Т – число часов использования трансформатора,

Потери электрэнергии по вариантам определяются по формулам:

 

 

2 ^· 3915780=7831560 кВт^·ч

3 ^· 6170007,7×10^-6 = 18,5100234 кВт^· ч

 

4.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗДЕРЖЕК ПО ВАРИАНТАМ. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИЗДЕРЖКИ ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ПО ФОРМУЛЕ:

 

 

где β – удельная стоимость одного киловатт часа потерянной в

трансформаторе энергии, β=10,08 к/кВт

ρ_а, ρ_ав – нормы на амортизационные отчисления.

ρ_а= 1 %

ρ_ав= 20 %

К – капитальные затраты

 

4.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СТОИМОСТИ ПО ВАРИАНТАМ

 

 

 

Более выгодным и экономичным является I вариант

ТДТН – 40000/35/6кВ

 

ВЫБОР СХЕМ РУ ПОДСТАНЦИЙ

 

5.1 ВЫБОР СХЕМ РУ – 220

 

Рассчитаем 5 питающих линий и 2 трансформатора. Всего 7 присоединений. При таком количестве присоединений согласно (4. Табл. 2.5) рекомендуются схемы с обходным и секционным выключателем. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей.

 

5.2 ВЫБОР СХЕМ РУ – 35.

 

По заданию имеется 2ЛЭП и два питающих трансформатора. Всего 4присоединений. Согласно рекомендаций (4. Табл. 2.5) принимаем схему: одна секционированная система шин.

 

5.3 ВЫБОР СХЕМ РУ – 6

 

Согласно заданию имеется 14 ЛЭП и 2 трансформатора, а также согласно (2) на подстанции должно быть два присоединения тр – ов с. н.. Всето 18 ЛЭП, согласно рекомендации (4. Табл. 2.5) принимаем схему: одна рабочая секционированная система шин.

 

5.4 ВЫБОР СХЕМ РУ С. Н.

 

Согласно рекомендации (2) напряжение РУ с.н. подстанции принимается 0,4 Кв с питанием от понижающих трансформаторов подключенных к РУНН в нашем случае 6/0,4 кВ

Для двух тр – ов на подстанции выполняется одна секционированная система шин.

Электрическая схема подстанции приведена на рис.5.1.

 

 

6 ПРАКТИЧЕСКИМ ПУТЕМ РАСЧИТАТЬ ТОКИ.

 

6.1 СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ. НА ЭТОЙ СХЕМЕ УЧИТЫВАЕТЯ ТОЛЬКО ТЕ ЭЛЕМЕНТЫ, КОТОРЫЕ ВЛИЯЮТ НА ВЕЛИЧИНУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

 

 

 

Л₁ Л₂ S_к.з. = 00 кВт

К₁ Л₁+Л₂=100кМ U_в= 220

К₂

К₃ U_с=35кВ

 

 

Рисунок 6.1 - Расчетная схема

 

6.2 ВЫБОР БАЗОВЫХ ДАННЫХ

 

 

S _б = 1000 МВ ^· А

U _б1 =230 кВ

U _б2 = 37 кВ

U _б3 = 6,3 кВ

Х_уд = 0,4 Ом/км

 

 

6.3 СОСТАВЛЯЕМ СХЕМУ ЗАМЕЩЕНИЯ

 

 

U _к.в = 0,5 ^· (U _к.вс+ U _к.вн- U _к.сн)

U _к.в = 0,5 ^· (22 +12,5 –9,5) = 12,5.

U _к.н = 0,5 ^· (U _к.сн+ U _к.вн- U _к.вс)

U _к.н = 0,5 ^· (9,5 +22 – 12,5) = 9,5.

 

U _к.с = 0,5 ^· (U _к.сн- U _к.вн+ U _к.вс)

U _к.с = 0,5 ^· (12,5 +9,5-22) = 0.

 

 

6.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ К. З. В ТОЧКЕ К₁

 

Е _С = 1 Е _С = 1

х ₁ = 0,14 х ₁₀ К₁

 

 

х ₂ = 0,765 х ₃ = 0,765

 

 

	Рисунок 6.2 - Схема замещения тока К1

 

 

6.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ К. З. В ТОЧКЕ К₁

 

 

Определяем ударный ток К.З.

 

Определяем составляющую тока К.З.

6.6 СВОРАЧИВАЕМ СХЕМУ ЗАМЕЩЕНИЯ ТОКА К.З В ТОЧКЕ К₂

Е_С = 1

 

х₁₀=0,518

х₁₁=3,643

 

К2

х₄=3,125 х₅=3,125

 

х₇=0

 

х₆=0

 

Рисунок 6.3 - Схема замещения тока К₂

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА К.З В ТОЧКЕ К₂.

