2.7. Полная мощность подстанции

Полная мощность подстанции зависит от схемы внешнего электроснабжения, определяющей ее тип (опорная, транзитная, на отпайках, тупиковая, трансформаторная, получающая питание от шин другой подстанции), и от количества и мощности главных понижающих трансформаторов.

Опорная подстанция 110 (220) кВ, кВА

S_ТП = (n_тр ∙ S_н.тр +Σ S_транз) ∙ К^′_р . (2.29)

Промежуточная транзитная, кВА

S_ТП = (n_тр ∙ S_н.тр +Σ S_транз) ∙ К^′_р . (2.30)

Промежуточная на отпайках, кВА

S_ТП = n_тр ∙ S_н.тр. (2.31)

Тупиковая, кВА

S_ТП = n_тр ∙ S_н.тр. (2.32)

В выражениях (2.29) - (2.32) приняты следующие обозначения: Sн.тр — мощность главного понижающего трансформатора, кВА; n_тр - число установленных на проектируемой подстанции глав­ных понижающих трансформаторов; Σ S_транз - сумма мощностей подстанций, питающихся через шины проектируемой подстанции. Количество таких подстанций следует определить по заданной схеме внешнего электроснабжения, а мощность их трансформаторов при­нимают равной мощности трансформаторов на проектируемой под­станции, кВА; К^′_р — коэффициент разновременности максималь­ных нагрузок проектируемой и соседних подстанций. Для тяговых подстанций при однопутных участках К^′_р = 0,6 - 0,7, при двухпутных К^′_р =0,7-0,8. Для трансформаторных подстанций К^′_р =0,75.

После расчета полной мощности подстанции начинается расчет то­ков всех присоединений подстанции.

Глава 3 Расчет максимальных рабочих токов

Токоведущие части и электрическое оборудование подстанций выбирают по условию их длительной работы при номинальной и повышенной нагрузке, не превышающей максимальной рабочей. Для этих целей необходимо рассчитать максимальные рабочие токи I_р.max сборных шин и всех присоединений к ним. Эти значения тока необходимы для определения допустимых токов токоведущих частей и номинальных токов электрического оборудования подстанции.

При расчете наибольших (максимальных) рабочих токов сборных[ шин и присоединений учитывается запас на перспективу развития подстанции, принимаемый равным 30 % расчетной мощности, возможные аварийные перегрузки до 40 %, увеличение значе­нии токов параллельно включенных трансформаторов и линий в случае отключения одного из трансформаторов или одной линии.

Вводы опорных, транзитных подстанций и подстанций,

получающих питание от шин других подстанций

, А, (3.1)

I де S_ТП - полная мощность подстанции, кВА; К_пр - коэффициент перспективного развития подстанции, увеличивающий рабочий макси­мальный потребляемый ток на 30%, равный 1,3; U_н1 - номинальное напряжение первичной обмотки главного понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ (см. главу 2).

Вводы подстанций тупиковых и на отпайках

, А, (3.2)

где К_АВ - коэффициент аварийной перегрузки трансформато­ра, учитывающий его возможную перегрузку до 40 %, равный 1,4; - суммарная мощность главных понижающих трансформаторов проектируемой подстанции, кВА; U_н1 — номинальное напряжение первичной обмотки понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ (см. главу 2).

Сборные шины первичного напряжения опорных подстанций

и перемычки промежуточных подстанций

, А, (3.3)

где К_пр - коэффициент перспективs,см. формулу (3.1); К_р.н - коэффициет распределения нагрузки на сборных шинах первичного напряжения, равный 0,7; S_ТП; U_н1 - см. формулу (3.1).

Первичные обмотки высшего напряжения

силовых трансформаторов

, А, (3.4)

где S_н.тр — номинальная мощность силового трансформатора (глав­ные понижающие, трансформаторы собственных нужд, тяговые транс­форматоры), кВА; U_н1, К_АВ - см. формулу (3.2).

Вторичные обмотки низшего напряжения

двухобмоточных силовых трансформаторов

, А, (3.5)

где К_АВ; S_н.тр — см. формулу (3.4); U_н2 - номинальное напряжение вто­ричной обмотки (низшее напряжение) силового трансформатора, кВ.

Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения

трехобмоточных силовых трансформаторов

, А, (3.6)

где К_АВ; S_н.тр — см. формулу (3.4); U_н2 - номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения трансформатора, кВ; U_н3 — номинальное напряжение вторичной обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ.

Сборные шины вторичного напряжения

главных понижающих трансформаторов

, А, (3.7)

Iгде К_р.н — коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения распределительного устройства, равный:

0,5 - при пяти и более находящихся в работе присоединений к шинам;

0,7—при находящихся в работе присоединений к шинам менее пяти;

U₂₍₃₎ — см. формулу (3.6); - см. формулу (3.2).

Рабочий максимальный ток на сборных шинах вторичного на­пряжения можно рассчитать по выражению

, А, (3.8)

Формулой (3.8.) можно воспользоваться, если рассчитывались полные мощности на сборных шинах 10 или 35 кВ вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов.

Линии, питающие потребителей

, А, (3.9)

где Р_max — максимальная активная мощность потребителя, определенная в главе 2 по выражению Р_тах = Р_у ∙ К_с ; соз φ — коэффициент мощности потребителей (см. исходные данные); U₂₍₃₎ - номинальное наапряжение на сборных шинах, от которых питается потребитель.

Расчет максимальных рабочих токов

для тяговых подстанций постоянного тока

Первичная обмотка тягового трансформатора преобразовательного агрегата:

- при трехфазной мостовой схеме выпрямления

, А, (3.10)

где S_н.тр — номинальная мощность тягового трансформатора, кВА; U_н2 — номинальное напряжение первичной обмотки тягового транс форматора, кВ.

Этот ток можно вычислить по формуле

, А, (3.11)

где I_dн - номинальный ток выпрямителя; К_т - коэффициент трансформации тягового трансформатора, равный 3,8;

- при шестифазной нулевой

, А, (3.12)

где I_dн — см. формулу (3.11); К_Т — коэффициент трансформации тягового трансформатора, равный 1,9.

Вторичная обмотка тягового трансформатора преобразовательного агрегата:

- при трехфазной мостовой схеме выпрямителя

, А, (3.13)

где I_dн - см. формулу (3.11);

- при шестифазной нулевой

, А,

где I_dн —см. формулу (3.11).

Рабочая шина РУ-3,3 кВ

, А, (3.14)

где N - число преобразовательных агрегатов;

I_dн - см. формулу (3.11);

К_р.н — коэффициент распределения нагрузки на сборных шинах РУ – 3,3 кВ. Обычно на подстанциях устанавливается два преобразовательных агрегата, тогда К _р._н = 0,8.

Запасная шина РУ-3,3 кВ

, А, (3.15)

где I_{max Ф} - ток самого нагруженного фидера контактной сети (см. задание).

Минусовая шина

, А, (3.16)

где N, I_dн - см. формулу (3.14).

Рассчитанные значения рабочих максимальных токов потребуются в дальнейшем для выбора токоведущих частей и электрического оборудования подстанции, методика которого рассмотрена в главе 5.