Электроснабжение машиностроительного предприятия. Реконструкция распредустройства

Выкатные КРУ рекомендуется применять для наиболее ответственных электроустановок с большим числом камер (15-20), где требуется быстрая замена выключателя. Для ремонта и ревизии выключателя его выкатывают с помо-щью тележки, на которой он установлен, и заменяют другим.

Для открытой установки вне помещения выпускают комплектные распределительные устройства серии КРУН. Шкафы этих устройств имеют уплотнения, обеспечивающие защиту аппаратуры от загрязнений, однако они не предна-значены для работы в среде, опасной в отношении пожара и взрыва, а также в среде с химически активными газами, токопроводящей пылью и влажностью воздуха более 80 %. КРУН выполняют со стационарной установкой выключателя или с выключателем выкатного исполнения. Так же, как КРУ, они разработаны для схемы с одной системой шин.

Простое исполнение и невысокая стоимость камер КСО создают им преимущества по сравнению с более дорогими камерами серии КРУ. Поэтому их целесообразно применять на подстанциях небольшой и средней мощности.

В задание на проектирование входит реконструкция распредустройства КСО, следовательно, работа будет вестись в направлении замены камер КСО.

Магистральная схема питания в нашем случае невыгодна по соображениям надежности. Двойные сквозные магистрали использовать в данном случае также нецелесообразно, так как при отключении головного выключателя вторая магистраль теряет питание, приходится переходить на работу с одной магистралью. Учитывая большую мощность трансформаторов, данный переход может привести к аварийной ситуации (к одной магистрали можно подключить 2-3 трансформатора мощностью 1600 кВА).

Итак, окончательный выбор сводится к использованию радиальной схемы с 3 КТП и РУ-6 кВ с камерами КСО.

Фактически при выборе трансформаторов пришлось руководствоваться удельной нагрузкой предприятия, но в данных условиях это является наиболее целесообразным шагом. Поэтому выбор мощности трансформаторов КТП 1600 кВА является на этапе учебного проектирования оптимальным вариантом.

1.7. Выбор токоведущих частей и расчет токов короткого замыкания

Выбор кабелей от ЗРУ подстанции до проектируемого распределительного устройства 6 кВ.

Выбираем кабель для прокладки в земле марки ААП_л - кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками (защитный покров типа П_л)

Расчетная мощность проектируемого распредустройства с учетом коэффициента разновременности составляет:

P_расч = 5549 кВт; Q_расч = 4462 кВАр.

С учетом компенсации:

В задании на проектирование указаны максимальный и минимальный токи короткого замыкания. По максимальному току производится проверка электротехнического оборудования на электродинамическое и термическое действие, по минимальному - работоспособность релейной защиты и автоматики.

Так как расчет релейной защиты и автоматики не входит в задание, расчетный ток короткого замыкания на шинах распредустройства подстанции примем 8,5 кА. Будем считать ЭДС источника постоянной. Тогда действующее значение сверхпереходного тока короткого замыкания будет равно действующему значению установившегося тока короткого замыкания, то есть:

Определим приведенное время короткого замыкания, для этого примем время действия защиты 1,2 с (линия от ПС до РУ -6 кВ).

1. Определим сечение линии по нагреву:

Выбираем сечение кабеля 185 мм ² (предварительный расчет показал, что кабель сечением 150 мм² не пройдет по условиям прокладки 2-х кабелей при условии выбора 2-х кабелей, проложенных в одной траншее), однако токовая нагрузка такого кабеля составляет всего 340 А, следовательно, необходимо использовать 2 кабеля, так как в этом случае токовая нагрузка уменьшается в 2 раза.

Коэффициент К₁ учитывает аварийную перегрузку (коэффициент предварительной загрузки был равен (280,4/340) ?0,8, по таблицам ПУЭ находим коэффициент 1,2 при продолжительности максимума 6ч), К₂ учитывает количество прокладываемых кабелей в земле (в нашем случае 2 кабеля по таблицам ПУЭ находим коэффициент 0,9 при расстоянии в свету 100мм между ними).

