1.2.3.2 Расчет максимальных рабочих токов.

За максимальный рабочий ток присоединения принимается наибольшая нагрузка длительностью не менее 30 минут. При расчете максимальных рабочих токов учитывается увеличение нагрузки потребителей в перспективе на 30 %, что достается введением в расчетную формулу коэффициента перспективы. К_п.р.=1,3

Расчет максимальных рабочих токов приводим в таблице 1.5

Таблица 1.5 Расчет максимальных рабочих токов.

Наименование присоединения	Расчетная формула	Результат, А
1	2	3
1. Ввод 110 кВ		192,5
2.Первичная сторона ГПТ		76,7

Продолжение таблицы 1.5

1	2	3
3. Ввод 35 кВ		252,1
4.Секционный выключатель 35 кВ		168,1
5. Трансформатор собственных нужд		6,3
6. Фидер 35 кВ С/Х		37
Локомотиворемонтный завод		83,1
Железнодорожный завод		127

Примечание 1.

При расчете максимальных рабочих токов в таблице приняты следующие обозначения:

S _{ном т} – номинальная мощность ГПТ, кВА.

S _{ном т} =10000 кВА.

∑ S _{ном т} – сумма номинальных мощностей двух ГПТ, кВА

∑ S _{ном т} = S _{ном т} + S _{ном т;}

∑ S _{ном т} = 10000+10000=20000 кВА.

U_ном1 – номинальное напряжение на шинах первичного напряжения подстанции.

U_ном1 = 110 кВ.

S_т – мощность транзита электроэнергии через шины подстанции, кВА, которая принимается равной номинальной мощности ГПТ.

S _т = S _{ном т} = 10000 кВА.

К_зап – коэффициент запаса, К_зап = 1.5

U_{ном Т1} , U_{ном Т2} – соответственно номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток ГПТ.

U_{ном Т1} = 115 кВ;

U_{ном Т2} = 10,5 кВ;

К_рн – коэффициент распределения нагрузки на шинах распределительного устройства 10 кВ, К_рн =0,5÷ 0,7;

S _{ном тсн} – номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА.

S _{ном тсн}= 250 кВА;

U_{ном1 ТСН} – соответственно номинальное напряжение первичной обмотки ТСН;

U_{ном1 ТСН} = 35 кВ;

Р_max – максимальная активная мощность потребителей.

С/Х: Р_max = 1600 кВт;

Локомотиворемонтный завод: Р_max =3500 кВт;

Железнодорожный завод: Р_max =5400 кВт.

cos φ – коэффициент мощности для каждого потребителя.

С/Х: cos φ = 0,92 – II категория;

Локомотиворемонтный завод: cos φ = 0,53– I категория;

Железнодорожный завод: cos φ = 0,93 – III категория.

U_{ном 2} – номинальное напряжение на шинах вторичного напряжения подстанции.

U_{ном 2} = 35 кВ.

Расчет максимального теплового импульса выполняется по максимальному току трехфазного короткого замыкания с учетом селективного действия релейной защиты присоединения. Наименьшую выдержку времени имеет наибольшее удаленное от источника питания присоединение. По мере приближения к источнику питания, выдержка времени релейной защиты увеличивается на ступень селективности ∆t = 0,3 с для микроэлектронных реле.

Расчет максимального теплового импульса выполняем в таблице 1.6

Таблица 1.6 Расчет максимального теплового импульса.

Наименование присоединения	tрз, с		Вкрасч кА2*с
1	2	3	4
1.Ввод 110кВ	1,7		24
2. Первичная сторона ГПТ	1,4		20,01
3. Ввод 35 кВ	1,1		87,36
4. Секционный выключатель	0,8		66,4
5. Первичная сторона ТСН	0,5		45,43
6. Фидер 35 кВ	0,2		45,43

Примечание 2.

При расчете максимального теплового импульса в таблице 6 применены следующие обозначения:

t_рз – время срабатывания релейной защиты присоединения с учетом селективного действия защиты, с;

t_св – собственное время отключающегося выключателя, с; для быстродействующих выключателей t_св=0.1 с;

T_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей в полном токе короткого замыкания, с;

В электроустановках напряжением выше 1000 В T_а=0,05с;

I _{к max} – максимальный ток трехфазного короткого замыкания, соответственно в точках К₁ и К₂, кА.

1.2.3.3Проверка по токам нагрузки на электродинамическую и термическую устойчивость токам короткого замыкания по отключающей способности.

Выбор выключателей

При выборе выключателя, его паспортные характеристики сравнивают с расчетами, условиями работы в электроустановках.

