7 Выбор и проверка электрических аппаратов

7.1 Выбор аппаратов на стороне 35кВ

7.1.1 Выбор выключателей

По [5] выберем и проверим выключатель ВВС-35-12,5/630УХЛ1 – выключатель вакуумный на базе выключателя С-35, трехполюсный, на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток отключения 12,5 кА, номинальный ток 630 А, для умеренно-холодного климата. Технические характеристики выключателя приведены в таблице 7.1.

Выбор выключателя на стороне 35 кВ:

По напряжению:

(7.1)

где - номинальное напряжение выключателя;

- номинальное напряжение сети, =35 кВ.

По току:

(7.2)

где - ток форсированного режима;

- длительный номинальный ток.

(7.3)

Таблица 7.1–Параметры выключателя ВВС-35-12,5/630УХЛ1

Номинальное напряжение ,кВ			35
Номинальный ток ,А			630
Номинальный ток отключения, кА			12,2
Нормированное содержание апериодической составляющейβ, %			25
Ток термической стойкости, кА /допустимое время его действия , с			25/3
Предельный сквозной ток, кА	Наибольший пик	35
	Начальное действующее значение периодической составляющей	12,5
Номинальный ток включения, кА	Наибольший пик	35
	Начальное действующее значение периодической составляющей	12,5
Собственное время отключения выключателя, , с			0,04
Время отключения выключателя, , с			0,05

Проверка выключателя на отключающую способность:

- по действующему значению тока КЗ в данный момент времени

(7.4)

где – номинальный ток отключения, кА;

– периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент времени τ.

Данный выключатель установлен в линии питания, что соответствует точке 1 кА [таблица6.7] .

кА.

Условие выполняется.

(7.5)

где – время срабатывания релейной защиты, с;

– собственное время отключения выключателя, с;

с;

- по апериодической составляющей тока КЗ в данный момент времени

(7.6)

где - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени , кА, вычисляют по формуле:

(7.7)

где - нормированное содержание апериодической составляющей, ;

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов,кА определяется по формуле:

(7.8)

Условие выполняется.

Проверка выключателя по динамической стойкости:

(7.9)

где – предельный сквозной ток, кА;

I_по– действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания,I_по = кА;

12,5 кАкА.

Условие выполняется.

(7.10)

где – ударный ток, кА [таблица 4.8];

– наибольший пик сквозного тока, кА;

кА.

Условие выполняется.

Проверка выключателя по термической стойкости:

(7.11)

(7.12)

(7.13)

где – ток термической стойкости, кА;

– допустимое время действия тока термической стойкости, с;

– тепловой импульс, возникающий при КЗ;

– время срабатывания релейной защиты для проверки по термической стойкости, с;

– полное время отключения выключателя, с;

– постоянная времени, с.

Условие выполняется.

Все условия выполняются. Окончательно принимаем к установке выключатель типа ВВС-35-12,5/630УХЛ1.

7.1.2 Выбор разъединителей

Из [5] выберем и проверим разъединитель РНДЗ.1-35/630 УХЛ1 – для наружной установки, двухколонковый, с одним заземляющим ножом, для умеренного и холодного климата. Комплектующий привод ПР-11У1.

Паспортные данные разъединителя представлены в таблице 7.2

Таблица 7.2 - Паспортные данные на разъединительРНДЗ-35/630 У1

Номинальное напряжение ,кВ	35
Номинальный ток ,А	630
Предельный сквозной ток , кА	20
Ток термической стойкости , кА	20
Время протекания тока термической стойкости , с	3

Таблица 7.3 - Проверка выбранного разъединителя

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		35 = 35 (выполняется)

Продолжение таблицы 7.3

Длительный максимальный ток, А		(выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА: -периодический (действующее значение) -полный (максимальное значение)		(выполняется) 20 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2∙с		( выполняется)

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке данный разъединитель.

7.1.3 Выбор трансформаторов тока

Установка трансформаторов тока планируется во вводы силового трансформатора и вакуумного выключателя, поэтому предварительно выберем и проверим трансформатор тока ТВ-35-0,5/10Р-300/5 У2 [5]. Трансформаторы предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в установках переменного тока частоты 50 Гц. Технические характеристики приведены в таблице 7.4. Проверка выбранного трансформатора тока сведена в таблицу 7.5

Таблица 7.4- Паспортные данные выбранного трансформатора тока.

