- •1 Вибір схем електричних з’єднань
- •1.1 Вибір і обґрунтування схеми електричних з’єднань на високій стороні пс3
- •1.2 Вибір і обґрунтування схеми електричних з’єднань на нижній стороні пс3
- •2 Розрахунок струмів короткого замикання
- •3 Вибір комутаційного обладнання на підстанції
- •3.1 Вибір комутаційного обладнання для нижньої сторони пс3
- •3.2 Вибір комутаційного обладнання для верхньої сторони пс3
- •4 Вибір засобів захисту ізоляції від атмосферних перенапруг
- •4.1 Вибір опн на нижній стороні 10 кВ
- •4.2 Вибір опн на вищій стороні 35 кВ
- •5 Розрахунок заземлення та блискавко захисту підстанції
- •5.1 Розрахунок блискавко захисту підстанції
- •5.2 Розрахунок заземлення підстанції
- •Висновки
- •Список літератури
3 Вибір комутаційного обладнання на підстанції
3.1 Вибір комутаційного обладнання для нижньої сторони пс3
Вибір вимикачів потужності
Вимикачі потужності вибираються за умовами:
1) по номінальній напрузі:
; (3.1)
2) по робочому струму:
; (3.2)
3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:
, (3.4)
де – діюче значення періодичної складової струму КЗ у момент часу після початку розмикання контактів вимикача;
– номінальний струм відключення вимикача;
4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
, (3.5)
де – діюче значення аперіодичної складової струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,
– номінальне значення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.
, (3.6)
де – час від початку КЗ до розходження контактів:
, (3.7)
де – мінімальний час дії релейного захисту, – власний час відключення вимикача;
5) по електродинамічній стійкості:
(3.8)
де – амплітудне значення наскрізного струму КЗ;
6) по термічній стійкості:
, (3.9)
де – розрахунковий тепловий імпульс,
– струм термічної стійкості,
– час дії струму термічної стійкості.
(3.10)
Виберемо вимикач Q5 (СВ)
Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/630 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Iн = 630А;
Iн відкл = 32 кА;
Iкз(ном) =12,5 кА;
t0 = 0,03 с;
tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);
tрз.мін. = 0,8 с
= 0,4.
Рисунок 3.1 – Зовнішній вигляд вакуумного вимикача ВВ/TEL
Навантаження, яке задано на шинах 10кВ:
(кА);
(А).
Зробимо перевірку вимикача:
1. по номінальній напрузі:
;
2. по робочому струму:
;
3. по допустимому струму КЗ:
;
4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
;
;
;
;
;
5. по електродинамічній стійкості:
;
6. по термічній стійкості:
;
;
.
Оцінивши розрахунки, робимо висновок – вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.
Вибираємо вимикачі Q3 і Q4 з такими параметрами :
Вибираємо вакумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/1000 з такими параметрами
Uн = 10 кВ;
Iн = 1000А;
Iн відкл = 32 кА;
Iкз(ном) =12,5 кА;
t0 = 0,03 с;
tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);
tрз.мін. = 0,8 с
= 0,4.
Навантаження котре задано на шинах 10кВ:
(кА);
(А).
Зробимо перевірку вимикача:
1. по номінальній напрузі:
;
2. по робочому струму:
;
3. по допустимому струму КЗ:
;
4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
;
;
;
;
;
5. по електродинамічній стійкості:
;
6. по термічній стійкості:
;
;
.
Оцінивши розрахунки, робимо висновок – вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.
Вибір роз’єднувачів
Роз’єднувачі та віддільники вибираються за наступними умовами:
-
по номінальній напрузі:
, (3.11)
де – номінальна напруга електроустановки де передбачається установка комутаційного апарату; – номінальна напруга комутаційного апарату,
-
по робочому струму:
, (3.12)
де – максимальний струм, який може протікати через комутаційний апарат в нормальному режимі роботи; – номінальний струм комутаційного апарату;
-
по конструктивному виконанню;
-
по електродинамічній стійкості:
, (3.13)
де – розрахунковий ударний струм при трифазному КЗ; – струм динамічної стійкості комутаційного апарату (граничний наскрізний струм КЗ згідно паспортних даних на комутаційний апарат);
-
по термічній стійкості:
або . (3.14)
Заземлюючі ножі та короткозамикачі вибираються по тим же умовам за виключенням робочого струму.
