2.7.2. Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей

Условия выбора разъединителей и отделителей приведены в таблице 2.3, условия выбора короткозамыкателей аналогичны, за исключением условия проверки по току форсированного режима. В правой части графы «Условия выбора» приведены каталожные данные разъединителя, отделителя (короткозамыкателя) по табл. П17,18 (П19). В левой части графы «Условия выбора» таблицы 2.3 приведены расчетные величины.

Таблица 2.3 Условия выбора разъединителей и отделителей

Расчетные параметры	Условия выбора
Uуст, кВ
Iр форс, А
iу, кА
Bk, кА2с

2.7.3. Выбор разрядников, ограничителей перенапряжения

От прямых ударов молнии трансформаторы защищают стержневыми или тросовыми молниеотводами, от атмосферных и внутренних перенапряжений – разрядниками или ограничителями перенапряжения (ОПН).

Установка разрядников или ОПН необходима на вводах силовых трансформаторов, подключаемых к воздушным ЛЭП. При этом не допускается установка между разрядником или ОПН и вводом высокого напряжения силового трансформатора коммутационных аппаратов.

Разрядники или ОПН устанавливают в нейтралях силовых трансформаторов 110 и 220 кВ в тех случаях, когда для ограничения токов нулевой последовательности применяют разземление нейтрали.

2.8. Выбор токоограничивающих реакторов

Если токи к.з. на низкой стороне силового трансформатора превышают номинальный ток отключения I_н откл выключателей, то, как правило, установка токоограничивающих реакторов экономически оправдана. На двухтрансформаторной подстанции рекомендуется установка групповых линейных реакторов на выводах низкого напряжения силовых трансформаторов, однако не исключаются и другие варианты подключения реакторов.

Реакторы выбираются по напряжению установки, по максимальному рабочему току и проверяются на термическую и динамическую стойкость.

Сопротивление линейного реактора выбирается исходя из следующих условий:

- ограничение тока до уровня отключающей способности выбранных выключателей;

- ограничение токов к.з. до уровня, при котором обеспечивается термическая стойкость отходящих кабелей;

- потери напряжения U_р в реакторе при протекании длительного максимального тока нагрузки I_{p max}не должны превышать 1,5% (при наличии компенсирующих устройств U_р ≤ 3%),

, (2.21)

где x_p – сопротивление реактора, Ом;

U_уст – напряжение установки, кВ;

к_св – коэффициент связи (для одинарных реакторов к_св = 0);

 - угол между током и напряжением, град (рад);

I_{р max} – длительный максимальный ток нагрузки, кА.

2.9. Выбор мощности и схемы питания трансформаторов собственных нужд

Собственные нужды подстанции являются одним из наиболее ответственных потребителей, так как от надежной работы механизмов собственных нужд зависит нормальное функционирование подстанции.

Приемниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели систем охлаждения трансформаторов, электродвигатели компрессоров, освещение, электроотопление помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры высокого напряжения и шкафов, установленных на открытом воздухе, связь, сигнализация и т.д.

Наименьшее количество приемников собственных нужд на подстанциях, выполненных по упрощенным схемам, без синхронных компенсаторов, без постоянного дежурства. Это электродвигатели обдува трансформаторов, обогрев приводов отделителей и короткозамыкателей, шкафов КРУН, оперативные цепи, а также освещение подстанции.

На всех подстанциях необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов собственных нужд.

Схемы собственных нужд ПС должны предусматривать присоединение трансформаторов собственных нужд к разным источникам питания (вводам разных трансформаторов, различным секциям РУ и т.п.). На стороне НН трансформаторы собственных нужд должны работать раздельно с АВР.

На ПС с постоянным оперативным током трансформаторы собственных нужд должны присоединяться через предохранители или выключатели к шинам РУ 6-35 кВ, а при отсутствии РУ 6-35 кВ - к обмотке НН основных трансформаторов.

На ПС с переменным и выпрямленным оперативным током трансформаторы собственных нужд должны присоединяться через предохранители на участке между вводами НН основного трансформатора и его выключателем.

В случае питания оперативных цепей переменного или выпрямленного тока от трансформаторов напряжения, присоединенных к питающим ВЛ, трансформаторы собственных нужд допускается присоединять к шинам НН ПС. При питании оперативных цепей переменного тока от ТСН последние допускается присоединять к ВЛ, питающим ПС.

Для сети собственных нужд переменного тока необходимо принимать напряжение 380/220 В с заземленной нейтралью.

Приемники собственных нужд классифицируются по ответственности и по длительности включения.

А. По ответственности:

А-1. Приемники, отключение питания которых приводит к нарушению нормального режима эксплуатации, к частичному или полному отключению ПС, к аварии основного оборудования. Для приемников этой группы необходимо предусмотреть двойное питание от разных секций щита собственных нужд с автоматическим резервированием.