Итак, 340 А > 259,63 А.

Следовательно, выбираем кабель ААШ_В 2(3g185);

2. По термическому действию тока короткого замыкания.

Определяем действительное время короткого замыкания:

Определим периодическую составляющую для приведенного времени тока короткого замыкания:

для , так как действительное время К.З. больше 1 с, то определения апериодической составляющей не требуется.

Таким образом, сечение кабеля, выбранного по нагреву, удовлетворяет условию нагрева током короткого замыкания.

Отметим тот факт, что определение термической устойчивости определялось по току короткого замыкания на шинах подстанции, что является некоторым допущением. Однако найденное значение тока короткого замыкания на шинах РУ -6 кВ не приведет к противоречию между выбором сечения, так как ток в этом случае получится несколько ниже.

3.Определим сечение кабеля по экономической плотности тока:

Продолжительность использования максимальной нагрузки в нашем случае составляет 4000 ч.

По таблице справочника (13) определяем экономическую плотность тока :

j = 1,4;

2 в знаменателе указывает на то, что режим работы сети нормальный, работают два источника питания параллельно. Однако, приняв сечение без учета аварийной ситуации (отключение одного из вводов), кабель будет нести уже двойную нагрузку, то есть перегрузка составит 100%, что недопустимо, так как в этом случае предприятие полностью теряет питание - отключен один из вводов и выведен из строя кабель второго источника. Таким образом, вести расчет без учета аварийной ситуации становится неоправданным, так как при этом нарушаются начальные условия надежности, поэтому расчет велся на одну нить двухкабельного проводника (при желании можно было рассматривать 2 нити, результаты расчета в этом случае не отличаются от вышеприведенных).

Следовательно, сечение кабеля по экономической плотности тока составит 200 мм ². Стандартное ближайшее сечение составляет 185 мм ².

Определим потери напряжения в двухниточной кабельной линии в нормальном режиме:

Длина кабельной линии принята 2 км. Очевидно, что потери в кабельной линии длиной 1, 76 км будут меньше, поэтому расчет потери напряжения не производим.

Отклонение (снижение) напряжения, таким образом, составит приблизительно 3%- результат удовлетворительный, так как нормированное отклонение (снижение) напряжения составляет 5%.

По механической прочности кабели выбираются исходя из того, что минимальное значение сечения в таблице уже является механически стойким, следовательно, сечение 185 мм ² является механически стойким.

По короне кабельные линии 6-10 кВ не проверяются ввиду отсутствия этого явления.

Итак, выбираем кабель, связывающий распределительное устройство подстанции и распределительное устройство проектируемого предприятия, для первого и второго источников питания:

Кабель ААП_л 2(3g185)-6 (АО «ВНИИКП», Россия).

Дальнейшие расчеты по выбору токоведущих частей будут вестись параллельно с расчетом токов короткого замыкания.

Выбираем кабельную линию от проектируемого распределительного устройства до КТП №1:

Суммарная расчетная мощность КТП №1 составляет:

S_p = 2239,9 кВА.

При этом на шинах НН подстанции установлены две ККУ с суммарной мощностью 804 кВАр.

Определяем сечение линии по нагреву:

Выбираем кабель той же марки, но уже для прокладки в воздухе.

ААШ_в 3g150 - 6. Допустимый ток 225 А.

В данном случае введения поправочных коэффициентов не требуется

Определим минимальное сечение термической стойкости кабельной линии:

для этого необходимо составить схему замещения, рассматриваемого случая:

Рисунок 1

На рисунке 1 изображена схема замещения для расчета токов короткого замыкания сети выше 1 кВ. Точки короткого замыкания определены соответственно на шинах РУ - 6 кВ, а также у выводов обмоток высшего напряжения у трансформаторов КТП (ввиду однотипности кабельных линий к КТП выбрано 3 точки короткого замыкания, так как расчет для параллельно работающих кабелей будет однотипным). Длины кабельных линий выбраны условно по причине отсутствия генплана предприятия.

