9.2 Закрытое распределительное устройство 10 кВ

9.2.1 Выбор типа и конструкции ру 10 кВ.

Таблица 9.6

Основные технические данные КРУ серии СЭЩ-61М

Параметр	Значение
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12,0
Номинальный ток сборных шин, А	100-3150
Номинальный ток главных цепей, А	630-3150
Номинальный ток отключения выключателей, встроенных в КРУ, типа ВБЧЭ–10–40/630-1600 УЗ, кА.	40
Термическая стойкость трехсекундная, кА	20
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей шкафов КРУ, кА	51
Тип трансформатора тока	ТОЛ-СЭЩ
Тип трансформатора напряжения	НАМИ
Тип трансформатора тока нулевой последовательности	ТЗЛМ
Тип трансформатора собственных нужд	ТСКС
Тип ограничителя перенапряжения	ОПНн-10/29 У3

9.2.2 Выбор и проверка шинного моста. Шинный мост – это соединение трансформатора с распределительным устройством низкого напряжения (РУ НН).

Шинный мост выбирается по экономической плотности тока.

, (9.1)

где U_нн – напряжение на низкой стороне, кВ,

,

, (9.2)

.

По [9] принимаются медные шины прямоугольного сечения марки ШМТВ мм, А, , см².

Выбранные шины проверяют по длительно-допустимому току:

, (9.3)

,

.

Выбранные шины проходят по длительно допустимому току.

Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка шинного моста на изгиб. При механическом расчете однополосных шин наибольшая сила (F), Н, действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется при трехфазном коротком замыкании по формуле:

(9.4)

где i_уд – ударный ток при трехфазном коротком замыкании, кА, l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м; (рекомендуется l = 1 – 1,5 м), а – расстояние между фазами, м; (рекомендуется а = 0,6 – 0,8 м).

,

Сила F создает изгибающий момент (М), при расчете которого шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах.

, (9.5)

,

Напряжение в материале шин σ_расч, (МПа), возникающее при воздействии изгибающего момента:

, (9.6)

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию силы, см³.

, (9.7)

,

,

Шины механически прочны если выполняется условие:

, (9.8)

где - предел прочности на разрыв материала шин, МПа (для медных шин =250 МПа) [8].

.

Условие проверки на электродинамическую стойкость выполняется.

Проверка по термической стойкости.

Минимальное сечение, отвечающее термической стойкости:

, (9.9)

где - тепловой импульс, кА²·с; с – постоянная для медных шин с=140,

.

(9.10)

.

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

9.2.3 Проверка кабельных линий на термическую стойкость. Для проверки проводников на термическую стойкость при коротком замыкании пользуются понятием теплового импульса B_k, характеризующего количество теплоты, выделившейся в проводнике (иногда его называют импульсом квадратичного тока короткого замыкания).

Минимальное допустимое сечение кабеля:

, (9.11)

где - минимальное сечение кабеля по термической стойкости, мм²; - температурный коэффициент, = 140 [8]; - тепловой импульс тока КЗ.

Рассмотрим проверку кабельной линии от ГПП до ТП 1:

.

Так как , следовательно, ранее выбранное сечение кабеля условиям термической стойкости удовлетворяет.

Проверка на термическую стойкость остальных кабельных линий производится аналогично. Результаты проверки сведены в таблицу 9.7.

Таблица 9.7

Проверка кабельных линий на термическую стойкость

Пункт	Sрасч,кВА	n	Марка	Fприн, мм²	Bk, кА·мм²	qmin,мм²	Fкон,мм²
1	2	3	4	5	6	7	8
ГПП-ТП 1	2157,48	2	N2XSEY	3×50	8,74	21,117	3×50
ГПП-ТП 6	1028,92	2	N2XSEY	3×25	8,64	21,001	3×25
ГПП-ТП 7	448,98	2	N2XSEY	3×25	8,83	21,230	3×25
ГПП-АД1	1485,00	2	N2XSEY	3×25	8,80	21,187	3×25
ГПП-АД2	1187,00	2	N2XSEY	3×25	8,80	21,187	3×25

9.2.4 Выбор выключателей 10 кВ. Выбор вакуумных выключателей производится аналогично выбору выключателей со стороны ВН.

Определим токи для ячейки ввода, секционной ячейки и ячейки отходящих линий:

Для ячейки ввода:

, (9.12)

Для ячейки секционирования:

, (9.13)

Для ячейки отходящих линий:

, (9.14)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВА: К₂ – коэффициент аварийной перегрузки, S_max – максимальная мощность потребителей на подстанции, кВА;

Для ячейки ввода: .

Для ячейки секционирования: .

Для ячейки отходящих линий: .

Результаты проверки выключателей сведены в таблицу 9.8.

Таблица 9.8

Проверка выключателей

Тип выключателя	Расчетные данные сети
Ячейка ввода ВБЧЭ-10-31,5/1000 УХЛ2		1000	-	-	-
		-	31,5	-	-
		-	-	80	-
		-	-	-	2975
Ячейка секционирования ВБЧЭ-10-31,5/630 УХЛ2		630	-	-	-
		-	31,5	-	-
		-	-	80	-
		-	-	-	2975
Ячейка отходящих линий ВБЧЭ-10-31,5/630 УХЛ2		630	-	-	-
		-	31,5	-	-
		-	-	80	-
		-	-	-	2975

Условие проверки выключателей выполняется.

