2.5. Проверка оборудования тяговой подстанции

Выбранное по условиям длительного режима оборудование тяговой подстанции следует проверить на электродинамическую и термическую стойкость.

Согласно ПУЭ на электродинамическую стойкость не проверяют аппараты и проводники, защищённые предохранителями с плавкими вставками на ток до 60 А, а также аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при условии их расположения в отдельной камере.

Проверка токоведущих частей (шин).

35кВ

В ОРУ-35 кВ сборные шины и ошиновка выполняются гибкими сталеалюминевыми проводами. Гибкие провода ОРУ на электродинамическую стойкость не проверяют в виду большого расстояния между фазами.

Проверка шин на термическую устойчивость производится по выражению:

, (2.21)

где q_ш - выбранное по I_р.наиб. сечение шин;

q_наим – наименьшее сечение шин, термически устойчивое при к.з.

(2.22)

где B_К – тепловой импульс к.з.;

С – константа, значение которой для алюминиевых шин равно 90, размерность С (А∙с^1,2/мм²).

Расчётный тепловой импульс может быть определен по выражению:

(2.23)

где I_П0 – начальное значение периодической составляющей тока к.з.;

T_a – постоянная времени апериодической составляющей тока к.з. (принять T_a = 0,05 с).

Время, в течение которого проходит ток к.з., равно:

(2.24)

где t_з – время действия защиты рассматриваемой цепи;

t_в - полное время отключения выключателя до погасания дуги.

,

Шины термически устойчивы.

10кВ

В РУ-10 кВ сборные шины и ошиновка выполняются жёсткими алюминиевыми проводниками. Жёсткие шины проверяют на электродинамическую стойкость.

В общем случае, для проверки электродинамической стойкости оборудования необходимо находить механические напряжения в материале оборудования σ_расч и сравнивать их с допустимым значением σ_доп в соответствии с условием:

. (2.25)

Проверка шин на электродинамическую устойчивость:

Сила, действующая на длине пролета L=120 см при а=35 см:

_(2.26)

_{Изгибающий момент при числе пролетов n>2:}

_(2.27)

_{Момент сопротивления:}

_(2.28)

_{Механическое напряжение в материале шин:}

_(2.29)

_{Шины механически устойчивы.}

_{Проверка шин на термическую устойчивость:}

,

Шины термически устойчивы.

0,4кВ

Проверка шин на электродинамическую устойчивость:

,

_{Шины механически устойчивы.}

_{Проверка шин на термическую устойчивость:}

,

Шины термически устойчивы.

3,3кВ

Жесткие алюминиевые шины РУ-3,3 кВ на электродинамическую устойчивость не проверяют, так как полное время отключения к.з. в цепях постоянного тока очень мало (сотые доли секунды), и при этом ток к.з. не достигает установившегося значения.

_{Проверка шин на термическую устойчивость:}

,

Шины термически устойчивы.

Проверка высоковольтных выключателей переменного тока.

35кВ

BBTEL 35-1000.

На электродинамическую устойчивость:

, (2.30)

где i_у – расчётное значение ударного тока к.з.;

i_{дин(пред.скв)} – каталожное нормируемое значение динамического (предельного сквозного) тока к.з.

На термическую устойчивость:

. (2.31)

Нормируемый тепловой импульс В_Н задаётся либо непосредственно в каталогах, либо определяется через приводимые значения тока I_Т и время t_Т термической стойкости:

(2.32)

На отключающую способность:

Отключающая способность выбранного выключателя проверяется для момента расхождения контактов τ на симметричный ток отключения I_nτ и возможность отключения апериодической составляющей i_aτ, а также по параметрам напряжения восстановления на контактах выключателя после погасания дуги.

Время τ от начала к.з. до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

(2.33)

где t_з.наим. – наименьшее время действия релейной защиты, принимается 0,01 с;

t_св – собственное время отключения выключателя, время от момента подачи импульса на электромагнит отключения выключателя до момента расхождения контактов.

