Расчёт максимальных и ударных токов короткого замыкания               распределительных устройств

Трехфазный ток короткого замыкания определяется по формуле:

 

Ударный ток рассчитывается как:

 – ударный коэффициент

Согласно ГОСТ 27514-87 в тех случаях, когда Хэк/Rэк 5, ударный коэффициент допустимо определять по формуле:

Ta - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ

При КЗ на присоединении высшего напряжения подстанции Ta1 = 0,04 (РУ-230 кВ)

При КЗ на присоединении среднего напряжения подстанции Ta2 = 0,03 (РУ-38,5 кВ)

При КЗ на присоединении низшего напряжения подстанции Ta3 = 0,02 (РУ-27,5 кВ)

Получаем для каждой точки КЗ:

Мощность короткого замыкания находим по формуле:

Таблица 7 – Результаты расчета токов КЗ

Точка КЗ	, кВ	, Ом		, кА	, кА	, МВА
K1	230	42,901	1,779	3,095	7,786	1233,065
K2	38,5	5,360	1,717	4,147	10,067	276,542
K3	27,5	65,553	1,607	0,242	0,550	11,536

Расчет максимальных рабочих токов

Расчетная схема

Рис. 14. Расчетная схема для определения максимальных рабочих токов

Расчет максимальных рабочих токов распределительных устройств

Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции производится на основании номинальных параметров оборудования по следующим формулам:

Максимальный рабочий ток для ввода РУ, А:

 А

= 1,4 - 1,5 - коэффициент перегрузки трансформатора;

– номинальная мощность трансформатора, кВА;

– номинальное напряжение ступени, кВ.

Максимальный рабочий ток для сборных шин переменного тока, А:

 А

= 0,5 - 0,7 - коэффициент распределения нагрузки по сборным шинам;

Максимальный рабочий ток для фидеров районной нагрузки, А:

- номинальная мощность нагрузки фидеров РУ-10 кВ, кВА.

Принимаем К_пер = 1,5 и К_рн = 0,7. Получим следующие результаты:

Для вводов РУ:

Для сборных шин:

Для фидеров:

Таблица 8 – Результаты расчёта максимальных рабочих токов

Наименование проводника	, А
Ввод РУ-220 кВ	150,613
Ввод РУ-38,5 кВ	899,767
Сборные шины РУ-38,5 кВ	629,837
Фидер РУ-38,5 кВ	56,235
Ввод РУ-27,5 кВ	1259,673
Сборные шины РУ-27,5 кВ	881,771
Фидер РУ-27,5 кВ	31,492

Выбор основного оборудования подстанции

Для проверки электрических аппаратов и токоведущих частей по термической устойчивости в режиме КЗ необходимо проверить величину теплового импульса для всех РУ по формуле:

 – периодическая составляющая тока КЗ, А

 – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с

 – время протекания тока КЗ, с

Принимаем t_К = 3 с, так как для оборудования в паспорте указывается ток термической стойкости именно для такого промежутка времени.

Получаем:

Выбор выключателей

Выбираем элегазовый выключатель ВГУ–220 50/3150 У3 производства ОАО "Нижнетуринский электроаппаратный завод". Предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц для закрытых распределительных устройств напряжением 220 кВ. Выключатель имеет пополюсное управление встроенным электромагнитным приводом.

Таблица – 9 Технические характеристики выключателя ВГУ–220 У3

Выключатель, ВГУ–220 50/3150 У3	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток выключателя, А	Номинальный ток отключения, кА	Предельный сквозной ток, кА	Ток термической стойкости, кА	Время включения, с,
	220	3150	50	127	50	не более - 0,12

1. По напряжению:

 - номинальное напряжение, кВ

 - рабочее напряжение РУ, кВ.