9.2.5 Выбор трансформаторов собственных нужд. На подстанции мощность на собственные нужды расходуется на освещение подстанции, на вентиляцию, подогрев масла трансформатора и выключателей в зимний период времени; летом – на принудительную вентиляцию и обдув масла; на обогрев привода шкафов и ячеек ЗРУ.

Питание ТСН подстанции выбираем на переменном оперативном токе. В таком случае ТСН подключается непосредственно к обмоткам низшего напряжения главных трансформаторов.

Мощность, расходуемая на собственные нужды подстанции, вносим в таблицу 9.9.

Таблица 9.9

Мощность собственных нужд подстанции

Расходуемая мощность	Р, кВт
Подогрев приводов выключателей	30
Подогрев релейного шкафа	1
Отопление, освещение, вентиляция:
Силовых трансформаторов	24
ЗРУ	6
Освещение ОРУ	2
Маслохозяйство	45
Подогрев разъединителей	0,6
Итого	108,6

, (9.15)

где коэффициент спроса (принимается 0,7-0,8).

.

Принимается два трансформатора: ТСКС-145/10/0,4 [10].

9.2.6 Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока. Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле (5 А, реже 1 А), а также для отделения цепей управления и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Ячейка ввода:

Максимальный расчетный ток ячейки ввода I_расч = 473,26 А.

Выбирается ТТ: ТОЛ – 10-600/5 с двумя вторичными обмотками для измерительных приборов и релейной защиты. Номинальная нагрузка такого трансформатора тока в классе точности 0,2 составляет S₂ = 10 ВА (z₂ = 0,4 Oм). Ток электродинамической устойчивости I_дин = 100 кА, ток термической устойчивости I_тер = 40 кА, t = 1 с.

Выбранный ТТ проверяется на электродинамическую устойчивость:

, (9.16)

где I_lн –номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А; I_lн = 1500 А; К_дин – коэффициент динамической устойчивости. К_дин = 66,7.

.

Термическая устойчивость:

(9.17)

.

Для ячейки секционирования, ячейки отходящих линий расчет аналогичен, сводится в таблицу 9.10.

Таблица 9.10

Выбор и проверка трансформаторов тока

Параметры трансформатора	Условия выбора (проверки)	Расчетные данные	Типы ячеек
			ввода	секционирования	отходящих линий
1	2	3	4	5	6
Тип трансформатора	Определяется серией ячейки	-	ТОЛ-10-600/5	ТОЛ-10-300/5	ТОЛ-10-150/5
Номинальное напряжение	Uсном ≤ Uном	Uсном = 10 кВ	10	10	10
Номинальный ток, первичный	Iрасч ≤ I1н	Iврасч=473,26 Iсрасч=236,63 Iорасч=129,5	600	300	150

Продолжение таблицы 9.10

1	2	3	4	5	6
Вторичный ток	I2н = 5 А	-	5	5	5
Класс точности	В соответствии с классом точности присоед. приборов	-	0,2	0,2	0,2
Динамическая устойчивость	iуд ≤ *kдин*I1н	iудв =7,784 кА iудс =7,784 кА iудо =7,160 кА	100	78,8	40
Термическая устойчивость	(kт*I1н)2≥Вк	Вк в =14,04 Вк с =11,51 Вк отх =8,74	1600	992,5	256

9.2.7 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения. ТН предназначены для понижения ВН до стандартного значения 100В или 100/ В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей ВН.

Количество отходящих линий – 10. В соответствии с выбранной схемой электрических соединений подстанции размещают необходимые приборы.

Измерительные приборы, их количество, технические данные для удобства расчета вносятся в таблицу 9.11. Расчет ведется для наиболее загруженной секции шин.

На каждой секции шин будет присоединено n отходящих линий:

n = 10/2 = 5.

На каждой секции шин устанавливается по 5 ячеек.

Вторичная нагрузка ТН приводится в таблице 9.11.

.

Выбирается ТН типа НАМИ-10-95 УХЛ2 мощностью 200кВА.

S_2н = 200 ВА при классе точности 0,5 [10].

Таблица 9.11

Данные расчета и выбора ТН

Прибор	Место установки	Тип	Мощность одного прибора	cosⱷ	sinⱷ	Числ.приб.	Общая потребл. мощность, Р, Вт	Общая потребл. мощность, Q , Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Вольт- метр	Секция шин	Э335	2	-	-	2	4	-
Счётчик акт.- реакт. энергии	Ввод 10кВ	ЕА	4	0.38	0.925	2	8	19,47
Счётчик акт.- реак энергии	Отход. линия	СА3-И674 СР4-И676	3	0,38	0,925	10	30	51,11
Счетчик активной энергии	ТСН	СА3- И674	3	0.38	0.925	2	12	14,6
Итого:							54	117,9

Следовательно, трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности.