03_Выбор оборудования

IН ОТКЛ – номинальный ток отключения выключателя (таблица В.1).

Проверка на возможность отключения апериодического тока КЗ –

iаτ iан ,

ном.

(4.5)

где ia – апериодический ток КЗ в момент отключения ; этот ток равен

е

τ

I

Т А

,

(4.6)

i

2

ПО

aτ

где

IП0 –

периодический ток КЗ в начальный момент;

ТА – постоянная времени, можно принять равной 0,05 с;

iaН – номинально допускаемое значение апериодического тока КЗ выключателя в момент ;

этот ток равен

i

IH ОТКЛ

βН , %

,

(4.7)

2

aH

100

где

H, % –

нормированное значение апериодического тока КЗ выключателя для момента (таблица

В.1).

Если условие (4.5) не выполняется, то производится проверка на воз-

можность отключения полного тока КЗ:

β

,%

2 I

Н

i

2 IH ОТКЛ 1

.

(4.8)

Пτ

aτ

100

При проверке выключателя на электродинамическую стойкость долж-

но соблюдаться условие

imax ,

iУ

(4.9)

где

iУ –

ударный ток КЗ в данном РУ;

i max – наибольшее допускаемое значение амплитуды прямого тока аппарата (таблица В.1).

При проверке выключателя на термическую стойкость должно соблю-

даться условие

		ВК I2T ·tT ,	(4.10)
где	ВК –	полный тепловой импульс, находится по выражению (2.16);
	IT, tT – соответственно ток термической стойкости аппарата и допустимое время его протекания

(таблица В.1).

Результаты выбора и проверки выключателей переменного тока следует свести в таблицу, аналогичную таблице 4.1, во второй строке которой указан порядок ее заполнения.

31

Таблица 4.1 – Результаты выбора выключателей переменного тока

		UУСТ ,								I								=										iaτ						iУ ,			BK
	Место уста-									Р max					Тип вы-	tCB ,	=t		+	IП0,		I	Пτ			, кА					,											,	Тип при-
РУ				UH										,				ЗАЩ min										i					i				I 2		t
	новки									I					ключателя	с				кА		IH ОТКЛ																		T			вода
				кВ								H						+tCB,											aH				max				T		2
																													кА					кА
											А							с																			кА ·с
1	2				3							4			5	8		9		10				11					13					15					17				19
		6										7											12				14					16					18
	Вводы			110						473,2					ВЭБ-110-								14,25				10,02					38,25					366,75						ППрК-
110															40/2000	0,03		0,04		15
		110								2000													40				26,63					102					4800						1800
															УХЛ1

Таблица 4.2 – Результаты выбора разъединителей, отделителей и короткозамыкателей переменного тока

	Место уста-		UУСТ				,			IР max						iУ							BK
РУ													, А	Тип аппарата															Тип привода
			UH													,										,кА ·с
	новки																						2
										IH						imax							IT tT					2
				кВ
																	кА
1	2				3						4			5				8							10				12
		6								7						9									11
														Разъединители
110	Вводы			110						473,2				РГ.1-110/1000У1			40							366,75					ПРГ-6УХЛ1
		110								1000						80								3969

32

Пример 4.1

Задание. Выбрать выключатель переменного тока для вводов РУ 110 кВ отпаечной тяговой подстанции. Периодический ток КЗ в начальный момент IПО = 15 кА. Ударный ток КЗ в РУ 110 кВ iУ = 40 кА, максимальный рабочий ток

IР max = 473,2 А.

Решение .Исходя из заданного РУ 110 кВ, напряжения (UУСТ = 110 кВ), максимального рабочего тока IР max = 473,2 А и заполняем первые четыре позиции третьей строки таблицы 4.1.

По таблице В.1 и условиям (4.1) и (4.2) выбираем выключатель — ВЭБ- 110Б-40/2000УХЛ1 и заполняем пятую (тип), шестую (UH = 110 кВ), седьмую (IH = 2000 А) и восьмую (tCB = 0,03 с) позиции в таблице 4.1.

По формуле (4.4) находим момент отключения выключателя

= 0,01 + 0,03 = 0,04 с

изаполняем девятую позицию в таблице 4.1.

Из исходных данных в десятую позицию таблицы 4.1 заносим IПО =15кА. По методике, изложенной в литературе [1], находим IП для момента

= 0,04 с. Допустим, что IП = 14,25 кА. В таблице В.1 для выбранного выключателя определяем IН ОТКЛ = 40 кА и заполняем 11-ю и 12-ю позиции табли-

цы 4.1.

По выражениям (4.6) и (4.7) определяем

				15 е	0,04					40
							i		40		= 26,63 кА,
					0,05
						= 10,02 кА,		2
	i		2
	aτ						aH	100

и заполняем 13-ю и 14-ю позиции таблицы 4.1.

