2.2. Расчёт токов кз.

Составим схему замещения подстанции.

Рис.2. Схема замещения подстанции.

Короткое замыкание на шинах высшего напряжения (точка К1).

Базисный ток:

где S_б – базисная мощность, мы берём равной 100 МВА;

U_СР1 – среднее напряжение на шинах ВН.

Периодическая составляющая тока КЗ:

где x_С – сопротивление системы, посчитанное при S_б =100 МВА.

Ударный ток КЗ:

где К_У – ударный коэффициент, берём из справочной литературы, равный 1,608.

Короткое замыкание на шинах низкого напряжения (точка К2).

Базисный ток:

где U_ср2 – среднее напряжение на шинах НН.

Х_к2=X_C+=0,017+0,26=0,277

Рассчитаем периодическую составляющую тока КЗ в точке К2:

Ударный ток КЗ:

2.3. Выбор схемы ру

Для РУ ВН выберем схему с двумя рабочими и одной обходной системой шин.

Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений: линии W1, W3, и трансформатор Т1 присоединены к первой системе шин А1, линии W2, W4, и трансформатор Т2 присоединены ко второй системе шин А2. Каждая система шин имеет свой источник и своих потребителей. Шиносоединительный выключатель QA включен. Шиносоединительные выключатели QB1 и QB2 на шинах 10 кВ отключены.

Такое распределение присоединений увеличивает надёжность системы, так как при КЗ на шинах высокого напряжения отключается шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений обесточиваются. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью переключений.

Рис.3 Структурная схема подстанции.

Для РУ НН выберем схему представленную на рис.3. На подстанциях секционный выключатель в нормальном режиме отключен в целях ограничения токов КЗ.

2.4. Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, средств контроля и измерения.

2.4.1. Ру высшего напряжения.

Выключатели в ячейках РУ ВН.

В цепи трансформатора рабочий ток продолжительного режима:

гдеS’_ном,Т – номинальная мощность трансформатора, с учётом установки в перспективе трансформатора следующей по шкале ГОСТ номинальной мощности. Т.к. расчетная мощность 38МВА, то выбранный трансформатор берём как перспективный.

Ток тяжелого режима:

Возьмём элегазовый выключатель ВГУ-110||-40/2000У1.

Время отключения выключателя:

τ = t_3min + t_с.в. = 0,025+0,01 = 0,035 c.

где t_3min – минимальное время срабатывания защиты, берём 0,01 с;

t_с.в.. – собственное время отключения выключателя, согласно справочнику берём - 0,025 с.

Определим значение апериодической составляющей тока КЗ в момент времени τ.

где Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, берём равной 0,03.

Нормированное значение апериодической составляющей тока отключения для данного выключателя:

где β_норм – нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения, согласно справочника принимаем равным 0,45;

I_{откл.ном.} – номинальный ток отключения, для данного выключателя 40 кА.

Проверим выключатель на термическую стойкость.

Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания:

B_K = I_п0²(t_откл + Т_a) = 29,5² (0,1+0,055+0,02) =155 кА²/с;

где t_откл – время срабатывания защиты плюс полное время отключения выключателя.

Термическая стойкость выключателя:

I_тер² t_тер = 40² 3 = 4800 кА²/с.

где I_тер – ток термической стойкости;

t_тер – время протекания тока термической стойкости.

Расчётные данные и справочные данные для выключателя внесём в Таблицу 2, также выберем разъединитель SGF 123n и внесём в таблицу его параметры.

Таблица 2

Расчётные данные	ВГУ-110||-40/3150У1	SGF 123n
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ	Uном = 110 кВ
Imax = 562 А	Iном = 2000 А	Iном = 1600 А
Iп, τ = 29,5 кА	Iотк = 40 кА	–
Iа, τ = 13 кА	Iа,ном = 25,5 кА	–
Iп, 0 = 29,5 кА	Iпр.скв = 40 кА	–
Iу = 67,1 кА	iпр.скв = 102 кА	Iпр.скв = 100 кА
Bк =155 кА2/с	Iтер2 tтер = 3200 кА2/с	Iтер2 tтер = 1600 кА2/с

Из таблицы видно, что выбранные выключатель и разъеденитель удовлетворяют всем условиям.

Трансформаторы тока.

Выбор трансформаторов тока производят по напряжению установки, по току, по конструкции и классу точности; трансформаторы проверяют по электродинамической стойкости, по термической стойкости и по вторичной нагрузке. Данные расчетов для выбора трансформаторов приведены в Таблице 3.

