Расчет подстанции тяжелого-машиностроения

Условия выбора и проверки, расчетные данные и выбранное оборудование сведены в таблицу 5.

 

5.1.1 Расчет вторичной нагрузки  трансформатора тока 

Контроль за режимом работы основного  и вспомогательного оборудования на подстанциях осуществляется с помощью  контрольно-измерительных приборов. В зависимости от характера объекта и структуры его управления объем контроля и место установки контрольно-измерительной аппаратуры могут быть различны. В зависимости от особенностей режима работы даже на аналогичных присоединениях количество контрольно-измерительных приборов может быть различным. В таблице 4.11 /3/ приведен рекомендуемый перечень измерительных приборов, устанавливаемых на подстанциях.

Таблица 3 – Вторичная нагрузка  трансформаторов тока

Приборы	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	Э - 335	0,5	-	-
Ваттметр	Д - 335	0,5	-	-
Варметр	Д - 304	0,5	-	-
Расчетный счетчик активной энергии	ЦЭ - 6812	2,5	-	2,5
Расчетный счетчик реактивной энергии	ЦЭ – 6811	2,5	-	2,5
Итого		6,5	-	5

 

Так как наиболее загруженной  фазой является фаза А, то дальнейший расчет будем производить с учетом того, что S_приб = 6,5 ВА.

Определим общее сопротивление  приборов:

                                                                        (36)

где I₂ = 5 А – вторичный ток трансформатора тока.

Допустимое сопротивление соединительного  провода:

r_доп.пр = r_2ном – r_приб – r_конт ,                                                                         (37)

где r_2ном = 1,2 Ом – вторичное сопротивление трансформатора тока (паспортное значение для выбранного ТТ для класса точности 0,5);

r_конт = 0,1 Ом – для 5-ти приборов (стр.37 /3/).

r_доп.пр = 1,2 – 0,26 – 0,1 = 0,84 Ом

Для подстанции с высшим напряжением 110 кВ принимается кабель с алюминиевыми жилами (l = 80 м), вторичная обмотка трансформаторов тока  соединена в неполную звезду, следовательно,   l_расч = 1,5×l .

Определим сечение контрольного кабеля:

                                                  (38)

где r = 0,0283 Ом×мм²/м – для алюминия.

Согласно требованиям ПУЭ, по условию  механической прочности принимаем  контрольный кабель марки: АКРВГ  с алюминиевыми жилами сечением 4 мм².

Определим действительное сопротивление  проводов:

Тогда, вторичная нагрузка приборов будет равна:

r₂ = r_приб + r_пр + r_конт = 0,26 + 0,839 + 0,1 = 1,199 Ом

Для работы трансформатора тока в  выбранном классе точности должно выполняться  следующее условие:

r₂ £ r_2ном,

r₂ = 1,199 Ом < r_2ном = 1,2 Ом

Следовательно, выбранный трансформатор тока будет работать в выбранном классе точности 0,5.

 

5.1.3 Трансформаторы напряжения  выбираются по напряжению установки, по конструкции и классу точности и проверяются по мощности вторичной нагрузки.  Перечень необходимых измерительных приборов выбирается по /3/.

Таблица 4 - Вторичная нагрузка трансформаторов  напряжения

Прибор	Тип	S одной обмотки, ВА	Число обмо-ток	cos j	sin j	Число прибо-ров	Р, Вт	Q, вар
Амперметр	Э - 335	2,0	1	1	0	1	2,0	-
Ваттметр	Д – 335	1,5	2	1	0	1	3,0	-
Варметр	Д – 304	1,5	2	1	0	1	3,0
Расчетный счетчик активной энергии	ЦЭ - 6812	2 Вт	2	0,38	0,925	1	4,0	9,7
Расчетный счетчик реактивной энергии	ЦЭ – 6811	2 Вт	2	0,38	0,925	1	4,0	9,7
Итого							19	19,4

 

Следовательно, полная мощность вторичной нагрузки будет равна:

                                                    (39)

Выбранный трансформатор  напряжения НАМИ-110 УХЛ1 имеет номинальную мощность в классе точности 0,5 необходимую для подключения приборов S_{2 ном} = 400 ВА.

S_2ном = 400 ВА > S₂ = 27,2 ВА

Так как условие проверки выполняется, следует, что выбранные  трансформаторы напряжения будут работать в классе точности  0,5.

 

 

5.2 Выбор ошиновки на стороне высокого напряжения

 

 

Сечение ошиновки выбирается по экономической  плотности тока:

                                                                         (40)

где I_раб – рабочий ток, протекающий по токоведущим частям, А;

       j_эк = 1,0 А/мм²  – экономическая плотность тока.

                                                  (41)

По стандартному ряду сечений принимаем  ближайшее меньшее стандартное  значение сечения АС – 95/16 с допустимым длительным током        I_дл.доп = 330 А, наружный диаметр провода 13,5 мм.

Выбранные шины согласно требований ПУЭ проверяются по нагреву:        I_max £ I_дл.доп,

I_max = 2×I_раб = 2×117,7 = 235,4 А < I_дл.доп = 330 А

 Проверка шин на схлестывание  при действии токов КЗ не  проводится, так как   i_у1 = 2,56 кА < i_дин = 50 кА

Проверка шин на термическую стойкость не проводится, т.к. они выполнены неизолированным проводом на открытом воздухе.

Проверка по условию короны не требуется, так как согласно ПУЭ минимальное  сечение для ВЛ 110 кВ 70 мм².