Вибір роз'єднувача QS 9, і роз'єднувача QS 10:
Марка роз'єднувача РВ-10/1000-1 УХЛ4;
Номінальні параметри роз'єднувача:
Uн = 10 кВ;
Iн = 1000 А;
Iт = 20 кА;
ідин = 51 кА;
tт = 3 c;
tвідкл = 1с.
Зробимо перевірку роз'єднувачів:
1. по номінальній напрузі:
,
-
по робочому струму:
,
-
по електродинамічній стійкості:
,
-
по термічній стійкості:
або .
Розрахункові дані:
,
Каталожні дані:
,
.
Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції.
Вибір роз'єднувача QS 11, QS 12 і QS 13
Марка роз'єднувача РВ-10/1000 УХЛ4
Номінальні параметри роз'єднувача:
Uн = 10 кВ;
Iн = 1000 А;
Iт = 20 кА;
ідин = 51 кА;
tт = 3 c;
tвідкл = 1с.
Зробимо перевірку роз'єднувачів:
1. по номінальній напрузі:
,
-
по робочому струму:
,
-
по електродинамічній стійкості:
,
-
по термічній стійкості:
або .
Розрахункові дані:
,
Каталожні дані:
,
.
Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції. Роз'єднувачі QS12, QS13, вибираємо тієї ж марки, що і перевірений QS11, оскільки вони мають однакові параметри.
Вибір трансформаторів власних потреб TV1 - TV 4
Для забезпечення власних потреб на підстанції виберемо трансформатори два трансформатори ТМ-63 з такими параметрами:
– потужність 63 кВА;
– напруга ВН 10 кВ;
– напруга НН 0,4 кВ.
Вибір трансформаторів струму ТА-3, ТА-4, ТА-5
ТС вибираються за умовами:
1. по номінальній напрузі за формулою 3.11 :
,
2. по робочому струму за формулою 3.12:
,
3. по термічній стійкості за формулою 3.14:
,
4) по електродинамічній стійкості за формулою 3.13:
,
5) по опору навантаження:
, (3.15)
де Zном – опір вторинній мережі,
Z2 – допустимое значення опору вторинного ланцюга.
, (3.16)
де Zпров – опір провідників,
Zконт – опір контактів,
Zприл – опір приладів.
, (3.17)
де STС – номінальне навантаження ТС,
Iном – номінальний струм вторинних ланцюгів.
Виберемо ТС для лінії, що відходить, від трансформатора по НН. Вибираємо трансформатор струму марки ТЛК-10 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 800 А;
I2н = 5 А;
Iт = 64,5 кА;
ідин = 169 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,75 с;
tвідкл = 0,775 с;
Клас точності 0,5.
Виконаємо перевірку ТС:
-
по номінальній напрузі:
-
по робочому струму:
3. по термічній стійкості за формулою:
,
.
53,9<3120,2 – умова по термічній стійкості виконується.
4. ударний струм КЗ , струм електродинамічної стійкості ТС.
23,18<169 – умова по електродинамічній стійкості виконується.
5. допустиме значення опору вторинному ланцюгу (3.17):
До трансформатора струму підключається прилад релейного захисту МРЗС (Z=0,06Ом), амперметр (Z=0,1Ом), ватметр (Z=0,09Ом) і лічильники енергії (Z=0,07Ом).
Опір всіх приладів дорівнює: .
Опір контактів: .
Довжина проводів дорівнює L=60м (в один бік), провід алюмінієвий ρ=0,028Ом*мм2/м, переріз S=3,5мм2. Опір дроту:
,
.
1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.
Паралельно даному трансформатору струму вибираємо аналогічний, але тільки вимірник з класом точності 0,2.
Трансформатори струму на лініях виберемо по максимальній потужності на кожній лінії 10кВ, що відходить, S=1МВА.
Виберемо ТС на напругу 10кВ і номінальний струм 57,7 А. ТС марки ТЛК-10 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 75 А;
I2н = 5 А;
Iт = 10 кА;
ідин = 26 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,65 с;
tвідкл = 0,675 с;
Клас точності 0,5
Перевіримо ТС за умовами 3-5.