Выключатели выбирают по следующим условиям:

- по напряжению. Номинальное напряжение выключателя U_ном, В, должно соответствовать номинальному напряжению установки U_р, В;

- по току. Номинальный ток выключателя I_ном, В, не должен быть меньше максимального тока нагрузки присоединения I_{р max}.

Выключатели проверяют по следующим условиям:

1. на динамическую стойкость.

Динамическую стойкость выключателя проверяют исходя из предельного значения сквозного (проходящего) тока короткого замыкания, который может протекать через включенный выключатель:

, ,

где I_ном.д – номинальное действующее значение симметричного тока динамической стойкости, кА;

– действующее значение начального сверхпереходного тока короткого замыкания;

– номинальное мгновенное значение ассиметричного тока динамической стойкости, кА;

i_y – максимальное мгновенное значение тока короткого замыкания (ударный

ток короткого замыкания), кА;

2. на термическую стойкость.

По термической стойкости, для выключателя должно выполняться условие:

,

где I_ном.т- номинальный ток термической стойкости, кА, действующий в течение допустимого времени действия t_т, с;

В_к – величина, характеризующая количество тепла, выделяемого в выключателе при коротком замыкании, кА² с;

З. по отключаемому току. Для выключателей должны выполняться следующие условия:

где I_ном.о – номинальный ток отключения, кА;

I_к – максимальный ток короткого замыкания, соответственно в точках К₁ и К₂, кА;

β_н – номинальное относительное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе, заданная стандартом в зависимости от – времени, с., от начала возникновения короткого замыкания контактов выключателя.

где t_{з. min} – минимальное время срабатывания релейной защиты t_{з. min}=0,01 с;

t_св – собственное время отключения выключателя, с;

Выбор выключателей приводим в таблице 1.7

Таблица 1.7 Выбор выключателей

Проверка	Iном.о≥Iк	Iк	12	3,6	3,6	8,36	8,36	8,36	8,36	8,36	8,36
		Iном.о	11	40	40	20	20	20	20	20	20
	Вк, кА2*с		10	24	20,01	87,36	66,4	45,43	45,43	45,43	45,43
	I2ном.т*tт ≥ Вк	I2ном.т*tт, кА2*с	9	533,3	533,3	100	100	100	100	100	100
	iном.д ≥iу, кА	iу	8	9,18	9,18	21,3	21,3	21,3	21,3	21,3	21,3
		iном.д	7	102	102	51	51	51	51	51	51
Выбор	Iном ≥ Iрma, А	Iрmax	6	192,5	76,7	252,1	168,1	6,3	37	83,1	127
		Iном	5	2000	2000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
	Uном≥Up, к	Uр	4	110	110	35	35	35	35	35	35
		Uном	3	110	110	35	35	35	35	35	35
Тип выключателя и привода			2	ВЭК – 110 – 40/2000 У1	ВЭК – 110 – 40/2000 У1	ВВК-35Б-1000-20У1	ВВК-35Б-1000-20У1	ВВК-35Б-1000-20У1	ВВК-35Б-1000-20У1	ВВК-35Б-1000-20У1	ВВК-35Б-1000-20У1
Наименование присоединения			1	1. Ввод 110 кВ	2. Первичная сторона ГПТ	3. Ввод 10 кВ	4. Секционный выключатель	5. ТСН	6. Фидер 10 кВ Водоснабжение	7. Шпалопропиточный завод	8. Освещение и бытовая нагрузка

Выбор разъединителей.

Разъединители выбирают по месту установки, по номинальному напряжению, по номинальному току и проверяют на термическую и динамическую устойчивость к действию токов короткого замыкания аналогично выключателям.

Разъединители не проверяются по отключаемому току, так как они отключают заведомо обесточенные цепи.

Выбор разъединителей приводим в таблице 1.8

Таблица 1.8 Выбор разъединителей.