Номинальное напряжение ,кВ	35
Номинальный первичный ток ,А	300

Продолжение таблицы 7.4

Номинальный вторичный ток ,А	5
Коэффициент трансформации Kт	300/5
Ток электродинамической стойкости , кА	63
Допустимый ток термической стойкости , кА	11,6
Время протекания тока термической стойкости , с	3

Таблица 7.5 - Проверка выбранного трансформатора тока

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		35 = 35 (выполняется)
Номинальный ток, А		300 ≥
Динамическая стойкость, кА		63 14,2 (выполняется)
Термическая стойкость, А2∙с		(выполняется)

Все условия выбора выполняются. Для релейной защиты и измерений принимаем к установке во вводы силовых трансформаторови вакуумных выключателей трансформатор тока типа ТВ-35-0,5/10Р-300/5 У2. Во вторичную обмотку трансформатора тока включаем показывающий амперметр CA3021 и счетчик электрической энергии Меркурий 230 АRT.Счетчики предназначены для учета активной и реактивной электрической энергии и мощности в одном направлении в трехфазных 3-х и 4-х проводных сетях переменного тока частотой 50 Гц через измерительные трансформаторы или непосредственно с возможностью тарифного учёта по зонам суток, учёта потерь и передачи измерений и накопленной информации об энергопотреблении по цифровым интерфейсным каналам.

7.1.4 Выбор трансформаторов напряжения

Произведём выбор трансформаторов напряжения из [6]. Принимаем трансформатор типа НАМИ-35 УХЛ1– антирезонансный трехобмоточный трансформатор напряжения с естественной циркуляцией воздуха и масла, для контроля изоляции сети. Класс точности – 0,5, что соответствует требованиям по учету электроэнергии. Обмотки трансформатора соединены как Y₀/Y₀/L - 0, к неполному треугольнику присоединяются приборы защиты от токов нулевой последовательности.

Данный трансформатор подходит по номинальному напряжению, классу точности и схеме соединения обмоток. Принимаем к установке трансформатор напряжения данного типа. Устанавливаем его на каждую секцию шин. Во вторичную обмотку трансформатора напряжения включаем вольтметр СВ 3021 и подключаем к счетчику электрической энергии Меркурий 230 АRT. Для защиты оборудования подстанции от набегающих волн перенапряжений следует установить ограничитель перенапряжения (ОПН). Принимаем ОПН/TEL35 – УХЛ1.

Для защиты трансформаторов напряжения выберем предохранитель ПКН-35 на номинальное напряжение 35кВ.

7.2 Выбор аппаратов на стороне 10кВ

7.2.1 Выбор выключателей ввода

Выбор выключателей на стороне низкого напряжения 10кВ производится аналогично выбору выключателей на стороне 35кВ.

Предварительно из литературы [5] выбираем вакуумный выключатель серии ВВ/TEL-10-20/1600 У2. Параметры выбранного выключателя сведем в таблицу 7.6.

Таблица 7.6 - Техническая характеристика ВВ/TEL-10-20/1600 У2:

Номинальное напряжение ,кВ			10
Номинальный ток ,А			1600
Номинальный ток отключения, кА			20
Нормированное содержание апериодической составляющейβ, %			60
Ток термической стойкости, кА /допустимое время его действия , с			20/3
Предельный сквозной ток, кА	Наибольший пик	51
	Начальное действующее значение периодической составляющей	20
Номинальный ток включения, кА	Наибольший пик	51
	Начальное действующее значение периодической составляющей	20
Собственное время отключения выключателя, , с			0,015
Время отключения выключателя, , с			0,025

Таблица 7.7 - Проверка выбранного вводного выключателя ВВ/TEL-6-20/1600 У2

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		10 >106 (выполняется)
Длительный максимальный ток, А		1600 (выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		12,5 ≤ 20 (выполняется) 28,8 ≤ 28,8 ≤ (выполняется)
Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		12,5 ≤ 20 (выполняется) ≤ 35,3543,8 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2∙с	,	≤ 159,5 ≤ 1200 (выполняется)

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке высоковольтный выключатель ВВ/TEL-10-20/1600 У2.

7.2.2 Выбор секционного выключателя

Предварительно из литературы [5] выбираем вакуумный выключатель марки ВВЭ-10-20/630 У2. Параметры выбранного выключателя сведем в таблицу 7.8.