Условие проверки на симметричный ток отключения имеет вид:

, (2.34)

где I_н.откл – номинальный ток отключения выключателя.

Проверка на отключение апериодической составляющей тока к.з. производится по условию:

, (2.35)

где – i_aτ апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов выключателя:

(2.36)

где Т_а = 0,05 c;

i_а.ном – номинальное нормируемое значение апериодической составляющей тока к.з.

Значение i_а.ном находится по выражению:

(2.37)

где β_ном – номинальное содержание апериодической составляющей. Может быть найдено по выражению:

. (2.38)

Для выключателей, имеющих τ ≥ 0,09 с, принимается β_ном = 0. В этом случае проверку выключателя можно производить только на симметричный ток отключения.

,

Проверка выключателя на включающую способность производится по условиям:

, (2.39)

где I_{вкл.ном} – действующее значение номинального тока включения;

i_{вкл.ном} – амплитудное значение номинального тока включения.

10кВ

ВВ-10-1500.

На электродинамическую устойчивость:

,

На термическую устойчивость:

,

На отключающую способность:

,

Так как , то проверку на отключение апериодической составляющей тока к.з. не производим.

На включающую способность:

,

Проверка разъединителей.

35кВ

РНДЗ-35/1000У1.

На электродинамическую устойчивость:

,

На термическую устойчивость:

,

10кВ

РВК-10/2000.

На электродинамическую устойчивость:

,

На термическую устойчивость:

,

Проверка быстродействующих выключателей (БВ) постоянного тока.

ВАБ-49-4000/30-К-УХЛ4.

Применяем сдвоенные БВ.

На отключающую способность по условию:

, (2.40)

где I_к.наиб. – установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ, определяется по выражению (2.20);

I_{откл.наиб.} – наибольший ток отключения БВ

На электродинамическую и термическую устойчивость БВ не проверяются.

Проверка трансформаторов тока.

35кВ

ТФНД-35М.

На электродинамическую устойчивость:

Амплитудный (предельный сквозной) ток:

_(2.41)

где I_н1 – номинальный первичный ток трансформатора тока;

K_д - коэффициенты электродинамической стойкости.

,

На термическую устойчивость:

Ток термической стойкости:

_(2.42)

где I_н1 – номинальный первичный ток трансформатора тока;

K_Т - коэффициент термической стойкости.

,

10кВ

ТПОЛ-10.

На электродинамическую устойчивость:

,

На термическую устойчивость:

,

На соответствие классу точности для номинальной нагрузки.

Принимаем класс точности 0,5, так как к трансформатору тока подключены счетчики электроэнергии.

Длина соединительных проводов L=3м, так как приборы и релейная защита установлены на лицевой стороне ячейки.

_(2.43)

_{где S2 – потребляемая приборами мощность от вторичной обмотки;}

_{Sконт – мощность, теряемая в контактах цепи приборов;}

S_пров – мощность, теряемая в соединительных проводах между трансформатором тока и приборами.

_(2.44)

где - удельная проводимость материала соединительных проводов,

q- принятое сечение соединительных проводов, .

_(2.45)

Расчетная схема приведена на рисунке 2.3.

Проверка трансформатора напряжения.

10кВ

НАМИТ-10 (кл. 0,5).

Проверяем по условию

Расчетная схема для выбора трансформатора напряжения приведена на рисунке 2.3.

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим по схеме на рисунке 2.3 с учетом резерва подключения перспективных потребителей. Определение суммарной активной мощности приборов сведено в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – Суммарная мощность приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе на 1 фазу	Число приборов на 1 фазу	Потреб. мощность парал. катушками		cos φ прибора	sin φ прибора	Мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Pприб. Вт	Qприб. ВАр
Счетчик активный	САЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Счетчик реактивный	СРЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Вольтметр с переключателем	ЭЗО	1	1	5	5	1	0	5	-
Реле напряжения	РН-54/160	1	2	1	2	1	0	2	-
								31,3	59,6
								Σ

Рис. 2.3 – Расчетная схема для выбора трансформатора тока