ОПРЕДЕЛЯЕМ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА К.З ДЛЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

 

 

Определяем ударный ток К.З.

 

Определяем составляющую тока К.З.

где t - расчетное время вычисляется ток:

t = t_св+ 0,01 с, t_св – собственное время выключателя.

0,01 – время действия релейной защиты t = 0,05 + 0,01 = 0,06 с.

Та – постоянная времени затухания периодической составляющей тока к.з.

 

Периодическая составляющая тока к.з. от энергосистемы, поступает в место к.з. от шин неизменного напряжения через эквивалентное результирующее сопротивление х₁₁, поэтому она может быть равной

 

6.8 СВОРАЧИВАЕМ СХЕМУ ЗАМЕЩЕНИЯ В ТОЧКЕ К₃

 

х₁₂= 4,74

 

 

	Рисунок 6.4 - Схема замещения тока К3

 

6.9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА К.З В ТОЧКЕ К₂.

ОПРЕДЕЛЯЕМ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА К.З ДЛЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

 

 

Определяем ударный ток К.З.

 

Определяем составляющую тока К.З.

Периодическая составляющая тока к.з. от энергосистемы, поступает в место к.з. от шин неизменного напряжения через эквивалентное результирующее сопротивление х₁₂, поэтому она может быть принята неизменно во времени.

 

 

Таблица 6.1 Сводная таблица расчетов токов К.З.

 

Токи К.З.	I no кA	iy кA	iaτ кA	Inτ кA
К1	4,84	12,4	1,55	4,84
К2	4,282	10,74	0,3	4,282
К3	19,35	48,5	0,39	19,35

 

7 ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ,

ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПРИБОРОВ

 

7.1 ВЫБОР РАСЧЁТНОЙ СХЕМЫ

СН 35 кВ

TA3

TA1

TA2

T

I п о = 4,84 кА; iу = 12,4 кА; iаτ = 1,55 кА; I п τ = 4,84 кА; Iном = 0,068 кА; Imax = 236 кА.

Iпо = 19,35 кА; iу = 48,5 кА; iаτ =0,39 кА; Iпτ = 19,35кА; Iном = 1,35 кА; Imax =270 кА.

I п о = 4,282кА; iу = 10,74 кА; iаτ = 0,3 кА; I п τ = 4,282 кА; Iном = 0,19кА; Imax = 38кА.

Q3

Q1

Q2

НН 6 кВ

ВН 220 кВ

Расчётная схема для выбора аппаратуры и токоведущих частей представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Расчётная схема

 

На расчётной схеме указаны необходимые для расчёта параметры, а именно: токи короткого замыкания, номинальные токи трансформаторов с трёх сторон, которые определяются по формуле:

 

 

где S_ном – номинальная мощность трансформатора,

установленного на подстанции, МВА;

U_ном – номинальное напряжение обмотки трансформатора

(см. табл. 2.10).

 

Максимальный ток нагрузки с каждой стороны, необходимый для выбора аппаратуры определяется по формулам:

 

I_{max 110} = 2 ∙ I_{ном 220} = 0,069∙2∙1000 =136 кА;

I_{max 35} = 2 ∙ I_{ном 35} = 2 ∙ 0,19∙1000 =38 кА;

I_{max 10} = 2 ∙ I_{ном 6} = 2 ∙ 1,35∙1000 =270 кА.

 

7.2 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Согласно НТП на ОРУ-220 кВ должны устанавливаться по возможности маломасляные выключатели.

 

7.2.1 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ПО ОРУ- 220 КВ.

 

1) по номинальному напряжению:

 

U_уст ≤ U_ном;

Номинальные данные берем из каталога и условно принимаем выключатель типа: ВМТ-220Б- 20/1000УХЛ1

220 кВ = 220 кВ.

 

2) по периодической составляющей тока КЗ:

 

I _{п τ} ≤ I_{отк.ном};

4,84 кА ‹ 20 кА.

 

3) по номинальному току:

 

I_max ≤ I_ном;

136 А ‹ 1000А

4) по апериодической составляющей тока КЗ:

 

i_а.τ ≤ i_а.ном;

1,555 кА ‹25кА.

 

5) по динамической стойкости:

 

I _{п о} ≤ I_{пред.сквозн};

4,84 кА ‹20 кА.

 

6) по динамической стойкости

 

i_у ≤ i_{пред.сквозн};

12,4кА ≤ 52кА.

 

7) по термической стойкости:

 

В_к ≤ I_­тер² ∙ t_тер;

4,21 ‹ 1200 кА²∙с.

