Выбор схем собственных нужд подстанций

Схема собственных нужд подстанции выбирается в зависимости от типа, назначения и размещения подстанции, мощности трансформаторов, наличия или отсутствия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования подстанции, проектируется с дежурным персоналом или без него (централизованное обслуживание, дежурство на дому), с постоянным или оперативным током (стр. 358 [4]).

Потребление собственных нужд подстанций также делятся на ответственные и на неответственные. К первым относятся электро-приемники системы охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения, система подогрева выключателей и приводов, электроприемники компрессорной, система связи и техники.

На двухтрансформаторных подстанциях устанавливают два трансформатора СН со скрытым резервом.

Трансформаторы СН на подстанции с постоянным оперативным током подключают к шинам РУ 6-35 кВ, а при отсутствии РУ к выводам низшего напряжения трансформаторов.

На подстанциях с постоянным оперативным током напряжение сети СН принимается равным 380/220 В с нейтралью, замкнутой через пробивной предохранитель.

Переменный оперативный ток на подстанции 35-220 кВ применяется везде, где это возможно по условиям работы приводов выключателей. Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ, где этого требуют приводы выключателей; на подстанциях 35-220 кВ, где аккумуляторная батарея необходима для прочих целей (связи, телемеханики и т. д.).

С учетом выше изложенного выберем схему собственных нужд с двумя трансформаторами (т.к. два силовых трансформатора), с неявным резервированием.

Мощности трансформаторов собственных нужд не превышают 1000 кВА, поэтому для их защиты применяем предохранители

Рисунок 4.4 -Схема питания собственных нужд подстанции

Исходные данные:

Собственные нужды
Pmax,кВт	Uном.,В	cosφ
	380/220	0,8

Определим расчетную мощность ТСН :

Выбираем трансформаторы с.н. типа ТСЗ – 400/6 с параметрами (табл.3.3 [1]):

Sном, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Pх, кВт	Pк, кВт	Uк, %	Iх, %
		0,4	1,3	5,4	5,5

ГЛАВА 5. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

Расчетные рабочие токи

Синхронный компенсатор.

Для присоединений синхронных компенсаторов расчетный ток утяжеленного режима определяется их номинальной мощностью и напряжением ниже номинального на 5%, т.е.

Автотрансформатор со стороны НН.

Автотрансформатор со стороны СН.

Автотрансформатор со стороны ВН.

Кабельная линия (РП типа Б).

Ветвь сдвоенного реактора.

Выбор выключателей

Расчетные точки короткого замыкания приведены на рисунке 5.1. Аппарату каждого присоединения соответствует своя расчетная точка, в которой при КЗ аппараты данного присоединения находятся в наиболее тяжелых условиях. Расчетные точки и их характеристика приведены в табл. 5.1.

Рисунок 5.1 - Расчетная схема

При выборе выключателей необходимо знать время действия релейной защиты, которое приведено в табл. 5.2. Расчетное время к моменту расхождения контактов выключателя определяется по:

(5.1)

Наименьшее время действия РЗ принимается равным 0,01 с.

Таблица 5.1 - Расчетные точки и их характеристика

Присоединение	Расчетные условия
Точка КЗ	Положение выключателей	Расчетная схема
Кабельная линия и ветвь сдвоенного реактора	К5	Q7 – отключен, остальные включены	система
Синхронный компенсатор	К4	Q7 – включен, Q2,Q8 – отключены	система-генератор (СК2)
АТ 6 кВ	К3	Q7 – включен, Q2,Q8 – отключены	система-генератор (СК1,2)
АТ 110 кВ	К2	Q7 – отключен, остальные включены	система
АТ 220 кВ	К1	Q7 – отключен, остальные включены	система
ТСН: 6 кВ	К6	Q7 – отключен, остальные включены	система-генератор (СК1)

Таблица 5.2 - Время действия релейной защиты

Присоединение	Тип РЗ	Время действия РЗ, с
Кабельная линия и ветвь сдвоенного реактора	МТЗ	1,0
СК	ТО	0,1
АТ 10 кВ	ДФЗ	0,2
АТ 110 кВ	0,2
АТ 220 кВ	0,2

Рисунок 5.2 - Эквивалентная расчетная схема

Выключатель на стороне НН автотрансформатора (точка К3).

U_ном=6,6 кВ, I_раб.ут.= А.

сопротивления элементов сети приведенные к НН автотрансформатора из гл.3.

Ток двух СК:

Тогда:

где γ – коэффициент затухания периодического тока КЗ к моменту времени τ=0,01+0,12=0,13 с, определяемый по П 5.1. [2].

Интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система - генератор»:

Относительный токовый импульс и относительный интеграл Джоуля определяются по рис. П. 5.2 [2].

Таблица 5.3 – Расчетные и номинальные данные выбранных выключателей

МГГ-10-4000-45УЗ	Расчетные величины
Внутренняя установка	ЗРУ

Выключатель на стороне СН автотрансформатора (точка К2).

U_ном=121 кВ, I_раб.ут. = 420,85 А.