Считаем, что ЭДС источников питания неизменны. Здесь необходимо отметить, что ничего общего нет между нахождением сопротивления системы бесконечной мощности, которая приравнивается к нулю в сетях высшего напряжения, когда источник короткого замыкания приближен к месту короткого замыкания и нахождением сопротивления по заданному току короткого замыкания на шинах подстанции. В нашем случае ток задан для шин подстанции, в этом случае отклонение периодической составляющей тока короткого замыкания от начального значения не превышает 10%.

В задании на проектирование не указаны типы выключателей на подстанциях, питающих РУ -6 кВ. Кроме того, не задано начальное значение сверхпереходного тока короткого замыкания. Учитывая то, что в сетях промышленных предприятиях обычно периодическая составляющая считается неизменной, то . Следовательно, по этим данным можно приблизительно оценить мощность питающей системы. Определим x_*расч для турбогенераторов:

x_*расч = 0,6 (по таблицам справочников).

Учитывая тот факт, что сверхпереходные значения токов короткого замыкания для двух источников одинаковы, следовательно, и мощности питающих систем одинаковы. Очевидно, что источники работают параллельно при отключенных секционных разъединителях Разъединители (секционные выключатели) могут находиться во включенном состоянии в аварийных режимах или при мощностях, которые целесообразны для работы одного трансформатора (источника питания) (см. выше)., следовательно, будем рассматривать работу двух источников раздельно.

Определим ток короткого замыкания в точке К₁:

Определяем сопротивление системы:

За значение базисной мощности в электроустановках напряжением выше 1 кВ рекомендуется принимать S_б = 10000 МВА.

U_б = 6,3 кВ.

Определяем базисный ток:

Кабельная линия от ЗРУ подстанции до проектируемого распредустройства:

Определим сопротивление системы:

Действительно, если проверить кабель (от ПС до РУ) на термическую стойкость по данному значению то минимальное сечение будет несколько меньше, чем рассчитанное выше.

Определим постоянную времени:

К_у = 1,351



Определим ток короткого замыкания в точке К₂ (для КТП №1).

Предварительно по нагреву был выбран кабель марки ААШ_В сечением 150 мм

Для этого кабеля определим (по таблицам справочников или из технических данных) удельные активные и реактивные сопротивления:

R_уд150 = 0,206 Ом/км; X_уд150 = 0,074 Ом/км.

Определим ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора:

Определим суммарное сопротивление до точки К₂:

Активные сопротивления учитывались в обоих случаях, так как не выполнялось условие: R_* < X_*/3.

Ток короткого замыкания в точке К₂:

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Время действия защиты для РУ -6 кВ (ступень селективности) примем равным 0,5 с.

Собственное время отключения выключателя примем 0,015 с (для выключателя ВВ/TEL).

Действительное время К.З составит:

Приведенное время для апериодической составляющей составит приблизительно 0,05 с.

Для систем с источниками питания, ЭДС которых неизменна во времени, можно считать, что t_п.п = t_д .

Таким образом, приведенное время К.З:

.

Минимальное сечение по условию нагрева током короткого замыкания:

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм ².

По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм ².

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

Таким образом, выбираем кабель ААШ_в 3g150 - 6.

Кабель работающий параллельно к двухтрансформаторной КТП №1 выбирается аналогично.

Произведем выбор кабелей к КТП №2 и КТП №3.

Определим расчетные токи для кабелей в случае выхода из строя одного из трансформаторов:

Для КТП №2:

Для КТП №3:

Отметим, что расчетные мощности для КТП даны с учетом потерь в трансформаторах, причем в аварийном режиме потери возрастают пропорционально квадрату коэффициента загрузки. Учет потерь не вносит в расчет и выбор токоведущих частей каких - либо значительных изменений, поэтому на этапе курсового проектирования их можно было и не учитывать. Итак, выбираем кабель ААШ_в 3g150 - 6.