3) Розрахунковий тепловий імпульс:
,
.
53,9<65 – умова термічної стійкості виконується.
4) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості ТС .
23,18<26 – умова по електродинамічній стійкості виконується.
5) Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:
.
Оскільки устаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжина проводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому у попередньому випадку .
1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.
Виберемо ТС для СВ (ТА-5) на напругу 10кВ марки ТЛК-10 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 400 А;
I2н = 5 А;
Iт = 31,5 кА;
ідин = 81 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,7 с;
tвідкл = 0,725 с;
Клас точності 0,5
Перевіримо ТС за умовами 3-5.
3) Розрахунковий тепловий імпульс:
,
.
13,48<694,58 – умова термічної стійкості виконується.
4) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості ТС .
23,18<81 – умова по електродинамічній стійкості виконується.
5) Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:
.
Оскільки устаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжина проводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому у попередньому випадку .
1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.
Вибір трансформаторів напруги на стороні 10 кВ
Рисунок 3.2 - Зовнішній вигляд НАМИ -10-95
ТН вибираються за умовами:
1) по номінальній напрузі;
2) по потужності вторинних обмоток:
, (3.18)
де S2 – потужність всіх вимірювальних приладів,
S2ном – потужність ТН.
Трансформатор напруги виберемо марки НАМИ-10-95 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Uвт = 100 /;
Клас точності 0,5;
Номінальне вторинне навантаження 200ВА;
Гранична потужність первинної обмотки 1кВА;
Перевіримо ТН по умові 2.
Потужність основних приладів приведена зображена в таблиці 3.1
Таблиця 3.1 – Розрахунок навантаження ТН
Найменування і тип приладу |
Потужність приладу |
cosφ |
sinφ |
P, Вт |
Q, ВА |
Вольтметр |
2,0ВА |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
– |
Ватметр |
3,0ВА |
1,0 |
3,0 |
3,0 |
– |
Лічильник активної енергії |
4,0ВА |
0,38 |
4,0 |
4,0 |
11,27 |
Лічильник реактивної енергії |
6,0ВА |
0,38 |
6,0 |
6,0 |
6,04 |
Повна потужність всіх приладів розраховується по формулі:
, (3.19)
.
22,9<200ВА – умова по потужності вторинних обмоток виконується.
Вибір заземлювачів на стороні 10 кВ
Заземлювачі вибираються за умовами:
1) по номінальній напрузі формула (3.1);
2) по електродинамічній стійкості формула (3.8);
3) по термічній стійкості формула (3.9).
Виберемо заземлювачі на номінальну напругу 10 кВ марки UW-12/Z/160 польської фірми ZWAE з такими параметрами:
UH=12 кВ;
fH=50 Гц;
Iт = 16кА;
tт = 3 c;
ідин = 40 кА.
Перевіримо вимикач за умовами 2-3.
2) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості .
23,18<40 – умова по електродинамічній стійкості виконується.
3) Розрахунковий тепловий імпульс:
,
Каталожний тепловий імпульс:
.
53,9<798 – умова по електродинамічній стійкості виконується.
Аналогічно вибираємо решту заземлювачів.
Вибір запобіжників на стороні 10 кВ
Запобіжники вибираються за умовами:
1)по номінальній напрузі;
2)по робочому струму;
3)по струму відключення:
, (3.20)
де – граничний струм, що відключається.
Запобіжники F1-F4 вибираємо на напругу 10 кВ. Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТВП (S=63 кВА), він рівний:
Виберемо запобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:
– номінальна напруга 10 кВ;
– номінальний струм 5 А;
– номінальний струм відключення 40 кА.
Початкове значення струму короткого замикання , номінальний струм відключення .
8,34<40 – умова по струму відключення виконується.
Запобіжники F2-F3 вибираємо на напругу 10 кВ. Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТН (S=1 кВА):
.
Виберемо запобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:
– номінальна напруга 10 кВ;
– номінальний струм 2 А;
– номінальний струм відключення 40 кА;
Початкове значення струму короткого замикання , номінальний струм відключення .
8,34<40 – умова по струму відключення виконується.