Выбор трансформаторов собственных нужд ППС

 

Выбранное ранее оборудование на подстанции требует собственного электроснабжения для нормального функционирования станции. Основными потребителями электроэнергии на подстанциях 35-220 кВ являются: система охлаждения трансформаторов (автотрансформаторов), устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), устройства электроподогрева помещений аккумуляторных батарей, выключателей, разъединителей и их приводов, ресиверов, КРУН, различных шкафов наружной установки, наружное освещение территории станции и оперативные цепи. Для облегчения расчетов ориентировочно примем мощность трансформаторов собственных нужд равной 10% от мощности силовых трансформаторов: . Выбираем трансформатор типа ТМ-40/10 У1 и устанавливаем на ПС на каждую линию низшего напряжения.

 

ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

Для стороны 110 кВ

 

Для стороны 110 кВ выбираем гибкий токопровод по рабочему и максимальному рабочему току на данной стороне, рассчитанных по формулам 10 и 11 и равных  и .

Определяем экономическое сечение токоведущих частей гибкого токопровода:

,                                                                                         (19)

где j_эк – экономическая плотность тока, для данного присоединения j_эк=1 .

.

Выбираем гибкий провод марки АС 120/19 (I_доп =390А > I_рmax = 146,8A).

Проверку на термическое действие тока КЗ не производим, так как линия выполнена голым проводом на открытом воздухе.

Проверку по условиям коронирования не производим, так как по ПУЭ для 110 кВ этому условию удовлетворяют все провода сечением 70 мм².

 

Для стороны 10 кВ

 

В качестве токоведущих частей от трансформатора до сборных шин на стороне 10 кВ выбираем трубные алюминиевые шины. Рабочий и максимальный рабочие токи для стороны 10 кВ равны:  и

По формуле 21 определяем экономическое сечение:

.

Выбираем трубные алюминиевые шины диаметром 8/100 мм, I_доп = 1690 А. При этом сечение алюминиевых проводов:

Выполняем проверку:

.

Выбираем сборные однополосные алюминиевые шины размером 80х6мм² (I’_доп = 2070 А > I_рmax = 1617 А).

Определяем длительный допустимый ток для шин:

,                                                                      (20)

где  – длительно допустимый ток для одной полосы при температуре шины 70°C, температуре воздуха 25°C и расположении шин вертикально;

К₁ – поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (k1=0,95);

K₂ – коэффициент длительного допустимого тока для многополосных шин;

K₃ – поправочный коэффициент при температуре воздуха,

А.

Минимально допустимое сечение шин по термической устойчивости к токам короткого замыкания определяется:

,                                                                      (21)

где α – термический коэффициент (для алюминиевых шин равный 11);

t _п– приведенное время, с.

.

Выбираем кабель на напряжение 10 кВ по количеству отходящих фидеров:

, выбираем сечение 150 мм².

Выбираем проходные изоляторы ОФ-10-375 (U_ном = 10 кВ, U_им=80кВ). Проверяем опорные изоляторы на механическую прочность.

Максимальная сила, действующая на изгиб, для опорных изоляторов

Допустимая нагрузка на головку изолятора составляет 60% усилия, разрушающего изолятора:

где       F _разр– разрушающая максимальная нагрузка на изгиб, кН.

Выбор изоляторов. Выбираем опорные изоляторы ИО-10-20УЗ:

                                                                   (22)

где       F_разр – 20 кН;

       Н_из – 134 мм;

      k_h – 1,61.

 

Проходные изоляторы по току I_max выбираем типа ИП-10/5000-42,50У2, F_разр=42,5 кН:

Расчетное напряжение в шине на изгиб определяется по формуле:

 ,                                                                                                (23)

где      F – сила взаимодействия между шинами разных фаз, Н;

      l – расстояние между опорными изоляторами (1-1,5 м);

  ;

где  i_у – ударный ток короткого замыкания;

       а – расстояние между фазами.

;

где     b – ширина шины, см;

      h – высота шины, см.

Расчетное напряжение в шине на изгиб:

.

Шины механически прочны, если выдерживается условие:

.

Для более реальной и полной оценки принятого сечения шин и их расположения учитываем дополнительную механическую нагрузку, появляющуюся в результате возникновения механического резонанса в ошиновке при определенных размерах выполнения ее.

Появление механического резонанса может привести к значительному превышению напряжения на шинах сверх допускаемого, в результате чего при коротких замыканиях может произойти разрушение шин и изоляторов.

Расчетная частота собственных колебаний для алюминиевых шин определяется по формуле:

,                                            (24)

где b – сторона поперечного сечения шины, параллельная направлению колебаний.

Частоты собственных колебаний (ƒсрасч) отличается от критических частот 50 и 100 Гц, и, следовательно, собственные колебания почти не влияют на увеличение напряжения.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Было получено задание – спроектировать понизительную подстанцию 110/10 кВ, которая будет отвечать всем параметрам качества электропередачи для потребителей I, II и III категории. Подстанция питается от двух параллельно соединенных генераторов на расстоянии 100 км и одного генератора на расстоянии 120 км.

В ходе выполнения поставленной задачи был произведен расчет графиков нагрузок, на основе которого были выбраны 2 силовых трансформатора ТДН-40000/110. Были рассчитаны токи короткого замыкания в расчетных точках на стороне высокого и низкого напряжения подстанции, по которым в дальнейшем проводилась проверка оборудования. На основе выбора главной схемы электрических соединений подстанции, а именно блочной схемы с одной перемычкаой и выключателями на каждой линии сторон высшего и низшего напряжения, проводился выбор основного оборудования подстанции. На стороне 110 кВ были выбраны выключатели ВГТ-110III-40/2000 У1, разъединители РГП з2-I-110/1250-УХЛ1, ограничители перенапряжения ОПН-П1-110/73/10/3 УХЛ1, а также установлены трансформаторы тока ТОМ-110III. На стороне 10 кВ были выбраны выключатели ВБЭ-10-20/4000 УХЛ2, ограничители перенапряжения ОПН-1-10/12,7, а также установлены трансформаторы собственных нужд ТМ-40/10, трансформаторы тока ТОЛ-10-Т3 и трансформаторы напряжения НОЛ.08-10УI2. Для контроля и учета передаваемой электроэнергии на подстанции установлены контрольно-измерительные приборы: амперметры Э-377, вольтметры Э-335, ваттметры Д-335, счетчики активной и реактивной энергии И-674. Для предотвращения выхода из строя трансформаторов тока и напряжения на них установлены предохранители ПКТ-101-10-2А-8-У1.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Типовые схемы принципиальные электрические распределительных устройств напряжением 6-750 кВ подстанций и указания по их применению (№ 14198 тм - т. 1). М.: Энергосетьпроект, 1993. 75 с.

2. Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1985. 220 с.

3. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов. Под ред. В.М. Блок. М.: Высшая школа, 1990. 388 с.

4. Хусаинов И.М. Примеры расчетов электрических сетей: Учебное пособие для студентов специальности 100400 и направления 551700. Саратов: СГТУ, 1998. 94 с

5. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) -Спб.: Изд-во ДЕАН, 2002, 928 с.

6. Электрическая часть станций и подстанций/ Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования/ И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев. М.: Энергоатомиздат, 1989. 608 с.

7. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Т.1. Электро-снабжение/ Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. 586 с.

8. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Официальное издание. М.: Инфор-мэлектро, 1994.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

 

Графическая часть

 

1 Схема в разрезе 2 Однолинейная схема

28 29