Таблица 3

Виды проверки	Условия выбора и проверки	Расчётные данные	Каталожные данные
			Трансформатор ТG-145
По напряжению установки, кВ		110	110
По длительному току, А		562	600
Проверка на электродинамическую стойкость, кА		67,1	80
Проверка на термическую стойкость, кА2с		155	1200

Выберем трансформаторы тока ТG-145 c элегазовой изоляцией для установки в цепь силового трансформатора и для установки в линии. Эти трансформаторы имеют 3 вторичные обмотки с номинальным током 5А.

Одна из обмоток имеет класс точности 0,5 и предназначена для подключения измерительных приборов, остальные предназначены для релейной защиты. Произведем проверку трансформаторов тока по вторичной нагрузке. На рисунке 4 показано размещение приборов в цепях подстанции. Перечень приборов и их место установки взяты из методического указания.

Схема подключения приборов к трансформаторам тока изображена на рисунке 4.

рис.4 Измерительные приборы в цепях подстанции на стороне ВН

Вторичная нагрузка наиболее загруженного трансформатора тока приведена в таблице 4.

Таблица 4

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	-	-
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счетчик ватт-часов	СА3-И674	2,5	-	2,5
Счетчик воль-ампер часов реактивный	СР4-И689	2,5	-	2,5
Итого:		6,5	0	6

Общее сопротивление приборов:

Ом ,

где - суммарная мощность приборов, подключенных к трансформатору тока;

- номинальный вторичный ток. Самый загруженный трансформатор тока установлен в фазе А.

Допустимое значение сопротивления проводов:

Ом ,

где - номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0.5, равна 1,2 Ом ;

- сопротивление контактов принимаем равным 0,1 Ом, поскольку число приборов больше 3.

В качестве соединительных проводов применяем многожильные контрольные кабели с сечением (по условию прочности) не менее 4 мм² . Приблизительная длина кабеля для РУ 110 кВ принимается равной 80 м , тогда сечение:

мм².

Принимаем к установке контрольный кабель АКРВГ с сечением жил 4 мм².

Трансформаторы напряжения.

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются по напряжению установки, по конструкции и схеме соединения обмоток, по классу точности, по вторичной нагрузке. Трансформаторы напряжения запитываются от сборных шин РУ.

Примем к установке трансформаторы типа ЗНОГ – 110-79У3. Трансформаторы имеют две вторичных обмотки: основную на В и дополнительную на 100 В. Для класса точности 0,5 трансформатор имеет номинальную мощность вторичной цепи 400 В·А, а для класса точности 1- 600В·А.

Проверим, подходит ли этот трансформатор по вторичной нагрузке. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения приведена в таблице 5.

Таблица 5

Прибор	Тип	S одной обмотки, В·А	Число обмоток			Число приборов	Потребляемая мощность
							P,Вт	Q,ВА
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	2	4	-
Ваттметр	Д-335	1,5	2	1	0	8	24	-
Варметр	Д-335	1,5	2	1	0	6	18	-
Счетчик ватт-часов	СА3-И674	3,0	2	0,38	0,925	6	13,7	33,3
Счетчик воль-ампер часов реактивный	СР4-И689	3,0	2	0,38	0,925	6	13,7	33,3
Итого (В·А):							100

Суммарная потребляемая мощность 100 В·А обеспечит класс точности 0,5.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил 2,5 мм².

Токоведущие части РУ ВН.

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС. Для нашего случая необходимо выполнить только проверку по допустимому току в максимальном режиме, поскольку сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений проверке по экономической плотности тока не подлежат. Также шины, выполненные голыми проводами на открытом воздухе, на термическое действие тока короткого замыкания не проверяются. При напряжении 110 кВ не используют расщепление фаз, поэтому для соответствия требованиям по условию короны необходимо правильно подобрать сечение провода (минимально допустимое по условиям коронирования сечение для напряжения 110кВ – 70мм² ).

Выберем сечение ЛЭП.

;

j=1,2

мм²

Ближайшее стандартное сечение: АС – 225/27

I_доп=515 А

Транзитные линии.

мм²

Выбираем провод АС – 120/27

I_доп=375 А

Сборные шины.

I_шин=I_{max ЛЭП ВН}=540 А

Выбираем провод АС –205/27

I_доп=605 А