Определим токи короткого замыкания в точках К₃ .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Определим токи короткого замыкания в точках К₄ .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Проверяем выбранные кабели на термическую устойчивость:

Минимальное сечение для кабеля второй КТП по условию нагрева током короткого замыкания определяется аналогично выбору термически стойкого сечения для КТП №1.

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм ².

По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм ².

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм ²

Проверим кабель по потере напряжения:

Потери напряжения незначительны.

Расчет токов короткого замыкания проводился в относительных единицах. Расчет для кабельной линии длиной 1, 76 км проводится аналогично, поэтому приведем значения токов короткого замыкания без расчетных формул.

Итак, ток короткого замыкания на второй шине составит: 7,39 кА, действительно, так как линия короче, то ток будет несколько выше. Причем активным сопротивлением в данном случае принебрегли. Ударный ток короткого замыкания при коэффициенте ударном 1,4 составил на шине 14,7 кА.

Составим итоговую таблицу расчета токов короткого замыкания:

Таблица 3

Место расчета тока короткого замыкания	От источника ПС №1	От источника ПС №2
	Iп,кА	iуд,кА	Iп, кА	iуд,кА
Шины РУ-6 кВ	6,9	13,2	7,39	14,7
Ввод трансформатора КТП №1	6,8	12,9	7,36	14,3
Ввод трансформатора КТП №2	6,3	11,1	6,5	11,7
Ввод трансформатора КТП №3	5,8	9,8	6	10,2

Результаты полностью соответствуют теоретическим положениям. Действительно, чем меньше сопротивление, тем больше ток. Результаты в первом и во втором случае отличаются незначительно. Выбранные ранее марка и сечение кабелей при расчете токов короткого замыкания применимы и во втором случае.

Действительно, наибольшее минимальное сечение термически устойчивое к току короткого замыкания составит:

Ближайшее стандартное сечение 50 мм ².

Выбрано сечение 150 мм ².

Проверка по потере напряжения для кабеля длиной 1,76 км не требуется, так как суммарная потеря напряжения для линий от источника питания (ПС) до трансформатора КТП №3 (самой удаленной) при длине кабелей 2 км и 0,63 км составит: , что составляет в процентном соотношении 3,7% (нормированное отклонение ?U =5%).

Выбраны марки следующих кабелей:

Для прокладки в траншее от ЗРУ подстанции до проектируемого распред-устройства принимаем кабель: ААП_л 2(3g185)-6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками (защитный покров типа П_л) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что кабель может быть подвержен растягивающим усилиям. Общее количество кабелей: 4.

Для прокладки открыто от РУ -6 кВ до КТП принимаем кабель:

ААШ_в 3(g150) - 6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, в защитном шланге из поливинилхлоридного пластиката (защитный покров типа Ш_в) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что для кабеля не существует опасности механического повреждения. Общее количество кабелей: 6.

Выбор и проверка шин проектируемого распредустройства.

Выбор сечения шин производится по нагреву. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания.

Суммарная нагрузка приходящаяся на шину в условиях работающего секционного выключателя (аварийный режим):

Определим ток при максимальной нагрузке:

Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения 50g5, для которых токовая нагрузка определяется следующим образом:

при условии расположения шин на ребро.

Проверяем сборные шины на термическую стойкость при К.З.

, где б - коэффициент термической стойкости принимаемый по таблицам.

Сечение выбранных шин 249 мм ².

Для алюминия (сплав алюминия АД31Т) допустимое напряжение составляет 91 МПА.

Определим максимальное расчетное напряжение в материале шин:

Частота собственных колебаний шины определяется выражением:

где m - масса шины на единицу длины (кг/м), E = 6,5H10 ¹⁰ - модуль упругости для сплава АД31Т (Па), J - момент инерции.

Таким образом, механического резонанса не возникнет. Проверка на электродинамическую стойкость согласно ПУЭ не требуется. Найденное значение частоты собственных колебаний приводится лишь для демонстрации того, что на практике условия, при которых механического резонанса не возникнет соблюдены.

Таким образом, шины проходят проверку по механической прочности:

: 6,443 < 91.