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Выбор и проверка электрооборудования на стороне низкого напряжения

6.1 Выбор и проверка шинного моста

 

 

Токоведущие части от выводов трансформатора до распределительного устройства 10 кВ выполняются неизолированным многопроволочным проводом марки АС.

Сечение токоведущих частей выбирается по экономической плотности тока:

                                                                               (42)

где I_раб – рабочий ток, протекающий по токоведущим частям, А;

       j_эк = 1,0 А/мм²  – экономическая плотность тока.

                                                    (43)

По стандартному ряду сечений принимаем 4 провода в фазе сечением      АС – 500/27, наружный диаметр 29,4 мм, с допустимым длительным током         I_дл.доп = 3∙960 = 2880 А.

Выбранные шины согласно требований ПУЭ проверяются по нагреву:        I_max £ I_дл.доп,

I_max = 2×I_раб = 2×1233 = 2466,3 А < I_дл.доп = 2880 А

 Проверка шин на схлестывание  при действии токов КЗ не  проводится, так как   i_у2 = 12,7 кА < i_дин = 50 кА

Проверка шин на термическую  стойкость не проводится, т.к. пучок  гибких  неизолированных проводов имеет большую поверхность охлаждения на открытом воздухе.

 

 

                6.2 Выбор и проверка сборных шин КРУ – 10 кВ

Сборные шины выполняется из неизолированных алюминиевых шин прямоугольного сечения. Сечение шинного моста выбирается по длительно-допустимому току:

I_max £ I_дл.доп

где I_max – максимальный ток, протекающий по шинному мосту одной секции шин, А;

        I_дл.доп – длительно допустимый ток выбранного сечения, А.

                                                    (44)

  Принимаем алюминиевые однополосные  шины прямоугольного сечения  (bxh) 80х10 мм (сечение одной полосы – 800 мм²) c  I_дл.доп = 1480 A. Расположение шин – на плоскость.

I_дл.доп = k₁× I_{доп табл} = 0,92×1480 = 1362 А

где k₁ = 0,92 – поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение допустимого тока на 8% для горизонтальной прокладки шин.

I_дл.доп = 1362 А > I_max = 1233 А

Сборные шины подвергается проверке:

1) по условию термической  стойкости:

F_min £ F_доп,

где F_min – минимальное сечение шин по условию термической стойкости, мм²;

        F_доп = 960 мм² – допустимое минимальное сечение шины.

                                                   (45)

где С = 91 А×с^1/2/мм² – коэффициент, определяется по табл. 1.15 /1/;

  b_к = I_по2²×(t_отк + Т_а) - теплового импульса КЗ, кА²×с.

F_min = 70,5 мм ² < F_доп = 960 мм² (условие выполняется)

2) на механическую прочность:

     s_расч £ s_доп,

где s_доп = 75 МПа – допустимое механическое напряжение в материале шин для алюминия марки АД31Т (по табл.4.2 /3/).

      s_расч – расчетное механическое напряжение в материале шин.

                                                                       (46)

где l = 1 м – длина пролета между опорными изоляторами;

      а = 0,3 м  – расстояние между фазами (табл. 4.2.2, рис. 4.2.1 /2/);

      W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия (табл. 6-10 /4/).

s_расч = 4,97 МПа < s_доп = 75 МПа (условие выполняется)

По результатам проверок выбранные  шины принимаются к установке.

                6.3 Выбор и проверка опорных изоляторов

 

По табл. 5.7 /1/ выбираются изоляторы типа  ИО – 10 – 3,75 У3.

Выбранные изоляторы проверяются  на механическую прочность по условию:

F_расч £ F_доп,

где F_доп = 0,6× F_разр = 0,6×3,75 = 2,25 кН – допустимая нагрузка на головку изолятора;

     F_разр = 3,75 кН – минимальная разрушающая способность (паспортная величина);

      F_расч – расчетная сила, действующая на изолятор, кН.

F_расч = 0,077 кН < F_доп = 2,25 кН

По результатам проверки выбранные  изоляторы принимаются к установке.

 

 

4. Выбор и проверка проходных изоляторов

 

Проходные изоляторы выбираются по номинальному напряжению, по максимальному  току и проверяются на механическую прочность.

По табл. 5.8 /1/ выбираются изоляторы  типа  ИП – 10/1600 – 750 У.

U_ном = 10 кВ = U_{ном у} = 10 кВ

I_р.м = 1233 А < I_ном = 1600 А

Условие проверки на механическую прочность:

F_расч £ F_доп

F_расч = 38,24 Н < F_доп = 750 Н (условие выполняется)

 

По результатам проверки выбранные изоляторы принимаются  к установке.

 

              6.5 Выбор и проверка коммутационной аппаратуры

 

Выключатели выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, по типу, роду установки и проверяют на электродинамическую, термическую стойкости и по отключающей способности в режиме КЗ.

Трансформаторы напряжения выбираются по номинальному напряжению и проверяются по мощности вторичной нагрузки.

Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, по типу и роду установки и проверяются на электродинамическую, термическую стойкости и по вторичной нагрузке.

Выбор и проверка оборудования на стороне НН занесены в таблицу 8.

6.5.1 Расчет вторичной нагрузки  трансформаторов тока.

Проверка выбранного трансформатора тока проводится по вторичной нагрузке с учетом установленных измерительных приборов.

Таблица 6 - Перечень необходимых измерительных  приборов ТТ

Приборы	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	Э - 335	0,5	-	-
Ваттметр	Д - 335	0,5	-	0,5
Счетчик активной энергии	ЦЭ - 6812	2,5		2,5
Счетчик реактивной энергии	ЦЭ – 6811	2,5		2,5
Итого		6,0		5,5