 

В_к = I _{п о}² (t_отк + T_а) = 4,84²∙ (0,05+ 0,13) = 4,21А²∙с;

25,9 ≤ 1875

 

На ОРУ-110В выбираем масляный выключатель типа:

ВМТ-220Б- 20/1000УХЛ1

Выбор выключателей на СН-35 кВ и НН-6 кВ производим аналогично пункту 7.2.1 и заносим в таблицу 7.1.

 

7.3 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

 

 

7.3.1 Выбор разъединителей на ВН-220 кВ.

РНДЗ – 1 – 220/3200У1

 

1) по номинальному напряжению

 

U_уст ≤ U_ном;

220 кВ = 220 кВ.

 

2) по номинальному току:

 

I_max ≤ I_ном;

136 кА ‹ 1000А.

 

 

3) по динамической стойкости

i_у ≤ i_{пред.сквозн};

12,4 кА ‹ 100 кА.

 

4) по термической стойкости:

 

В_к ≤ I_­тер² ∙ t_тер;

4,21 ‹ 4800 кА²∙с.

 

В_к = I _{п о}² (t_отк + T_а) = 4,84² ∙ (0,05 + 0,13) = 4,21 кА²∙с;

 

На ОРУ-110 кВ выбираем разъединитель типа:

РНДЗ – 1 – 220/3200У1

Выбор разъединителей на СН-35кВ и НН-10 кВ производим аналогично пункту 7.3.1 и заносим в таблицу 7.1.

№ п/п	Условия выбора отключающего аппарата	Сторона трансформатора на 110 кВ	Сторона трансформатора на 35 кВ	Сторона трансформатора на 10 кВ
Наименование вариантов	Условие	Расчетные параметры	Каталожные параметры	Расчетные параметры	Каталожные параметры	Расчетные параметры	Каталожные параметры
Выключатель типа ВМТ-220Б-20/1000	Разъединитель типа РНДЗ-1-220/3200У1	Выключатель типа ВМК-35Б/1000У1	Разъединитель типа РНДЗ-1-35/1000	Выключатель типа ВМПЭ -6/1000	Разъединитель
	По номинальному напряжению	Uуст ≤ Uном									–
	По номинальному току	Imax ≤ Iном									–
	По периодической составляющей тока КЗ	I п о ≤ Iпс	4,84		–	4,171		–	23,7	31,5	–
	По апериодической составляющей тока КЗ	iаτ ≤ iтерм	0,155		–	0,294		–	24,75	31,5	–
	По полному току КЗ	inτ ≤ iон	-	--	–	-		–	-	-	–
	По динамическому току	I п о ≤ Iдин	4,84		–	4,171		–	23,7	31,5	–
	По динамической стойкости	Iу ≤ iдин	12,4			9,484			59,48		–
	По термической стойкости	Вн≤ I2терм∙tтерм	4,21			1,79			53,36		–

 

 

Таблица 7.1 Выбор выключателей и разъединителей.

7.4 ВЫБОР ЖЕСТКИХ ШИН НА РУВН – 220 Кв. Условно выбираем провод марки: АС – 240/32

После выбора сечения провода производим проверку сечения по нагреву (по допустимому току):

 

I_max ≤ I_доп,

 

По справочнику [ 3, табл. 7,35 ] принимаем I_доп = 265 А и получаем, что

136≤ 265 А

 

На термическое действие токов КЗ, согласно ПУЭ, провода ОРУ напряжением 35 кВ и выше не проверяются.

На электродинамическое действие тока КЗ гибкие шины не проверяем, т.к. I_к⁽³⁾ ‹ 20 кА.

7.4.1 Проверяем шины по условию короны.

Разряд в виде короны возникает при максимальном значении начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см,

 

 

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности

провода (для многопроволочных проводов m = 0,82);

r_о – радиус провода, см.

 

 

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщеплённого провода определяется по выражению:

 

 

 

где U – линейное напряжение, кВ;

D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами

фаз, см.

 

D_ср = 1,26 × 20 = 252

 

где D – расстояние между соседними фазами, см. По [2, табл. 6,1]

принимаем D_ср = 126 см.

 

 

Провод не будет коронировать, если выполняется условие,

 

1,07Е £ 0,9Е_о;

27,7см ‹ 28,8см.

 

7.5 ВЫБОР ГИБКИХ ШИН НА РУСН – 35 кВ

 

Условно выбираем провод марки: АС – 120/19.

После выбора сечения провода производим проверку сечения по нагреву (по допустимому току):

 

I_max ≤ I_доп,

 

По справочнику [ 3, табл. 7,35 ] принимаем I_доп = 390 А и получаем, что

 

38А ‹ 265.

На термическое действие токов КЗ, согласно ПУЭ, провода ОРУ напряжением 35 кВ и выше не проверяются.

