Выбор трансформаторов собственных нужд

Состав потребителей собственных нужд (с.н.) зависит от типа подстанции, электрооборудования, мощности силовых трансформаторов.

Потребителями с.н. подстанций являются электродвигатели обдува трансформаторов, обогреватели приводов отделителей и короткозамыкателей, шкафов КРУН, а также освещение.

Мощность трансформатора с.н.:

кВА

Выбираем трансформатор ТСЗ-400/10.

табл.3.6.5.1

Номин. мощностькВА	Номин. напр., кВ	Потери, кВт	Напряжение КЗ, %	Ток ХХ, %	Схема и группа соед. обмоток
вн	Нн	ХХ	КЗ
		0,4	1,3	5,4	5,5		Y/YН-11

Для выбора выключателя трансформатора сн. рассчитаем рабочий ток:

Выбор выключателя представлен в таблице 3.6.5.2.

Табл.3.6.5.2

Расчетные величины	Каталожные данные вводного выключателя ВВЭ -10-31,5/630У3.	Условия выбора
Uуст, кВ		Uн, кВ
Iраб.max, А	53,9	Iн, А
Iп.о, кА		Iоткл.н, кА	31,5
iу, кА		iпр.с, кА
Вк.рас., кА2с	48,05	Вкн, кА2с

Выбор трансформатора тока представлен в таблице 3.6.4.3.

Табл.3.6.5.3

Расчетные величины	Каталожные данные трансформатора тока ТПЛК-10	Условия выбора
Uуст, кВ		Uн, кВ
Iраб.max, А	53,9	Iн, А
Z2, Ом	0,324	Z2ном, Ом	0,4
iу, кА		iпр.с, кА	74,5
Вк.рас., кА2с	48,05	Вкн, кА2с	210,3

Оперативный ток на подстанции

Источником постоянного оперативного тока служат аккумуляторные батареи, которые выбирают по необходимой емкости (типовому номеру), по уровню необходимого напряжения и схеме присоединения к шинам.

Типовой номер батареи (N) рассчитывается по формуле

,

где 1,05 – коэффициент запаса, учитывающий понижение энергии батареи при старении;

j=18A/N – допустимая нагрузка аварийного разряда приведенная к первому номеру аккумулятора в зависимости от температуры электролита;

I_ав=60 А – нагрузка установившегося аварийного разряда;

Принимаем типовой номер аккумулятора N=4 и выбираем аккумуляторные батареи типа СК – 4. В таблице приведены технические данные выбранной аккумуляторной батареи, где представлены основные технические характеристики и параметры.

Табл.3.6.5.4

Тип

Номинальная ёмкость, А·ч

Номинальное напряжение, В

Ток заряда, А

Режим разряда

Конечное напряжение разряда, В, при длительности разряда,ч

10ч

3ч

1ч

0,5ч

0,25ч

Ток, А

Емкость, А·ч

Ток, А

Емкость, А·ч

Ток, А

Емкость, А·ч

Ток, А

Емкость, А·ч

Ток, А

Емкость, А·ч

3-10

0,25-2

СК-4

14,4

7,2

Количество элементов (банок), присоединенных к шинам в режиме постоянного разряда определяем по формуле:

банок

где U_м=233 - напряжение на шинах;

U_пз=2,15 В - напряжение на элементе в режиме подзаряда;

В режиме дозаряда при повышенном напряжении на элементе (2,5В) к шинам присоединяется минимальное количество элементов, определяемое по формуле:

банки.

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе 1,75В, а на шинах ниже номинального (220В), максимальное количество элементов определяем по формуле:

банок.

В качестве подзарядных устройств используем выпрямительное устройство ВАЗП-380/260-40/80 на напряжение 260-380В и ток 40-80А.

3.6.6 Выбор шин

На РУВН выбираем гибкие шины типа АС.

Сечение гибких шин выбираем по нагреву рабочим током, проверяем по экономической плотности тока, по термическому действию тока к.з. и по условиям короны:

По экономической плотности тока

где S_эк– экономически целесообразное сечение шины, принимаем Sэк=150 мм²;

j=1А/мм²– экономическая плотность тока;

Шина является термически стойкой к токам к.з., если соблюдается условие

,

где S – выбранное сечение проводника, мм²;

I_к=4000 – установившийся ток к.з;

t_к=t_откл=0,06 с – время прохождения тока к.з;

С=88 – коэффициент для алюминиевых шин;

мм²

По нагреву рабочим током

147 445А

где I_{раб max}=147 А– максимальный рабочий ток шины;

I_доп=445 А– допустимый ток шины выбранного сечения;

По условиям коронирования минимальное стойкое сечение провода на напряжение 220 кВ – 240 мм². Исходя, из этого принимаем окончательно провод марки АС 240/32.

