Расчёт токов в элементах сети определяется по следующей формуле
В таблице 6 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 220 кВ.
Таблица 6 – Рабочие токи подстанции на стороне 220 кВ
Элемент схемы
| Значение тока, А
|
W1
| 116
|
W2
| 116
|
QF1
| 116
|
QF2
| 116
|
QS1
| 116
|
QS2
| 116
|
QS3
| 116
|
QS4
| 116
|
QS5
| 116
|
QS6
| 116
|
В таблице 7 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 35 кВ.
Таблица 7 – Рабочие токи подстанции на стороне 35 кВ
Элемент схемы
| Значение тока, А
|
W1
| 378
|
W2
| 378
|
W3
| 242
|
W4
| 242
|
QF1
| 378
|
QF2
| 143
|
QF3
| 242
|
QF4
| 378
|
QF5
| 143
|
QF6
| 242
|
QF7
| 763
|
QF8
| 763
|
QB1
| 763
|
FU1
| 8
|
FU2
| 8
|
В таблице 8 представлены расчёты рабочих токов в элементах схемы подстанциина стороне 10 кВ.
Таблица 8 – Рабочие токи подстанции на стороне 10 кВ
Элемент схемы
| Значение тока, А
|
QF1
| 500
|
QF2
| 500
|
QF7
| 500
|
QF8
| 500
|
QB1
| 500
|
Выбор сечения и марки проводов ВЛЭП 220 кВ
Сечение провода выбирается по условию нагрева в послеаварийном режиме (когда одна из ВЛ отключена), по экономической плотности тока и по условиям короны.
По условию нагрева: определяется по следующему выражению
I дд – длительно допустимый ток линии.
Согласно табл. 1.3.29 [4] выбираем провод марки АС 50/8 с длительно допустимым током I дд =210 А.
По экономической плотности тока: определяется по следующему выражению
jэк – экономическая плотность тока. Согласно таблицы 1.3.36 [4] примем равной 1,1 А/мм2, тогда
Согласно табл. 1.3.29 [4] выбираем провод марки АС 95/16 с длительно допустимым током I дд =330 А.
По условию короны: минимальный диаметр провода 110 кВ по условию короны равен 11,4 (АС 70/11).
По условию механической прочности: согласно табл. 2.5.5 [4] минимально допустимое сечение проводов по условиям механической прочности для одноцепных ВЛ составляет 70 мм2.
Исходя из вышеуказанных условий, выбираем провод марки АС 95/16.
Выбор электротехнического оборудования для РУ 220 кВ
Выбор выключателей
В качестве QF1 и QF2 выберем элегазовые колонковые выключатели фирмы ABB серии LTB 145D1/B/. В таблице 9 представлены технические характеристики выключателя.
Таблица 9 - Технические характеристики выключателя
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Число разрывов на полюс
| -
| 1
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 220
|
Наибольшее рабочее напряжение
| кВ
| 252
|
Номинальный ток
| А
| 3150
|
Номинальный ток отключения
| кА
| 40
|
Нормальный ток включения
| кА
| 104
|
Длительность сквозного тока КЗ
| с
| 3
|
Собственное время включения
| мс
| <40
|
Собственное время отключения
| мс
| <25
|
Полное время отключения
| мс
| 40
|
Бестоковая пауза при АПВ
| мс
| 300
|
Выбор разъединителей
В качестве QS1-QS6 выберем разъединители серии РГН-220/1000 УХЛ1 (разъединитель горизонтально-поворотного типа с нормальным уровнем изоляции) ООО СОМЭКС (г.Великие Луки). В таблице 10 представлены технические характеристики разъединителя.
Таблица 10 - Технические характеристики разъединителя
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 220
|
Номинальный ток
| А
| 1000
|
Ток электродинамической стойкости
| кА
| 80
|
Ток термической стойкости
| кА
| 31,5
|
Время протекания кратковременно выдерживаемого тока
| с
| 3
|
Максимальный ток отключения
| А
| 1,5
|
Максимальный индуктивный ток отключения
| А
| 4
|
Выбор электротехнического оборудования для РУ 35 кВ
Выбор выключателей
В качестве QF1-QF12 выберем выкатные тележки с вакуумными выключателями ВБУ-35. В таблице 11 приведены технические характеристики ВБУ-35.
Таблица 11 - Технические характеристики выключателя
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Тип выключателя
| -
| ВБУЭ(П)З-10-20/1000
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 10
|
Наибольшее напряжение
| кВ
| 12
|
Номинальный ток
| А
| 1000
|
Номинальный ток отключения
| кА
| 20
|
В качестве QB1 выберем выкатную тележку с вакуумным выключателем ВБУ-10. В таблице 12 приведены технические характеристики ВБУ-10.