1.8. Выбор и расчет аппаратов

Основным заданием является реконструкция распределительного устройства. Ввиду отсутствия точных данных о помещении, в котором располагаются РУ, примем вариант замены камер КСО -272 на камеры КСО - 298.

Основные технические данные:

(Промышленный каталог 02.64.01 - 2001)

Камеры КСО-298 напряжением 6 и 10 кВ предназначены для распределительных устройств переменного трехфазного тока частотой 50 Гц систем с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасительный реактор и изготовляются для нужд народного хозяйства и для поставки на экспорт и предназначены взамен камер серий КСО-272, КСО-285, КСО 2УМ3. Камеры имеют меньшие габариты, что позволяет их использовать для модернизации и расширения (увеличения количества фидеров) на уже существующих площадях РУ.

Таблица 4

Признак классификации	Исполнение камер КСО
Вид камер КСО в зависимости от установленной в них аппаратуры	С высоковольтными выключателями и электромагнитным приводом: с высоковольтными выключателями и пружинным (двигательным) приводом; с силовыми предохранителями; с выключателями нагрузки; с трансформаторами напряжения; с разъединителями; с силовыми трансформаторами собственных нужд; с кабельными сборками; с аппаратурой собственных нужд; с ограничителями перенапряжений
Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1-79	С нормальной изоляцией
Система сборных шин	С одной системой сборных шин
Изоляция ошиновки	С неизолированными шинами
Исполнение линейных высоковольтных вводов	С кабельными вводами; с шинными вводами (от силового трансформатора)
Род установки	Для внутренней установки в электропомещениях
Степень защиты по ГОСТ 14254-96	IP20 для наружных оболочек фасада и боковых стенок; IP30 для боковых стенок крайних в ряду камер; IP00 для остальных частей камер
Условия обслуживания	Одностороннего обслуживания



Таблица 5

Основные технические параметры	Значение параметра
Номинальное напряжение (линейное), кВ	6; 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	7,2; 12
Номинальный ток главных цепей камер КСО, А	200; 400; 630
Номинальный ток сборных шин, А	630; 1000
Номинальный ток шинных мостов, А	630; 1000
Номинальный ток отключения высоковольтного выключателя, кА	20
Номинальный ток плавкой вставки силового предохранителя, А	2; 3; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5 -160; 160 (для 6 кВ)
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей камер КСО (амплитуда), кА	51
Ток термической стойкости (3 с), кА	20
Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В:
цепи защиты, управления и сигнализации постоянного и переменного тока	220
цепи трансформаторов напряжения	100
цепи освещения:
внутри камеры КСО	36

В таблицах 4 и 5 даны основные технические данные камер КСО-298.

Максимальные расчетные токи кабельных линий, идущих от РУ -6 кВ до подстанций не превышают значения 225 А. Минимальное значение тока составляет 203,5 А. В этом случае целесообразнее было бы установить выключатели нагрузки с предохранителями ПКТ на 400 А, однако максимальный ток плавкой ставки силового предохранителя в камерах КСО - 298 составляет только 160 А.

Следовательно, примем к рассмотрению вариант с вакуумными выключателями ВВ/TEL - 10 на 400 А.

В качестве измерительного трансформатора напряжения примем к рассмотрению вариант с установкой трансформатора 3g3НОЛ-6 (трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией).

В цепи трансформатора напряжения устанавливается ограничитель перенапряжения ОПН-КР/ТЕL-6 и предохранитель ПКН 001 -10 (изготовитель допускает установку предохранителя в цепь 6 кВ).

Выбор и проверка выключателей 6 кВ сведена в таблицу 6:

Таблица 6

Параметры	Усл. обознач.	Ед. изм.	Условие выбора	Данные выключателя	Дополнительные сведения
				Расчетные	Каталог
Выбор Номинальное напряжение,	Uн	кВ		6	10	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальный ток	Iн	А		560,8 215,5 222,9 203,5	630 400 400 400	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Ток отключения	Iн.откл	кА		7,39	20	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Допустимый ударный ток К.З.	iном.дин	кА		14,7	52	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Ток термической стойкости за время tном.т.с.3 с.	Iном.т.с.	кА		3,207	20	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальная мощность отключения	Sном.откл	кВА		76,8	207,8	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3

Выбор выключателей проведен для одной секции шин (с большими токами короткого замыкания), выбор для другой секции осуществляется аналогично.