На основании исходных данных и таблицы В.1 в 15-ю и 16-ю позиции таблицы 4.1 заносим iУ =40 кА и imax =52 кА. По формуле (2.16) находим

BK = 152(1,5 + 0,03 + 0,05 + 0,05) = 366,75 кА2·с.

Допустимое значение теплового импульса для выбранного выключателя согласно таблице В.1 равно

I2T· tT = 402·3 = 4800 кА2·с.

Заносим эти данные в позиции 17 и 18 таблицы 4.1. Последним из таблицы В.1 определяем тип привода (ППрК-1800) и заносим его в 19-ю позицию.

Анализируя третью строку таблицы 4.1, можно сделать вывод, что расчетные величины (числители дробей) во всех случаях меньше или равны паспортным значениям выключателя (знаменатели дробей). Следовательно, выключатель ВЭБ-110-40/2000 УХЛ1 подходит для установки на вводе отпаечной тяговой подстанции.

33

4.1.2 Выключатели постоянного тока

Основными аппаратами, осуществляющими коммутацию в РУ постоянного тока, являются быстродействующие выключатели (БВ). Они сочетают в себе две функции: выключателей, разрывающих цепь постоянного тока, и мгновенных максимальных токовых защит. Согласно литературе [8], БВ выбираются по условиям (4.1) и (4.2).

Основные параметры БВ постоянного тока, которые в настоящее время применяются на тяговых подстанциях, приведены в таблице В.2. Более подробные данные о них можно получить в литературе [3, 12, 19].

В РУ 3,3 кВ применяют БВ двух типов. Катодные БВ устанавливают в цепи, соединяющей преобразователь со сборными шинами 3,3 кВ. В их обозначении присутствуют буква «К». Линейные БВ устанавливаются в цепи фидера контактной сети. В их обозначении есть буква «Л». Для увеличения отключающей способности в каждом фидере контактной сети устанавливают два последовательно включенных линейных БВ. Выключатели ВАБ-206 выполнены на выкатных элементах в КРУ и устанавливаются по одному.

Быстродействующие выключатели постоянного тока на электродинамическую и термическую стойкость не проверяются [8].

Пример 4.2

Задание. Выбрать выключатель фидера контактной сети РУ 3,3 кВ при

IР МАХ = 2000 А.

Решение. По таблице В.2 и условиям (4.1) выбираем для фидера контактной сети РУ 3,3 кВ два последовательно включенных выключателя ВАБ- 49-3200/30-Л-УХЛ 4.

Пример схемы для отпаечной тяговой подстанции переменного тока с РУ 220 кВ, РУ 35 кВ, РУ 27,5 кВ приведен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Упрощенная схема отпаечной тяговой подстанции переменного тока с указанием выключателей

34

После выбора всех выключателей тяговой подстанции необходимо составить таблицу, аналогичную таблице 4.1, начертить упрощенную схему тяговой подстанции, указав на ней места расположения и типы всех выключателей и обозначить выключатели на СГЭС.

4.2 Выбор разъединителей, отделителей

икороткозамыкателей

4.2.1Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей

вРУ переменного тока

Разъединители. Для обеспечения видимого разрыва цепи в открытых РУ переменного тока тяговых и трансформаторных подстанций (РУ 220 кВ, РУ 110 кВ, РУ 35 кВ, РУ 27,5 кВ) применяются разъединители наружной установки. РЛНД, РНД(З), РГ и другие (Р– разъединитель, Л– линейный, Н – наружной установки, Д – двухколонковый, Г – горизонтально-поворотный, З – с заземляющими ножами) основные параметры разъединителей наружной установки приведены в таблице В.4. Более подробные данные о них можно полу-

чить в литературе [3, 6-12, 15-18, 23-25].

Закрытые РУ переменного тока (РУ 10 кВ, РУ 6 кВ) обычно выполняются комплектными ячейками и поэтому не требуют применения разъединителей. Исключение составляют только вводы ЗРУ, в которых на открытой части подстанции устанавливают разъединители наружной установки.

Отделители на тяговых подстанциях применяются в РУ питающего напряжения (РУ 220 кВ, РУ 110 кВ, РУ 35 кВ) и служат для отключения ввода подстанции в бестоковую паузу.

Короткозамыкатели на тяговых подстанциях применяются в этих же РУ

ислужат для создания искусственного однофазного КЗ, чтобы вызвать отключение выключателя на соседней подстанции.

Основные параметры разъединителей и короткозамыкателей приведены в таблицах В.3, В.4. Более подробные данные о них можно получить в литературе [3, 6-12, 15-18, 23-25]. В настоящее время серийный выпуск отделителей и короткозамыкателей прекращен, поэтому в новых разработках тяговых подстанций их применять не следует.