А-2. Приемники, отключение питания которых допустимо на 20-40 мин. на ПС с дежурным персоналом или до приезда обслуживающего персонала на ПС без дежурного персонала. Восстановление питания этих приемников допустимо осуществлять вручную.

А-3. Приемники, отключение которых возможно на более длительное время.

Б. По длительности включения:

Б-1. Приемники, постоянно включенные в сеть (в том числе цепи управления и релейной защиты).

Б-2. Приемники, включаемые периодически (например, в зависимости от температуры наружного воздуха или от технологических перерывов в работе).

Б-3. Приемники, включаемые во время ремонта.

Перечень приемников собственных нужд с указанием их классификации по ответственности и длительности включения приведен в табл. 2.4 11.

Таблица 2.4 Классификация приемников собственных нужд

Наименование приемников	По ответственности	По длительности включения
Оперативные цепи	А-1	Б-1
Электродвигатели системы охлаждения трансформаторов	А-1	Б-1
Электродвигатели компрессоров	А-2	Б-2
Продолжение таблицы 2.4
Наименование приемников	По ответственности	По длительности включения
Зарядно-подзарядные устройства аккумуляторной батареи	А-2	Б-2
Освещение	А-2	Б-2
Электроотопление помещений	А-2	Б-2
Электроподогрев аппаратуры и шкафов высокого напряжения	А-2	Б-2
Вентиляция и технологическая нагрузка вспомогательного здания	А-3	Б-2
Мастерские	А-3	Б-2
Связь и телемеханика	А-1	Б-1
Электродвигатели смазки и технического водоснабжения синхронных компенсаторов	А-1	Б-1
Электродвигатели насосов пожаротушения	А-1	Б-3
Маслоочистительная установка	А-3	Б-3
Грузоподъемные устройства	А-3	Б-3

Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается в соответствии с нагрузками в разных режимах работы подстанции с учетом коэффициента спроса, а также перегрузочной способности трансформаторов в аварийных режимах. Коэффициент спроса учитывает использование установленной мощности и одновременность работы нагрузок.

На основании практики проектирования рекомендуются следующие значения коэффициентов спроса .

Таблица 2.5 Значения коэффициентов спроса

Наименование приемника	
Освещение ОРУ: При одном ОРУ на подстанции При нескольких ОРУ на подстанции	0,5 0,35
Освещение помещений( ОПУ, ЗРУ )	0,6-0,7
Охлаждение трансформаторов	0,8-0,85
Нагрузки с повторно-кратковременным режимом (компрессорная)	0,4
Панель полупроводникового зарядно-подзарядного устройства	0,12
Электроотопление и электрообогрев оборудования	1,0

Расчетная максимальная мощность собственных нужд определяется суммированием установленной мощности отдельных приемников собственных нужд, умноженной на приведенные в таблице 2.5 коэффициенты спроса.

С учетом вышеизложенного рекомендуется следующий порядок выбора мощности трансформаторов собственных нужд.

Определяются суммарные активные и реактивные мощности собственных нужд летнего и зимнего максимумов (без учета ремонтных нагрузок)

Определяется полная расчетная мощность собственных нужд летнего и зимнего периодов, кВА:

, (2.22)

. (2.23)

За расчетную мощность для выбора трансформаторов собственных нужд принимается наибольшая из ΣS_л, ΣS_з.

При двух трансформаторах собственных нужд, работающих в режиме неявного резервирования, мощность каждого из них определяется:

- для подстанций без дежурства

; (2.24)

- для подстанций с дежурством

. (2.25)

Коэффициент 1,3 (для трансформаторов с мощностью  630 кВА) учитывает дополнительную перегрузку трансформаторов собственных нужд в течение двух часов.

Каждый из работающих трансформаторов собственных нужд в нормальном и аварийном режимах питает примерно n-ю часть расчетной мощности собственных нужд. Исходя из этого, мощность трансформатора собственных нужд определяется по выражению:

. (2.26)

В этом случае, при необходимости, можно учесть допустимую перегрузку трансформаторов собственных нужд зимой за счет недогрузки летом в пределах до 15% (исключение составляют трансформаторы мощностью 1000 кВА).

Выбранные трансформаторы собственных нужд проверяются на допустимую загрузку при производстве ремонтных работ. Во время ремонтов, как правило, обеспечивается присутствие дежурного персонала на подстанции. Поэтому, при необходимости, в этих режимах можно допускать небольшую перегрузку трансформатора, порядка К = 1,15-1.20.

С учетом вышеизложенного, для проверки выбранной мощности трансформаторов собственных нужд на загрузку при производстве ремонтных работ рекомендуется следующее выражение:

. (2.27)

В величину S_расч. может входить также мощность насоса пожаротушения. В этом случае из S_расч. нагрузка на охлаждение аварийного трансформатора исключается.

При двух трансформаторах собственных нужд, работающих в режиме неявного резервирования, последние в нормальном режиме работают с недогрузкой и поэтому ремонтная нагрузка, как правило, обеспечивается без перегрузки трансформатора.