Таблица 7.8- Техническая характеристика ВВ/TEL-10-20/630 У2:

Номинальное напряжение ,кВ	10
Номинальный ток ,А	630
Номинальный ток отключения, кА	20
Нормированное содержание апериодической составляющейβ, %	35
Ток термической стойкости, кА /допустимое время его действия , с	20/3

Продолжение таблицы 7.8

Предельный сквозной ток, кА	Наибольший пик	52
	Начальное действующее значение периодической составляющей	20
Номинальный ток включения, кА	Наибольший пик	52
	Начальное действующее значение периодической составляющей	20
Собственное время отключения выключателя, , с			0,025
Время отключения выключателя, , с			0,05

Таблица 7.9 - Проверка выбранного секционного выключателя ВВ/TEL-10-20/630 У2

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		10 >10 (выполняется)
Длительный максимальный ток, А		1000 (выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		12,5 ≤ 20 (выполняется) 28,,8 ≤ 28,8 ≤ (выполняется)
Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		12,5≤ 20 (выполняется) ≤ 20,4 38,2 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2∙с	,	≤ 159,5 ≤ 1200 (выполняется)

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке высоковольтный выключатель ВВЭ-10-20/630 У2.

7.2.3 Выбор выключателей на отходящие линии от ГПП.

Осуществим выбор линейных выключателей по следующим параметрам I_р<I_ном; I_по<I_пр.ск. Выбор сведен в таблицу 7.10.

Таблица 7.10 – Выбор выключателей на отходящие линии 10кВ

Отходящая линия	Imax, А	Iпо, кА	Марка выключателя
ТП1	64,7	12,5	ВВ/TEL-10-20/630 У2
ТП2	40,7
ТП4	64,7
ТП5	103,5
ТП6	50,7
ТП7	103,5
ТП10	13,49
СД	27,7
Печи цеха номер 3	69,3	11,7
Печи цеха номер 4	221,1	11,7

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке данные выключатели.

7.2.4 Выбор вводных выключателей трансформаторных подстанций.

Осуществим выбор линейных выключателей по следующим параметрам I_р<I_ном; I_по<I_пр.ск. Выбор сведен в таблицу 7.11.

Таблица 7.11 – Выбор выключателей 10кВ

Выключатель	Imax, А	Точка КЗ	Iпо, кА	Марка выключателя
Вводные в ТП1	64,7	КЗ	10,8	ВВ/ТЕL-10-20/630 У2

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке данный выключатель.

7.2.5 Выбор ячеек в распределительные устройства для ГПП.

Из [5] выбираем ячейку КРУ серии D-12P.

Выключатели ввода на шинах 10 кВ помещаем в ячейку КРУ серии D-12P. Характеристики приведены в таблице 7.12.

Таблица 7.12 - Техническая характеристика КРУ D-12P

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток главных цепей, А	1600
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20
Ток термической стойкости кА /допустимое время его действия с	20/3

Секционный выключатель на шинах РУ ГПП 10 кВ помещаем в ячейку КРУ серии D-12P. Характеристики приведены в таблице 7.13.

Таблица 7.13 - Техническая характеристика КРУ D-12P

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток главных цепей, А	630
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20

Продолжение таблицы 7.13

Ток термической стойкости кА /допустимое время его действия с

20/3

Выключатели отходящих линий от РУ ГПП, выключатели вводные в РУ 10 кВ, секционные выключатели РУ, выключатели отходящих линий РУ помещаем в ячейку КРУ серии D-12P. Характеристики приведены в таблице 7.14.

Таблица 7.14 - Техническая характеристика КРУ D-12P

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток главных цепей, А	630
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20
Ток термической стойкости кА /допустимое время его действия с	20/3

На РУ 10кВ предусматриваем резерв в каждой секции на отходящую линию.

7.2.6 Выбор трансформаторов тока 10 кВ

Из [5] выберем и проверим трансформатор тока типа ТПЛК-10-0.5/10Р-600/5 У3. Обмотки трансформатора ТПЛК находятся в литой изоляции. Она является главной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от климатических и механических воздействий. ТПЛК выпускаются с двумя вторичными обмотками одна для технического учета и вторая обмотка для релейной защиты.

Таблица 7.15 - Паспортные данные выбранного трансформатора тока.