На электродинамическое действие тока КЗ гибкие шины не проверяем, т.к. I_к⁽³⁾ ‹ 20 кА.

7.5.1 Проверяем шины по условию короны.

Разряд в виде короны возникает при максимальном значении начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см,

 

 

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость

поверхности провода (для многопроволочных

проводов m = 0,82);

r_о – радиус провода, см.

 

 

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщеплённого провода определяется по выражению:

 

где U – линейное напряжение, кВ;

D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

 

D_ср = 1,26D,

 

где D – расстояние между соседними фазами, см. По [ 2, табл. 6,1 ] принимаем D = 100 см.

 

 

Провод не будет коронировать, если выполняется условие,

 

1,07Е £ 0,9Е_о;

18,1см ‹ 31см.

 

7.6 ВЫБОР ЖЕСТКОЙ ОШИНОВКИ НА РУНН – 6 кВ

Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току, т. к. шинный мост, соединяющий трансформатор с РУНН, небольшой длины и находится в пределах подстанции. Принимаем двух полосные шины.

По допустимому току по условию:

 

I_max ≤ I_доп,

238 ≤ 1350

2(60*6) мм²

проверим выбранные шины на термическое действие токов к.з.:

 

Проверяем шины на ме6ханическую прочность:

Определяем пролет 1 при условии, что частота собственных колебаний будет более 200 Гц:

 

откуда

Если шины расположены на ребро, а полосы в пакете жестко связаны между собой, то b=0,6; h=6.

J 0,72b³h = 0,72 × 0,6³ ×6 = 0,933

 

Если шины на изоляторах расположены плашмя, то

 

Этот вариант расположения шин на изоляторах позволяет увеличить длину пролета до 1,1м, т.е. дает значительную экономию изоляторов. Принимаем расположение пакета шин плашмя; пролет 1,1м расстояние между фазами а=0,5м.

Определяем расстояние между прокладками:

 

Механическая система два полосы – изоляторы должна иметь a_n произошло резкого увеличения усилия в результате механического резонанса. Исходя из этого величина l_n выбирается еще по одному условию:

 

где a_n – расстояние между осями полос,

a_n =2b= 2×0,6=1,2см

I_n – момент инерции полосы

К_ф – коэффициент формы, К_ф =0,4

M_n – масса полосы на единицу длины кг/м;

Е – модуль упругости материала шин, Е = 7×10¹⁰;

Масса полосы M_n на 1м определяется по справочнику или по сечению g, плотности материала шин (для алюминия 2,7×10^-7кг/см³) и длине.

M_n = 2,7×10^-3×6×0,6×100 = 0,972 кг/м

l_n=1,402

l_n = 0,39

Принимаем меньшее значение l_n = 0,39, тогда число прокладок в пролете равно:

 

Принимаем n=2;

При двух прокладках в пролете расчетный пролет:

Определим силу взаимодействия между полосам:

 

 

где b=0,006м;

Напряжение в материале полос:

 

 

где W_n – момент сопротивления одной полосы,

l_n – расстояние между прокладками, м.

d_n=0,1

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз:

 

где W_ф – момент сопротивления шин относительно оси, перпендикулярной действию усилия:

 

d_ф = 0,002

Шины механически прочны, если

d_расч £d_доп

13,68 £ 75

 

Где t_расч - расчетное механическое напряжение в материале шин:

d_расч =d_{ф +} d_n = 0,021+0,0000336=13,77

 

d_{д оп} – допустимое механическое напряжение в материале шин,

d_доп = 75.

 

Таким образом, шины механически прочны.

 

 

Рисунок 7.1 – Эскиз расположения двух полосных шин.

 

7.7 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА НА РУВН – 110 кВ

Трансформаторы тока выбираем по:

1) напряжению установки:

 

U_уст ≤ U_ном;

220 кВ = 220 кВ.

 

2) по номинальному току:

 

I_max ≤ I_ном,

 

где I_max – ток максимального режима;

I_ном – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока

136 А ‹ 220 кА

 

Т.к. на ВН установлены выключатели типа МКП, то устанавливаем трансформаторы тока типа:

ТФУМ –220А.

3) По электродинамической стойкости

і уд ≤ і дин

12,4 ≤ 25

 

4) По термической стойкости:

 

В_к ≤ I_­тер² ∙ t_тер,

 

где В_к – тепловой импульс по расчёту;

I_тер – ток термической стойкости;

t_тер – время термической стойкости по каталогу.

 

4,21‹ 288 кА² ∙ с.

 

5) вторичной нагрузке

 

z₂ ≤ z_2ном,

 

где z₂ – допустимая нагрузка трансформатора тока;

z_2ном – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, z_2ном = 0,8 Ом.