В формуле (2.27) не учитывается самая крупная по величине и продолжительности ремонтная нагрузка, потребляемая при сушке силовых трансформаторов методом постоянного тока.

Мощность, необходимая для прогрева трансформаторов, обеспечивается, в основном, от местных источников.

Для питания сети собственных нужд переменного тока используются масляные трансформаторы серии ТМ (табл.П4).

В табл. 2.6 приведены значения мощностей устройств охлаждения силовых трансформаторов 35-110 кВ, коэффициент мощности электродвигателей устройств охлаждения принимается равным 0,85.

В табл. 2.7-2.10 приведены значения мощностей осветительной, отопительной, вентиляционной и силовой нагрузки для общеподстанционных пунктов управления (ОПУ) и закрытых распределительных устройств (ЗРУ) 10(6) кВ. В табл. 2.11 приведены значения мощностей остальных потребителей СН подстанции. Значение мощности ремонтной нагрузки, без учета нагрузки на сушку силовых трансформаторов методом постоянного тока, можно принять равной 25 кВА (S_рем.  25 кВА).

Таблица 2.6 Мощность устройств охлаждения трансформаторов

Тип трансформатора	Количество и мощность электродвигателей
	Насосы, nкВт	Вентиляторы, nкВт	Всего, кВт
35 кВ
ТДНС-10000/35		80,25	2,0
ТДНС-16000/35		100,25	2,5
ТРДНС-25000/35		120,25	3,0
ТРДНС-32000/35		120,25	3,0
ТРДНС-40000/35		200,25	5,0
ТРДНС-63000/35		200,25	5,0
110 кВ
ТДН-10000/110		80,25	2,0
ТДТН-10000/110		80,25	2,0
ТДН-16000/110		80,25	2,0
ТДТН-16000/110		100,25	2,5
ТРДН-25000/110		140,25	3,5
ТДТН-40000/110		200,25	5,0
ТДТН-63000/110		300,25	7,5
ТРДЦН-63000/110	3x2,8	61,1	15,0
ТДТН-80000/110		340,25	8,5

Таблица 2.7 ОПУ тип I-VIII из унифицированных конструкций

Тип ОПУ Наименование приемников	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
	Мощность, кВт
Освещение	10,1	8,7	7,0	10,0	15,8	11,4	1,4	2,0
Отопление при минус 20С при минус 30С при минус 40С	42 46 52	35 40 45	23 26 29	43 51 59	- - -	57 57 66	18 19 19	25 28 30
Вентиляция	2,6	2,6	2,6	3	6,3	3	-	-
Силовая нагрузка	5	5	5	5	5	5	5	5

Таблица 2.8 ОПУ тип I-VIII из БМЗ (быстро монтируемых зданий)

Тип ОПУ Наименование приемников	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
	Мощность, кВт
Освещение	8	5,8	5,2	4,1	13,4	10	1,5	1,9
Отопление при минус 20С при минус 30С при минус 40С	31 34 43	29 33 40	21 23 27	17 18 23	- - -	40 45 56	9 13 15	12 14 16
Вентиляция	1,2	1,2	0,8	0,8	3,5	1,6	-	-
Силовая нагрузка	5	5	3	3	5	5	5	5

Таблица 2.9 ЗРУ 10(6) кВ, совмещенные с ОПУ

Тип ЗРУ Наименование приемников	БМЗ			Унифициро-ванные
	I	II	III
	Мощность, кВт
Освещение	6,5	5,3	4,9	1,7
Отопление при минус 20С	15	13	12	14
при минус 30С	19	15	15	18
при минус 40С	20	16	16	21
Аварийная вентиляция	0,37	0,37	0,37	0,37

Таблица 2.10 ЗРУ 10(6) кВ

Тип ЗРУ Наименование приемников	Модуль
	6x18	6x24	6x30	6x36
	Мощность, кВт
Освещение	1,1	1,8	2,1	2,3
Отопление при минус 20С	2	2	3	3
при минус 30С	2	2	3	3
при минус 40С	6	7	9	10
Аварийная вентиляция	0,37	0,37	0,37	0,37

Таблица 2.11 Общие нагрузки СН подстанций

Наименование потребителя	Установленная мощность		
	мощность в единице, кВт	общая мощность, кВт
Подогрев выключателей и приводов: ВВС-35 ВГБЭ-35 ВГТ-110 ВГБ-110 ВГТ-220 ВГУ-220 ВГБ-220	3,2 1,6 0,85 2,3 2,55 2,25 6,9		1 1 1 1 1 1 1
Подогрев шкафов наружной установки	0,6-1,2		1
Подогрев приводов отделителей и короткозамыкателей	0,6		1
Подогрев шкафов КРУН	1,0		1
Освещение ОРУ 35-220 кВ		5-10	1
Аппаратура связи и телемеханики		1,0	1
Постоянно включенные лампы и измерительные приборы		1,0	1
Зарядно-подзарядный агрегат	21		0,86