Выбор секционного и подстанционного выключателя проведем отдельно.

Секционный выключатель должен обеспечить коммутацию в условиях аварии, когда отключен один из вводов. Поэтому выбор в общем случае должен осуществляться по току наиболее загруженной секции. В нашем случае это не принципиально, так как нагрузка распределена равномерно. Приведем итоговые таблицы распределения нагрузок.

Таблица 7

1 секция КТП №1	2 секция КТП №1
1 корпус	2 корпус (без учета шлифовального участка и столовой АБК)
3 корпус
Вспомогательные: склад ГСМ, вентиляция, станочное отделение
2 корпус (шлифовальный участок, столовая)
Суммарная нагрузка: P = 958,77 кВт; Q = 345,32 кВАр	Суммарная нагрузка: P = 1055,94кВт; Q = 375,72кВАр

Таблица 8

1 секция КТП №2	2 секция КТП №2
6 корпус+Сторонние	76% мощности 5 корпуса
24 % мощности 5 корпуса
Суммарная нагрузка: P = 1112 кВт; Q = 194,35 кВАр	Суммарная нагрузка: P = 1117 кВт; Q = 92,52 кВАр

Таблица 9

1 секция КТП №3	2 секция КТП №3
Вспомогательные: компрессорная, гараж.	Вспомогательные: КНС, очистные
	4 корпус
Суммарная нагрузка: P = 942,45 кВт; Q = 353,12 кВАр	Суммарная нагрузка: P = 902,2 кВт; Q = 460,1 кВАр

Таблица 10

Общая нагрузка РУ -6кВ 1 секции	Общая нагрузка РУ -6кВ 2 секции
Суммарная нагрузка (без потерь): P = 3013,02 кВт; Q = 892,9 кВАр	Суммарная нагрузка (без потерь): P = 3075,34 кВт; Q = 928,64 кВАр
S = 3142,538 кВА	S = 3212,494 кВА

Необходимо различать два режима: нормальный и аварийный. При выборе аппаратов необходимо за расчетный режим работы сети принимать наиболее тяжелый. В нашем случае самым тяжелым режимом будет режим, при котором будет отключен один из вводов, а также выйдут из строя ( в результате аварии или ремонта) трансформаторы на комплектных трансформаторных подстанциях, то есть в работе будут принимать участие не 6 трансформаторов, а только 3.

Таким образом, секционный выключатель должен быть проверен на коммутацию полной расчетной мощности предприятия. При определении суммарной нагрузки необходимо учитывать потери, возрастающие в аварийном режиме пропорционально квадрату коэффициента загрузки трансформатора при работе одного трансформатора. Как уже отмечалось выше, на КТП установлены масляные трансформаторы. Такой выбор обусловлен прежде всего соображениями экономии (так как в камерах КСО установлены вакуумные выключатели, то при установке сухих трансформаторов пришлось бы рассматривать варианты защиты от перенапряжений, возникающих в процессе коммутации, при установке масляных трансформаторов такой защиты не требуется).

Суммарная нагрузка на одной из секции шин с учетом потерь в трансформаторах, работающих в аварийном режиме, составит:

P = 5566 кВт, Q = 4557 кВАр.

Сравнивая это значение со значением нагрузки, полученным выше (при расчете компенсирующих устройств P =5549 кВт и Q = 4462 кВАр), получим практически одинаковые результаты. Следовательно, потери в 6 трансформаторах, нормально работающих, и потери в 3 трансформаторах, работающих в режиме аварийной перегрузки, практически равны.

С учетом компенсации расчетная мощность S = 5874 кВА.