Наименование присоединения	Тип разъединителя	Выбор				Проверка устойчивости к токам короткого замыкания
		Uном ≥Uр		Iном ≥ Iрmax		iномд ≥ iy		I2ном.т*ТТ ≥ Вк
		Uном, кК	Uр, кВ	Iном, А	Iрmax, А	iномд, кА	iy, кА	I2ном.т*ТТ, кА2*с	Вк, кА2*с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.Ввод 110 кВ Рл Рш Ро	РДЗ-2-110/2000 НУХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-110/2000НУХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-110/2000НУХЛ1 ПРГ-2	110	110	2000	192,5	80	9,18	297,8	24
2.Первичная сторона ГПТ Рш	РДЗ-1-110/2000 НУХЛ1 ПРГ-2	110	110	2000	76,7	80	9,18	2976,8	20,01
3.Ввод 35 кВ Рт Рш	РДЗ-2-110/1000 НУХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-1-110/1000НУХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	252,1	63	21,3	1875	87,36
4. Секционный выключатель Рс	РДЗ-1-35/400 УХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	168,1	40	21,3	768	66,4
5. Первичная сторона ТСН	РДЗ-1-35/400 УХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	6,3	168,1	21,3	768	45,43
4.Фидер 35 кВ С/Х Рш Рл	РДЗ-1-35/400 УХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-2-35/400 УХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	37	168,1	41,26	768	45,43
6.Локомотиворемонтный завод Рш Рл	РДЗ-1-35/400 УХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-2-35/400 УХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	83,1	168,1	41,26	768	45,43
7.Железнодорожный завод Рш Рл	РДЗ-1-35/400 УХЛ1 ПРГ-2 РДЗ-2-35/400 УХЛ1 ПРГ-2	35	35	1000	127	168,1	41,26	768	45,43

Вывод: выбранные разъединители соответствуют условиям проверки.

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, номинальному току и проверяют на термическую и динамическую стойкость к действию токов короткого замыкания аналогично выключателям.

Трансформаторы тока также выбирают:

- по номинальному вторичному току, который в транспортных электроустановках принимается равным 5 А;

- по классу точности: Класс точности для обмоток питающих цепей, счетчиков электрической энергии должен быть 0,5÷0,2; для обмоток, питающих цепи релейных защит должен быть 10.

Выбор трансформаторов приводим в таблице 1.9

Таблица 1.9 Выбор трансформаторов тока.

Наименование присоединения	Тип трансформатора тока	Выбор				Проверка по токам короткого замыкания
		Uном ≥Uр		Iном ≥ Iрmax		iномд ≥ iy		I2ном.т*ТТ ≥ Вк
		Uном, кВ	Uр, кВ	Iном, А	Iрmax, А	iномд, кА	iy, кА		I2номТ*ТТ, кА2*с	Вк, кА2 с
1	2	3	4	5	6	7	8		9	10
1. Первичная сторона ГПТ	ТГФ-110-200/5-0,2/10Р/10Р/10РУ1	110	110	200	192,5	57	9,18		972	57
2. Ввод 35 кВ	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	252,1	61,6	9,18		1742,4	61,6
3. Секционный выключатель	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	168,1	61,6	21,3		1742,4	61,6
4. ТСН	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	6,3	61,6	21,3		1742,4	61,6
5. Фидеры 35 кВ С/Х	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	37	61,6	21,3		1742,4	61,6
6. Локомотиворемонтный завод	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	83,1	61,6	21,3		1742,4	61,6
7. Железнодорожный завод	ТТГ-35-200/5-0,2/10Р/10РУХЛ1	35	35	200	127	61,6	21,3		1742,4	61,6

Вывод: выбранные трансформаторы тока соответствуют условиям проверки.

Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбирают по следующим условиям:

- по напряжению (первичному и вторичному):

- по классу точности: при питании цепей расчетного учета электроэнергии, класс точности должен быть 0.5, а при питании цепей измерения и защиты – не ниже 3 (класс точности определяется мощностью вторичной нагрузки);

- по максимальной мощности вне класса точности;

- по изоляции проводов первичной обмотки;

- по схеме соединения вторичных обмоток;

- по месту установки.

Трансформаторы напряжения изготавливаются в различном климатическом исполнении для внутренней и наружной установки.

Выбор трансформаторов напряжения приводим в таблице 1.10

Таблица 1.10 Выбор трансформаторов напряжения.

РУ,кВ	Тип трансформатора напряжения	Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ	Номинальное напряжение основной обмотки, кВ	Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, кВ	Группа соединения обмоток
1	2	3	4	5	6
110	НАМИ-110 УХЛ1	11000	100	100	1/1/1 – 0 – 0
35	ЗНОЛ-35 УХЛ2	35000	100	100/3	1/1 – 0

Вывод: Трансформаторы напряжения удовлетворяют условиям выбора.

Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения выбираются для каждого распределительного устройства по условию:

U_ном≥U_p

где U_ном – номинальное напряжение ограничителя перенапряжения , кВ;

U_р – рабочее напряжение установки, кВ.

Выбор ограничителей перенапряжения приводим в таблице 1.11

Таблица 1.11 Выбор ограничителей перенапряжения.

РУ, кВ	Тип ограничителя перенапряжения	Uр , кВ	Uном, кВ
1	2	3	4
110	ОПН – 110 УХЛ1	110	110
35	ОПН – 35 УХЛ1	35	35

Вывод: Выбранные ограничители перенапряжения удовлетворяют условиям выбора.