Приводим параметры необходимых элементов к стороне СН автотрансформатора:

Рисунок 5.3 - Эквивалентная расчетная схема

Тогда:

Интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система»:

Таблица 5.4 – Расчетные и номинальные данные выбранных выключателей

ВМТ-110Б-20/1000 УХЛ1	Расчетные величины
Наружная установка	ОРУ

Выключатель на стороне ВН автотрансформатора (точка К1).

U_ном=230 кВ,I_раб.ут.=221,4 А.

Рисунок 5.4 - Эквивалентная расчетная схема

Приводим параметры необходимых элементов к стороне ВН АТ:

Тогда:

Интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система»:

Таблица 5.5 – Расчетные и номинальные данные выбранных выключателей

ВМТ-220Б-20/1000 УХЛ1	Расчетные величины
Наружная установка	ОРУ

Рисунок 5.5 - Эквивалентная расчетная схема

Выключатель СК (точка К4).

U_ном=6,6 кВ, I_раб.ут.=482,33 А.

сопротивления элементов сети приведенные к НН автотрансформатора из гл.3.

Ток от СК:

Тогда:

Интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система - генератор»:

Относительный токовый импульс и относительный интеграл Джоуля определяются по рис. П. 5.2 [5].

Таблица 5.6 – Расчетные и номинальные данные выбранных выключателей

ВВТЭ – 10 – 20/630 УХЛ2	Расчетные величины
Внутренняя установка	ЗРУ

Рисунок 5.6 - Эквивалентная расчетная схема

Выключатель сдвоенного реактора и кабельной линии (точка К5).

U_ном=6,6 кВ, I_раб.ут.= А.

Суммарное сопротивление от системы до точки КЗ :

Тогда:

Интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система»:

Таблица 5.7 – Расчетные и номинальные данные выбранных выключателей

ВВТЭ – 10 – 20/1000 УХЛ2	Расчетные величины
Внутренняя установка	ЗРУ

Выбранные выключатели отвечают всем условиям выбора и проверки. Результаты сведены в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 – Данные выбранных выключателей

Присоединение	Тип выключателя					τ, с
Ветвь сдвоенного реактора и кабельной линии	ВВТЭ – 10			0,03	0,05	0,04	1,15
Синхронный компенсатор	ВВТЭ – 10			0,03	0,05	0,04	0,15
АТ 6 кВ	МГГ-10			0,12	0,15	0,13	0,25
АТ 110 кВ	ВМТ – 110Б			0,05	0,08	0.06	0.28
АТ 220 кВ	ВМТ – 220Б			0,05	0,08	0,06	0,28

Выбор разъединителей

Разъединитель на стороне ВН автотрансформатора

Таблица 5.9 – Расчетные и номинальные данные разъединителя на стороне ВН автотрансформатора

РНД – 220/1000 У1	Расчетные величины
Наружная установка	ОРУ

Разъединитель на стороне СН автотрансформатора

Таблица 5.10 – Расчетные и номинальные данные разъединителя на стороне СН автотрансформатора

РНД – 110/1000 У1	Расчетные величины
Наружная установка	ОРУ

Разъединитель на стороне НН автотрансформатора.

Таблица 5.11 – Расчетные и номинальные данные разъединителя на стороне НН автотрансформатора

РВР – 10/4000 У3	Расчетные величины
Внутренняя установка	ЗРУ

Разъединитель сдвоенного реактора и кабельной линии.

Таблица 5.12 – Расчетные и номинальные данные разъединителясдвоенного реактора и кабельной линии

РВР – 10/4000 У3	Расчетные величины
Внутренняя установка	ЗРУ

Выбор трансформаторов тока

Используя те же расчетные величины, что и для выбора выключателей, выполним расчет, выбор и проверку трансформаторов тока на стороне НН (6 кВ) в цепи присоединения сдвоенного реактора.

U_ном=6 кВ, I_раб.ут.=360,8 А.

Суммарное сопротивление внешней вторичной цепи трансформатора тока:

(5.2)

где – сопротивление контактов (принимается равным для всей цепи 0,1 Ом).

Рисунок 5.7. Схема присоединения приборов к трансформаторам тока

Таблица 5.13 – Данные приборов присоединенных к трансформаторам тока

Приборы	Тип	Нагрузка ТТ от приборов, ВА
Фаза А	Фаза С
Амперметр	ЩК 96	0,5	-
Счетчик активной энергии	Меркурий 234 ARTM	2,5	2,5
Итого			2,5

Из таблицы видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы С, тогда сопротивление приборов определяется:

Приняв длину алюминиевых соединительных проводников , сечение 4 и удельное сопротивление электрическому току ρ=0,028 Ом∙м, находим:

Расчетная вторичная нагрузка трансформаторов тока составляет:

Выбираем трансформатор тока типа ТОЛ – 10. Расчетные и номинальные данные по выбору трансформаторов тока сведены в таблицу 5.12.

Таблица 5.14 - Расчетные и номинальные данные по выбору трансформаторов тока

ТОЛ – 10	Расчетные величины
100 кА