Следовательно, расчетный ток:

Выбираем выключатель ВВ/TEL на 630 А (ближайшее большее значение тока).

Проверка выключателя осуществляется аналогично проверке других выключателей в соответствии с таблицей 6.

В задании на проектирование не указан тип выключателя на подстанции. Примем к рассмотрению вариант, при котором в ЗРУ подстанции установлены камеры КМ -1Ф с выключателями ВКЭ-М-10.

Расчетный ток кабельного ввода был найден ранее и составил 560,8 А.

По расчетному току выбираем выключатель ВКЭ-М-10-31,5/630. Номинальный ток выключателя 630 А.

Осуществим проверку выключателя:

По току отключения: на шинах подстанции I_к.з = 8,5 кА. Номинальный ток отключения 31,5 кА. (8,5 кА < 30 кА).

Проверка на электродинамическую стойкость:

Ток электродинамической стойкости выключателя 80 кА.

Расчетный ударный ток К.З.:

, где ударный коэффициент принят 1,94 (по таблице 2.45 стр.127 (8)).

23,32 кА--<--80 кА.

Проверка тока термической стойкости

Для выключателя ток термической стойкости для промежутка времени 3 с составляет 31,5 кА.

Приведенное время К.З. (собственное время выключателя составляет 0,05с). Апериодическую составляющую не учитываем, так как действительное время К.З больше 1 с. Приведенное время приравниваем к действительному, так как считаем энергосистему удаленной, мощность которой равна бесконечности. Итак, 31,5 кА > 5,487 кА.

Номинальная мощность отключения выключателя составляет:

S_{ном.откл} і S_{расч.откл.}

Итак, выбранные выключатели удовлетворяет всем условиям проверки.

Разъединители не проверяются по условию отключения токов К.З. и отключаемой расчетной мощности К.З. В остальном выбор и проверка разъединителей не отличается от выбора и проверки выключателей высокого напряжения.

Выбор и проверка разъединителей представлены в таблице 11.

Таблица 11

Параметры	Усл. обознач.	Ед. изм.	Условие выбора	Данные выключателя	Дополнительные сведения
				Расчетные	Каталог
Выбор Номинальное напряжение,	Uн	кВ		6	10	Вводные Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальный ток	Iн	А		560,8 215,5 222,9 203,5	630 400 400 400	Вводные Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Допустимый ударный ток К.З.	iном.дин	кА		14,7	50 40 40 40	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Ток термической стойкости за время tном.т.с.4 с.	Iном.т.с.	кА		2,79	20 16 16 16	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3

Выбираем разъединители РВЗ-10/400 и РВЗ-10/630 (на 400 А и 630 А).

Выбор разъединителей проведен для одной секции шин, выбор для другой секции аналогичен.

Выбор и проверка трансформаторов тока и трансформаторов напряжения

Принимаем предварительно к установке в камерах КСО -298 трансформаторов тока

ТПОЛ10-0,5/10Р-600/5 и ТПОЛ10-0,5/10Р-400/5.

Выбор и проверку сведем в таблицу:

Параметры	Усл. обознач.	Ед. изм.	Условие выбора	Данные выключателя	Дополнительные сведения
				Расчетные	Каталог
Выбор Номинальное напряжение,	Uн	кВ		6	10	Вводные и секц. Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальный ток	Iн	А		560,8 215,5 222,9 203,5	600 400 400 400	Вводные и секц. Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка кратности электродин. Стойкости ударн. тока К.З.	-	-		17,3 26 26 26	81 114 114 114	Вводной и секц. Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Кратность термической стойкости за время tном.т.с.3 с.	-	-		5,3 8 8 8	32 32 32 32	Вводной и секц. Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3

Определим кратность допустимого тока электродинамической стойкости:

;

По справочным данным к_дин = 114 (при первичном токе 400 А) и к_дин = 81 ( номинальный первичный ток 600 А) :

Основной проверяемой величиной является вторичная нагрузка, условие проверки: S_2ном і S_2p .

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому Z₂ = r₂ .

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов.

