3 ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ПІДСТАНЦІЇ

3.1 Характеристика і компоновка підстанції

Цехова трансформаторна підстанція виконується закритою з розміщенням електроустаткування в приміщенні. Підстанція розташовується поблизу центра електричних навантажень, це дозволяє скоротити протяжність електричних мереж, зменшити втрати електроенергії і знизити капітальні витрати.

Шафи трансформаторних підстанцій встановлюються на кабельному каналі, який має вихід з приміщення підстанції. Під масляним трансформатором виконується бетонний масло приймач, який уміщує 20% повного об’єму масла; він перекритий решіткою з шаром гравія і ізольований від кабельного каналу. Ширина проходу між електротехнічними пристроями не менше 1 м.

Висота приміщень повинна бути не менше комплектних пристроїв плюс 0,8 м до стелі і 0,3 м до балок.

Трансформатори встановлюють в комірці так, щоб без зняття напруги забезпечувалось зручне і безпечне спостереження за рівнем масла в масловказувачі, а також доступ до газового реле.

3.2 Розрахунок струмів короткого замикання

3.2.1Розрахунок струмів короткого замикання в мережах понад 1000В

Електроустаткування, встановлення в системах електропостачання повинне бути стійким до струмів короткого замикання і вибиратися з урахуванням цих струмів. Розрахунок сили струмів короткого замикання проводиться у відповідних базисних величинах. При цьому методі всі розрахункові дані проводяться до базисної напруги і базисної потужності.

Знаходяться базисні величини

Визначаються базисні струми

(3.1)

Складається розрахункова схема і схема заміщення. В розрахунковій схемі враховується опір живлячих трансформаторів, високовольтних ліній. По розрахунковій схемі складається схема заміщення, в якій вказуються опори джерела струму і споживача, точки для розрахунків сили струмів короткого замикання.

Рисунок 3.1- Розрахункова схема

Рисунок 3.2- Схема заміщення

Відносний опір кабелю

(3.2)

Відносний опір трансформатора , кОм

(3.3)

Активний опір кабелю , Ом

(3.4)

Ом

Ом

Активний відносний опір кабелю

(3.5)

тому активний опір враховується

Результуючий опір

(3.6)

Струм к.з. в точці К1, кА

(3.7)

Ударний струм в точці К1 , кА

(3.8)

Потужність К.З в точці К1 S_к1, мВА

мВА

3. 2.2 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою

0.4 кВ

Розрахунок струмів короткого замикання в системах електропостачання напругою до 1000 В вимагається для перевірки електроапаратів і струмопроводів в режимі надструмів, а також для перевірки автоматичного відключення ліній в мережах до 1000 В з глухо заземленою нейтраллю при виникненні замикання на корпус.

Для розрахунків струмів короткого замикання в мережі напругою до 1000 В складаються розрахункова і замісна схеми. Розрахунки опорів елементів схеми проводяться в іменованих одиницях.

Рисунок 3.4 – Розрахункова схема

Рисунок 3.3 – Схема заміщення

По формулам і довідковим данним визначаємо опір елементів схеми.

Активний опір трансформатора r_T, мОм

r_T = (3.9)

r_T = мОм

Повний опір трансформатора Z_т, мОм

Z_т=U_к%·U²_н /(100·S_н) (3.10)

Z_т = мОм

Індуктивний опір трансформатора Хт,Ом

(3.11)

мОм

Опір трансформатора струму приймається [7,ст. 104]

r_т.с =0,05 мOм

x _т.с =0,07 мOм

Автоматичного вимикача АВМ-20 приймаємо: активний опір r _a =0,06 мОм і індуктивний опір x _a =0,13 мОм

Для алюмінієвих пласких шин перерізом 100×8мм² від трансформатора РП-0,4кВ опори дорівнюють r^′_{ш =}0,049мОм/м, х^′_{ш =} 0,157 мОм/м;

Активний і індуктивний опір шин х_а r_а, мОм

r_а = r^′_ш ∙ L, (3.112)

r_а = 0,026 ∙20=0,52 мОм

де L - довжина шинопроводу, м.

х_а = х^′_а ∙ L (3.13)

х_а = 0,148 ∙ 20=2,96 мОм

У відповідності з ПУЕ сумарний опір контактів при короткому замикані біля розподільчого щита цехової підстанції слід прийняти r_к=15мОм

Сумарний активний і індуктивний опір кола короткого замикання напругою 0,4 кВ ∑r, ∑х, мОм

∑r = r_m+ r_m.c +r_a +r_ш +r_к (3.14)

∑r = 4,92+ 0,05+0,06 +0,52 +15=20,55 мОм

∑Х = Х_т +Х_т.с +Х_а +Х_ш (3.15)

∑Х = 10,3224,58 +0,07 +0,13 +2,96=13,48 мОм

Величина струму періодичної складаючої І_К4, кА

(3.16)

кА

Комутаційна здатність автоматичного вимикача АВМ-20 складає 35кА.