На РУСН выбираем гибкие шины типа АС.

Сечение гибких шин выбираем по нагреву рабочим током, проверяем по экономической плотности тока, по термическому действию тока к.з. и по условиям короны:

По экономической плотности тока

где S_эк– экономически целесообразное сечение шины, принимаем Sэк=1000 мм²;

j=1А/мм²– экономическая плотность тока;

Шина является термически стойкой к токам к.з., если соблюдается условие

,

где S – выбранное сечение проводника, мм²;

I_к=25000 – установившийся ток к.з;

t_к=t_откл=0,06 с – время прохождения тока к.з;

С=88 – коэффициент для алюминиевых шин;

мм²

По нагреву рабочим током

826 1180А

где I_{раб max}=826А– максимальный рабочий ток шины;

I_доп=1180 А– допустимый ток шины выбранного сечения;

Исходя, из этого принимаем окончательно провод марки АС 1000/56.

На РУНН выбираем жесткие шины прямоугольного сечения.

Предварительно принимаем алюминиевые шины сечением 120×10 мм² 2 полосы на Фазу.

По нагреву рабочим током

2140 3900 А

где I_{раб max}=2140 А– максимальный рабочий ток шины;

I_доп=3900 А– допустимый ток шины выбранного сечения;

По экономической плотности тока

где S_эк– экономически целесообразное сечение шины, принимаем Sэк=2×(120×10)=2400 мм²;

j=1 А/мм²– экономическая плотность тока;

Шина является термически стойкой к токам к.з., если соблюдается условие

,

где S – выбранное сечение проводника, мм²;

I_к=20000 А – установившийся ток к.з;

t_к=t_откл=0,07 с – время прохождения тока к.з;

С=88 – коэффициент для алюминиевых шин;

мм²

Шина динамически устойчива, если

=140 МПа допустимое напряжение в материале медной шины.

Расчетное напряжение в шине определяется

, МПа,

где W– момент сопротивления шин;

м³

– изгибающий момент;

f_рас – изгибающая сила, приходящаяся на единицу длины средней фазы, Н/м;

=0,8 м – расстояние между изоляторами вдоль шины, м;

Н/м,

где i_у=60000 А– ударный ток при к.з. на шинах;

а=0,104 м расстояние между осями смежных фаз.

- усилие, приходящееся на 1 м длинны полосы, от взаимодействия между токами полос пакета, Н/м.

Н/м

МПа

Окончательно принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения 120×10.

3.6.7. Выбор изоляторов

Для РУВН 220 кВ выбираем следующие типы изоляторов:

-подвесной изолятор с гирляндой натяжного типа ПФ6-А, с восемью изоляторами в гирлянде.

-опорный изолятор типа С4-950 I УХЛ

Для РУСН 35 кВ выбираем следующие типы изоляторов

-подвесной изолятор с гирляндой натяжного типа ПФ6-А, с пятью изоляторами в гирлянде.

Для РУНН 6 кВ выбираем проходной изолятор наружно-внутренней установки ИП-10/3150-3000УХЛ1.

Проверим изолятор по рабочему току:

2140 3150 А

Проверим изолятор по допустимой механической нагрузке. Согласно ПУЭ расчетная нагрузка на изолятор не должна превышать 60% от разрушающей нагрузки:

Расчетная нагрузка определяется:

где k_п – поправочный коэффициент на высоту шины;

Н_из =510 мм– высота изолятора;

С=20 мм – высота шины по оси изолятора.

Н

Изолятор по механической прочности подходит.

Для ЗРУ принимаем опорные изоляторы внутренней установки типа И8-80 УХЛ3.

Проверим изолятор по допустимой механической нагрузке.

Расчетная нагрузка определяется:

где k_п – поправочный коэффициент на высоту шины;

Н_из =510 мм– высота изолятора;

С=120 мм – высота шины по оси изолятора.

Н

Изолятор по механической прочности подходит.