10 | 400 | 4,5 | 1,050 | 5,500 |
| ТМ-630/10 | 630 | 5,5 | 1,560 | 7,600 |
Расчет параметров силового трансформатора
Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяется по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.
где: Sтр– полная мощность трансформатора в кВА.
Полное сопротивление трансформатора вычисляется по формуле:
где: UK - напряжение короткого замыкания (КЗ) трансформатора в процентах (определяется по мощности силового трансформатора, см. табл. 2). Активное сопротивление обмоток трансформатора:
где: Рк - активные потери в обмотках трансформатора на три фазы в Вт (см. табл. 2). Реактивное сопротивление обмоток:
Определим ток трехфазного КЗ на зажимах трансформатора:
6. Рассчитать и выбрать соединительные кабели низкого напряжения отходящих линий КТП. Определить их сопротивления
Назначение и конструкции кабелей.
Существует несколько групп кабельных изделий, которые делятся по назначению:
-неизолированные провода;
-силовые кабели;
-кабели связи;
-контрольные кабели;
-кабели управления;
-монтажные провода;
-установочные провода;
-обмоточные провода;
-радиочастотные кабели.
Силовые кабели предназначены для передачи распределения электрической энергии. Кабели выпускаются, с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами с изоляцией из бумажных лент, пропитанных маслом или специальным составом, а также с изоляцией из полихлорвинила хлоридного пластиката, полиэтилена, резины.
Диапазон переменного напряжения силовых кабелей от 660 В до 500 кВ.
При проектировании электротехнических устройств, кабель, прежде всего, выбирается по допустимому напряжению. Кабель напряжением от 1 до 35 кВ состоит из (Рис. 4):
Рис.4
Проводящие жилы кабеля 1 выполняются из нескольких скрученных вместе медных или алюминиевых проволок. Чтобы обеспечить достаточную гибкость кабеля, который наматывается на барабан для транспортировки, каждая токопроводящая жила кабеля обматывается лентами из кабельной бумаги. Это и есть фазная изоляция 2.
Все три фазы с их изоляциями скручиваются вместе. В промежутке между фазами для получения общей круглой формы кабеля помещается междуфазное заполнение 8 из скрученного бумажного жгута. Сверху скрученных фаз наматывается общая бумажная поясная изоляция 3. Затем кабель подвергается вакуумной сушки и пропитки горячим маслоканифольным составом, чтобы улучшить изоляционные свойства бумажной изоляции.
Пропитанный кабель покрывается свинцовой или алюминиевой оболочкой 4 которая надежно защищает изоляцию от увлажнения и окисления воздухом, но не защищает от механических повреждений.
Поэтому кабель покрывается бронёй 6, которая состоит из стальных лент или проволоки. Под бронёй наносится подушка 5 из грубой кабельной пряжи (конопляная пенька) которая создает мягкую прокладку, чтобы броня не врезалась в оболочку 4. Поверх брони 6 наносится второй слой кабельной пряжи, которая пропитывается битумным составом, чтобы защитить стальную броню от коррозии (защитный покров 7).
Кабели с изоляцией, из бумажных лент, пропитанных маслоканифольным составом, изготавливаются по ГОСТ 1840 — 73.
Кабели с пластмассовой изоляцией изготавливаются на напряжение 0,66 — 6 кВ по ГОСТ 16442 — 80. Конструкция кабеля с пластмассовой изоляцией представлена на рис.5.
1 – токопроводящая жила.
2 – изоляция.
3 – заполнение.
4 – обмотка прорезиненной
лентой.
5 – оболочка.
6 – броня.
7 – защитные покровы.
Рис. 5.
Кабель низкого напряжения выбирается по номинальному напряжению, номинальному току нагрузки и току термической стойкости. Выбор производим по справочнику правил устройства электроустановок.
Выберем кабель для отходящих линий КТП с алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией и оболочкой по допустимому длительному току.
Определим длительно допустимый ток кабелей, учитывая то, что он должен быть на 20% больше тока номинального:
Iном.доп.осв. = Iном.осв. 
1,2 = 44,737
1,2 = 53,684 А;Iном.доп..дв1 = Iном.дв1
1,2 = 83,049. 1,2 = 99,659 А;Iном.доп..дв2 = Iном.дв2
1,2 = 59,582. 1,2 = 71,498 А.Таблица 3.
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Токовая нагрузка, АCu/A1 |
| 1,5 | 19/- |
| 2,5 | 25/19 |
| 4 | 35/27 |
| 6 | 42/32 |
| 10 | 55/42 |
| 16 | 75/60 |
| 25 | 95/75 |
| 35 | 120/90 |
| 50 | 145/110 |
| 70 | 180/140 |
| 95 | 220/170 |
| 120 | 260/200 |
Из таблицы 3 выбираем сечение токопроводящей жилы, выполненной из Cu: для линии освещения выбираем марку кабеля АВВГ фазное сечение – 10 мм2, нулевое сечение — 6 мм2; для двигательной нагрузки 1 марку кабеля АВВГ: фазное сечение - 35 мм2,нулевое сечение — 16 мм2;для двигательной нагрузки 2 марку кабеля АВВГ: фазное сечение - 16 мм2 , нулевое — 10 мм2 .