Примем длину проводников в пределах РУ - 6 кВ l = 6 м.

Трансформаторы тока соединены в неполную звезду, поэтому расчетная длина будет равна 10,4 м.

Примем к установке следующие приборы:

1. Амперметр Э351 , класс точности 1,5 потребляемая мощность 0,5 ВА.

2. Вольтметр Э351, класс точности 1,5, потребляемая мощность 3 ВА.

3. Счетчик СЭТ3а-01П26(Г), класс точности 0,5, потребляемая мощность катушки тока 0,05 ВА, напряжения - 10 ВА.

Определим сопротивление приборов:

1. В цепь отходящей линии включен амперметр:

;

Допустимое сопротивление проводов:

Ом

Сечение проводников составит:

мм ².

Принимаем кабель АКВБбШв с жилами 4 мм ².

2. В цепь линии присоединены амперметр и счетчик активной энергии (в одну фазу)

;

Ом

;

Принимаем кабель АКВБбШв с жилами 4 мм ².

Во втором случае получим r_сумм = 0,12 + 0,05 + 0,074 = 0,244 Ом

Таким образом, 0,4 Ом (Z_2ном) > 0,244 Ом (Z_2p) (в первом случае вторичная нагрузка будет меньше, поэтому проверку не производим). Следовательно, трансформаторы тока проходят все проверки. Выбираем трансформаторы тока

ТПОЛ10-0,5/10Р-600/5 и ТПОЛ10-0,5/10Р-400/5 (класс точности 0,5, вторичный ток 5 А).

Проведем выбор и проверку трансформаторов напряжения.

По напряжению выбираем 3НОЛ.06 - 6 кВ.

Определим нагрузку цепей напряжения при подключении перетокового счетчика и вольтметра:

Принимаем cos ц = 1 - для вольтметра и cos ц = 0,38 - для счетчика.

Определим общую потребляемую мощность:

Три трансформатора, соединенных в звезду имеют мощность 150 ВА в классе точности 0,5. Таким образом, трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности, так как 31,221 < 150.

Для соединения трансформаторов напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКВБбШв с сечением жил 2,5 мм ² по условиям механической прочности.

Выбор и проверка трансформаторов тока на подстанции №2 проводится аналогично. Выбираем трансформаторы тока ТЛМ - 10-0,5/10Р-600/5. (ударный ток 100 кА > 23,32 кА, ток термической стойкости 23 кА > 8500H(1,25/3)^1/2, номинальная нагрузка 0,4 Ом, принимаем к установке амперметр Э351 и счетчик активной энергии СЭТ3а - выбор см. выше).

Проведем выбор и проверку аппаратов, установленных в шкафу ввода трансформаторных подстанций. Расчетной точкой короткого замыкания в этом случае будет ввод силового трансформатора.

Ввод ВН в трансформаторные подстанции может осуществляться от радиальных или магистральных линий. В первом случае в конце линий не требуется коммутационных аппаратов, и линия может наглухо соединиться с зажимами ВН трансформатора. Для удобства проведения ремонтных и профилактических работ предусматриваются разъединители с заземляющими ножами.

Шкафы ввода КТП ( г.Чирчик, Узбекистан) комплектуются выключателями нагрузки для отключения токов холостого хода и токов нагрузки силового трансформатора (нормальный режим). Учтем тот факт, что данные выключатели нагрузки не предназначены для отключения токов короткого замыкания, так как не оборудованы предохранителями. Установка предохранителей необходима при применении магистральных схем питания. В нашем случае выключатель нагрузки является эффективной заменой разъединителя.

В качестве выключателей нагрузки примем выключатель нагрузки

ВНРу-10/400-10з У3 без предохранителей согласно схемам завода-изготовителя КТП. Проведем проверку:

1. (10 кВ > 6 кВ);

2. (400 А> 215,5 А; 400 А> 222,9 А; 400 А> 203, 5 А);

3. (25 кА > 14,2 A (max));

4.

5.

Расчет производился для самого тяжелого режима работы выключателя.