Таблица 12 - Технические характеристики выключателя
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Применяемый тип выключателя
| -
| ВБУЭ(П)З-10-20/1600
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 10
|
Наибольшее напряжение
| кВ
| 12
|
Номинальный ток
| А
| 1600
|
Номинальный ток отключения
| кА
| 20
|
В качестве QF13-QF14 выберем КРУ из шкафов типа К-02-4 101 В-10,0-31,5/2000 ХЛ1 ЗАО «Электросила».
Шкаф КРУ с вакуумным выключателем со схемой главных цепей 101(рисунок 6), классом напряжения 10 кВ, номинальным током 2000 А и номинальным током отключения выключателя 31,5 кА, климатического исполнения ХЛ1.
В отсеке ввода (вывода) находятся трансформаторы тока, верхние неподвижные контакты, линейные шины, заземляющий разъединитель.
В отсеке сборных шин находятся нижние неподвижные контакты и алюминиевые или медные шины, закреплённые на опорных изоляторах.
Рисунок 6 - Схема главных цепей КРУ
В таблице 13 представлены технические характеристики КРУ К-02-4.
Таблица 13 - Технические характеристики КРУ К-02-4
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 10
|
Наибольшее рабочее напряжение
| кВ
| 12
|
Номинальный ток главных цепей шкафов КРУ
| А
| 2000
|
Номинальный ток сборных шин
| А
| 2000
|
Номинальный ток отключения
| кА
| 31,5
|
Ток термической стойкости(3 с)
| кА
| 31,5
|
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей шкафов КРУ
| кА
| 81
|
Выбор предохранителей
В качестве FU1 и FU2 выберем предохранители серии ПКТ 101-10-8-12,5 У3. В таблице 14 представлены технические характеристики предохранителя серии ПКТ.
Таблица 14 - Технические характеристики ПКТ 101-10-8-12,5
Параметр
| Единица измерения
| Данные
|
Номинальное напряжение
| кВ
| 10
|
Номинальный ток
| А
| 8
|
Номинальный ток отключения
| кА
| 12,5
|
Проверка выключателей
Проверка выключателей производится по следующим критериям:
1. Номинальное напряжение сети, в которой устанавливается выключатель
2. Расчётный ток продолжительного режима цепи, в которой устанавливается выключатель
3. Начальный периодический сверхпереходной ток трёхфазного КЗ
4. Ударный ток КЗ в цепи, где устанавливается выключатель
5. Интеграл Джоуля тока КЗ, характеризующий количество теплоты, кА2*с, выделяющейся в аппарате за время короткого замыкания
В таблице 15 представлены проверочные данные для выключателей 220 кВ.
Таблица 15 - Сводная таблица по проверке выключателей РУ 110 кВ
В таблице 16 представлены проверочные данныедля выключателей 10 кВ.
Таблица 16 - Сводная таблица по проверке выключателей РУ 10 кВ
Проверка разъединителей
В таблице 17 представлены проверочные данные для разъединителей 110 кВ.
Таблица 17 - Сводная таблица по проверке разъединителей РУ 110 кВ
Проверка предохранителей
В таблице 18 представлены проверочные данные для предохранителей 10 кВ.
Таблица 18 - Сводная таблица по проверке предохранителей РУ 10 кВ
𝑘н – коэффициент надёжности для отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора (𝑘н=1,5-2 при Sтр.ном>160 кВ*А).
5. З
ащита и автоматика
В энергосистемах на электрооборудовании подстанций и электрических сетях за счёт внешних (ветер, дождь, наледь) и внутренних условий (старение и разрушение изоляции, неправильные действия персонала и т.д.) могут возникнуть режимы, на которые электроустановки не рассчитаны. К ним относятся повреждение и ненормальные режимы.
Повреждения в основном ведут к коротким замыканиям, которые сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.
Кроме этого к основным видам ненормальных режимов относятся перегрузки. В этом случае в перегруженном элементе возникают токи, превосходящие длительно допустимые для его значения. При достаточно большом времени существования этих токов температура токовых частей недопустимо повышается, а их изоляция ускоренно изнашивается или разрушается.
В большинстве случаев аварии или их развитие могут быть ликвидированы быстрым отключением повреждённого участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, действующих на отключение выключателей и получивших название релейная защита.
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надёжная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникающие повреждения и ненормальные режимы.
Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения короткого замыкания и быстрое автоматическое отключение с помощью выключателей повреждённого оборудования или участка сети от остальной неповреждённой части электрической установки или сети.
Вторым дополнительным назначением релейной защиты является выявление нарушений ненормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.
Релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей.
К основным устройствам такой автоматики относятся:
- автоматика повторного включения
- автоматика включения резервных источников питания и оборудования
- автоматика частотной разгрузки.
Согласно п. 3.2.51 [4] для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
1) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
2) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединённых к сети с глохозаземлённой нейтралью;
3) витковых замыканий в обмотках;
4) понижения уровня масла.
Согласно п. 3.2.91 [4] для линий 10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.
Согласно п. 3.2.106 [4] для линий 110 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.