3.3 Вибір і перевірка електричних апаратів і струмопровідних частин

Електроустаткування повинно вибиратись по розрахунковим

максимальним значенням струмів, напруги, потужностей для нормального режиму роботи і режиму короткого замикання. Для цього порівнюються

розрахункові дані і допустимі значення для всього устаткування.

Для забезпечення надійної безаварійної роботи устаткування розраховані значення повинні бути нижче допустимих.

Таблиця 3.1 – Результати розрахунків параметрів к.з.

Точка к.з.	Ік.з.,кА	Іу,кА	S,МВ∙А
К1	7,97	19,48	219,78
К2	12,09	7,97	56,82

Таблиця 3.2 – Вимикачі

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані ВВТЭ10/630
Uуст≤ Uном	Uуст=10кВ	Uном=10кВ
Іуст≤ Іном	Іроз=7,64кА	Іном=630А
іу≤ідин.	іу=19,48кА	Ідин=52кА
ІКЗ≤Івідк	ІКЗ=12,09кА	Івідк=20кА
Вид установки	Внутрішня	Внутрішня

Таблиця 3.3 –Вимикачі потужності

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані ВМР10/400
Uуст≤ Uном	Uуст=10кВ	Uном=10кВ
Іроз≤ Іном	Іроз=27,96А	Іном=400А
іу≤Ідин	іу=19,48кА	Ідин=41кА
Вид установки	Внутрішня	Внутрішня

Таблиця 3.4 – Розрядники вентильні РВС

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані РВС10
Uуст≤ Uном	Uуст=10кВ	Uном=10кВ
Uдоп≤0,8∙Uном	Uуст=8кВ	Uном=10кВ

Таблиця 3.5 – Трансформатори струму

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані ТЛМ-10-У3
Uуст≤ Uном	Uуст=10кВ	Uном=10кВ
Імакс≤ Іном	Ім=27,96А	Іном=200А
іу≤Ідин	іу=19,48кА	ідин =35,2кА
r1 < rн		r2=1,2 Iн=5
Вид установки	Внутрішній	Внутрішній

Шини на ГЗП вибираються по стуму навантаження

Приймаються до установи шини на ізоляторах пластом, відстань між фазами a = 800 мм, відстань між ізоляторами по довжині L = 1200 мм. Вибираються алюмінієві шини розміром 40х5 мм.

І_доп=665 А

І_м < І_доп

27,96< 665

Момент опору W, см³

W= (3.17)

Механічна напруга в матеріалі шин _{розр ,}МПа

_розр= (3.18)

Для матеріалу шин з алюмінієвого сплаву АД31Т _доп=75 МПа

_розр= МПа

3,5МПа<<75МПа

Шини механічно міцні.

Перевірка шин на термічну стійкість q_min,мм²

q_min= , (3.19)

де с- функція, А·с^1/2/мм².

77,74мм²<250мм²

3.4 Розрахунок і вибір релейного захисту силового трансформатора

В проекті вибирається і розраховується релейний захист трансформатора ТМ 630/10.

Для захисту трансформатора приймається максимальний струмовий захист на стороні низької напруги і струмову відсічку на стороні високої напруги, а також газовий захист від внутрішніх пошкоджень.

Номінальна сила струму на стороні ВН і НН

(3.20)

Приймається до установки на стороні НН двох трансформаторів струму з з’єднанням їх в неповну зірку (К_с.х.1=1) і на стороні ВН трьох трансформаторів струму з з’єднанням їх в трикутник (К_с.х.1= ).

Трансформатори струму

ТКЛ – 10 – 0,5/Р U_н =10 кВ класс точності 0,5, 100/5 (К_т.т1 = 20)

ТКЛ – 0,5 U_н = 500 В і класс точності 0,5, 2000/5 (К_т.т2 = 400)

Для максимального струмового захисту вибирається реле типу РТ 40/20 і реле часу ЭВ – 122 з установкою 0,25-3,5 с.

Сила струму спрацювання максимального струмового захисту , А

(3.21)

де Кн – коефіцієнт надійності;

Кв – коефіцієнт повернення.

Коефіцієнт чутливості струмового захисту при двофазному короткому замиканні К_ч, А

(3.22)

де І_к2 – струм періодичної складаючої струму короткого замикання на стороні НН.

К_ч > К_ч.доп

6,18 > 1,5

Захист чутливий

Струм спрацювання відсічки, яка встановлена на стороні живлення

трансформатора І_спр.р. , А

(3.23)

де І_к2 – струм періодичної складаючої струму короткого замикання на стороні ВН.

Коефіцієнт чутливості відсічки при двофазному короткому замиканні , А

(3.24)

А

Захист чутливий.

Для захисту трансформатора від внутрішніх пошкоджень встановлюється газове реле ПГ-22 з дією на відключення трансформатора при внутрішніх пошкодженнях.

В системі електропостачання на цеховій підстанції застосований пристрій автоматичного вмикання резервного живлення (АВР).

Пуск в дію АВР здійснюється реле мінімальної напруги, яке контролює напругу на окремих секціях шин. АВР спрацьовує в межах 0,2 – 1 с. після припинення живлення.

Ефективна дія АВР забезпечується при достатній потужності резервного трансформатора.