2. По длительно допустимому току:

 А

 - номинальный ток выключателя, А

 - максимальный рабочий ток присоединения (установка выключателя), А

3. По отключающей способности:

 А

 - номинальный ток отключения, кА

- максимальный ток короткого замыкания, кА

4. По электродинамической стойкости:

4.1. По предельному периодическому току

 А

 - предельный сквозной ток, кА

- максимальный ток короткого замыкания, кА

4.2. По ударному току, кА:

5. По термической стойкости:

 кА

 - предельный ток термической стойкости, кА

- время прохождения тока термической стойкости, с

- тепловой импульс тока к.з.,

Рис. 15. Выключатель элегазовый ВГУ–220 50/3150 У3

1. Модуль дугогасительный

2. Колонка опорная

3. Шкаф управления с приводом

4. Шкаф распределительный

5. Конденсаторы (емкостные делители)

Таблица 10 – Результаты выбора выключателей

Наименование места установки	Тип разъединителя	Номинальный ток выключателя, А	Ток термической стойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Время включения, с,	Производитель
РУ-220 кВ	ВГУ-220 У3	3150	50	127	не более - 0,12	ООО "ЭЛЕКОМ"
РУ-38,5 кВ	VXC - 6325/35-200	2500	25	95	не более - 0,3	Schneider Electric
РУ-27,5 кВ	ВБЦО-27,5	1600	25	63	не более - 0,6	ООО "ЭЛЕКОМ"

Выбор разъединителей

Рис. 16. Разъединитель РГНП-220/1000 УХЛ1

Таблица – 11 Технические характеристики разъединителя РГНП-220/1000 УХЛ1

Наименование и тип изделия	Ток термической стойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип
РГНП-220/1000 УХЛ1	40	100	448	ПД-14УХЛ1

РГНП-220/2000 УХЛ1

Р – разъединитель
Г – горизонтально-поворотный тип

Н – уровень изоляции по ГОСТ 1516.3-96
П – с полимерной изоляцией

Количество заземлителей – 1

220 — номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток - 2000, А
УХЛ – климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69
Категория размещения по ГОСТ 15150-69 (2 – для разъединителей РГ-В-35 вертикальной установки; 1 – для всех остальных разъединителей)

Преимущества

· Контактные поверхности покрыты гальваническим оловом и серебром

· Элементы конструкции, выполненные из черного металла, имеют стойкие антикоррозийные покрытия горячим и термодиффузионным цинком

· В основаниях поворотных колонок и скользящем контакте главного токоведущего контура применены закрытые подшипники с заложенной в них долговременной смазкой, не требующие обслуживания в течение всего срока службы

· Надежность контактной системы (в конструкции отсутствуют гибкие связи, применен скользящий контакт)

· Разъединители работоспособны при гололеде до 20 мм, тогда как разъединители РДЗ допускают оперирование при толщине корки льда до 10 мм.

· Отсутствие межколонковой тяги.

ПД-14УХЛ1

Разъединители комплектуются полимерными или высоко прочными фарфоровыми изоляторами.Управление главными контактными ножами разъединителей и заземлителями может осуществляться как электродвигательными приводами ПД-14УХЛ1, так и ручными приводами ПРГ-5УХЛ1. Приводы ПРГ-5УХЛ1 комплектуются переключающими устройствами типа ПУ на базе герконов, а приводы ПД-14УХЛ1 — блоком коммутации на базе микро выключателей.

Таблица 12 – Результаты выбора разъединителей

Наименование места установки	Тип разъединителя	Ток термостойкости, кА	Сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип	Производитель
РУ-220 кВ	РГНП-220/2000 УХЛ1	40	100	448	ПД-14УХЛ1	ООО "ЭНЕРГОСЕТЬ"
РУ-38,5 кВ	РРЗ 2-35/2000 УЗ	40	100	80	гл.нож – ПД-14УХЛ1 зазем. –ПД-14УХЛ1	ООО "ЭНЕРГОСЕТЬ"
РУ-27,5 кВ	РНДЖ-27,5/1600	25	65	49	ПД-14УХЛ1	ООО «ТЕСЛА»