Номинальное напряжение ,кВ	10
Номинальный первичный ток ,А	600
Номинальный вторичный ток ,А	5
Ток электродинамической стойкости , кА	74,5
Допустимый ток термической стойкости , кА	18,9
Время протекания тока термической стойкости , с	1

Таблица 7.16 - Проверка выбранного трансформатора тока

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		10 = 10 (выполняется)
Номинальный ток, А		≥
Динамическая стойкость, кА		74,228,8 (выполняется)
Термическая стойкость, А2∙с		≤ (выполняется)

Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке трансформатор тока данного типа.

Окончательно принимаем к установке в КРУ секционного выключателя трансформаторы тока ТПЛК-10-0.5/10Р-600/5 У3, во вторичные обмотки которых подключены амперметры СА 3021,а также трехфазные счетчики электроэнергии Меркурий 230 ART.

Выберем трансформаторы тока на отходящие линии к ТП. Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, напряжению и допустимой нагрузке вторичной цепи. Проверка трансформаторов тока осуществляется по динамической и термической стойкости по следующим условиям: I_р<I_ном; i_уд<i_дин; В_К<В_{к доп}. В таблице 7.19 произведён выбор трансформаторов тока.

Таблица 7.19 – Выбор трансформаторов тока

Место установки	Марка	Ip, А	Iн, А	Точка К.З.	iуд, кА	iдин, кА	BК, кА2·с	ВК ДОП, кА2·с
ТП1	ТПЛК-10	64,7	300	3	18,1	74,5	117,5	198,81
ТП2	ТПЛК-10	40,7	300	4	24,0	74,5	146,4	198,81
ТП4	ТПЛК-10	64,7	300	5	27,2	74,5	169,5	198,81
ТП5	ТПЛК-10	103,5	300	8	24,3	74,5	146,4	198,81
ТП6	ТПЛК-10	40,7	300	6	26,9	74,5	155,9	198,81
ТП7	ТПЛК-10	103,5	300	7	25,3	74,5	149,9	198,81
ТП10	ТПЛК-10	40,7	300	9	23,7	74,5	145,0	198,81
СД	ТПЛК-10	27,7	300	2	28,8	74,5	169,5	198,81
Печи 3	ТПЛК-10	69,3	300	20	28,4	74,5	137,4	198,81
Печи 4	ТПЛК-10	222,1	300	20	28,4	74,5	137,4	198,81

Во вторичные обмотки трансформаторов тока, которых подключены амперметры СА 3021,а также трехфазные счетчики электроэнергии Меркурий 230 ART.

7.2.7 Выбор трансформаторов собственных нужд

Состав потребителей собственных нужд подстанции зависит от мощности трансформаторов, типа электрооборудования.

Состав потребителей собственных нужд проектируемой подстанции:

а) Электродвигатели обдува трансформаторов

б) Обогрев приводов выключателей, отделителей, шкафов КРУ

в) Освещение подстанции (ЗРУ)

г) Оперативные цепи

д) Аппаратура связи и телемеханика

е) Система пожаротушения

ж) Аварийное освещение

з) Электроотопление помещений.

Определим нагрузки собственных нужд ГПП. Данные сведем в таблицу 7.20.

Таблица 7.20 - Расчет мощности трансформатора собственных нужд

Вид потребителя	Мощность, кВт х кол-во
Подогрев шкафов КРУ	1х20
Наружное освещение	5
Подогрев приводов разъединителей	0,6х6
Отопление, освещение, вентиляция	40
Суммарная нагрузка	68,6

Мощность ТСН определим по суммарной мощности. Нагрузка на один трансформатор определяется по формуле

где - коэффициент одновременности, равен 0,7.

Согласно [5] принимаем в качестве трансформатора ТСЗ-63/10.

Принимаем к установке 4 трансформатора.

7.2.8 Выбор трансформатора напряжения

Для измерения напряжения линейного и фазного на шинах РУ 10 кВ на каждой секции установим трансформатор напряжения.

Из [2] выберем НАМИ-10-95 УХЛ2– антирезонансный трехобмоточный трансформатор напряжения с естественной циркуляцией воздуха и масла для контроля изоляции сети. Класс точности – 0,5. Обмотки трансформатора соединены как Y₀/Y₀/L - 0, к неполному треугольнику присоединяются приборы защиты от токов нулевой последовательности.

Данный трансформатор подходит по номинальному напряжению, классу точности и схеме соединения обмоток. Принимаем к установке трансформатор напряжения данного типа. Устанавливаем его на каждую секцию шин.