Выбор разъединителей и отделителей производится [6] по условиям (4.1)

и(4.2), короткозамыкателей – по (4.1).

Разъединители, отделители и короткозамыкатели переменного тока проверяются [6] только на электродинамическую (4.9) и термическую (4.10) стойкость.

35

4.2.2 Выбор разъединителей в РУ постоянного тока

В РУ постоянного тока 3,3 кВ применяются разъединители внутренней установки типов РВ, РВЗ, РВР, РВРЗ (таблица В.5).

Исключение составляет разъединитель, соединяющий сглаживающий реактор и разрядное устройство УР, так как он расположен на открытой части.

Кроме этого, в каждый фидер контактной сети на открытой части тяговых подстанций устанавливаются специальные разъединители типа РКС (таблица В.4).

Разъединители РУ 3,3 кВ выбираются по условиям (4.1) и (4.2). Как и все остальное оборудование РУ 3,3 кВ, на электродинамическую и термическую стойкость они не проверяются [8]. Для КРУ 3, 3кВ силовые разъемы используют в качестве разъединителей.

Результаты выбора и проверки разъединителей, отделителей и короткозамыкателей переменного тока следует свести в таблицу, аналогичную таблице 4.2. и изобразить на СГЭС.

Пример 4.3

Задание. Выбрать шинный разъединитель по данным примера 4.1. Решение. По рисунку 1.1 определяем РУ (РУ 110 кВ), место установки

(ввод № 3), напряжение РУ (UУСТ = 110 кВ), максимальный рабочий ток (IР max = 473,2 А) и заполняем первые позиции третьей строки таблицы 4.2.

При помощи стандартной схемы главных электрических соединений РУ питающего напряжения опорной тяговой подстанции определяем, что этот разъединитель с одним заземляющим ножом. Тогда по таблице В.4 и условиям (4.1) и (4.2) выбираем разъединитель — РГ.1-110/1000 У1 и заполняем 5-ю (тип), 6-ю (UH = 110 кВ) и 7-ю (IH = 1000 А) позиции в таблице 4.2. На основании исходных данных и таблицы В.3 в 8-ю и 9-ю позиции таблицы 4.2 заносим iУ = 40 кА и imax = 80 кА. По формуле (2.16) находим тепловой импульс

BK = 152 (1,5 + 0,03 + 0,05 + 0,05) = 366,75 кА2·с.

Допустимое значение теплового импульса для выбранного разъединителя, согласно таблице В.4 равно

I2T · tT = 31,52 · 4 = 3969 кА2 · с. Заносим эти данные в позиции 10 и 11 таблицы 4.2.

В соответствии со стандартной схемой главных электрических соединений РУ питающего напряжения опорной тяговой подстанции, все шинные разъединители вводов имеют ручной привод. Поэтому тип привода данного разъединителя – ПРГ-6УХЛ 1 (таблица В.4).

Анализируя третью строку таблицы 4.2, можно сделать вывод, что расчетные величины (числители дробей) во всех случаях меньше или равны паспортным значениям разъединителя (знаменатели дробей). Следовательно, разъединитель РГ.1-110/1000У1 подходит для установки во вводе № 3 тяговой подстанции по рисунку 1.1.

36

IН ОТКЛ

4.3 Выбор предохранителей

Предохранитель — это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

На тяговых подстанциях применяются высоковольтные предохранители типов ПКН или ПКТ (П – предохранитель, К – кварцевого заполнения, Н – для защиты трансформаторов напряжения, Т – для защиты силовых трансформаторов или силового оборудования). Три цифры после букв обозначают конструктивное выполнение, число после первого дефиса – UH в кВ, число после второго дефиса – IН в А, число после третьего дефиса – IН ОТКЛ в кА. Если два последних числа не указаны, то это значит, что у данного предохранителя IН и

не нормируются.

Места установки предохранителей на тяговых подстанциях и их типы приведены в таблице 4.3, в соответствии с которой и следует производить выбор предохранителей.

Таблица 4.3 – Места установки предохранителей на тяговых подстанциях

РУ	Место установки	Тип предохранителя
10 кВ	Цепь питания трансформатора напряжения	ПКН001-10У3
	Цепь замера выпрямленного напряжения	ПКН001-10У3
	Цепь подключения помехозащитного кон-	ПКТ101-10-20-31,5У3
	денсатора к катоду выпрямителя
3,3 кВ	Цепь подключения фидера контактной сети	ПКТ101-3-2-40У3
	к испытателю короткого замыкания
	Цепь подключения сглаживающего фильт-	ПКТ104-6-160-31,5У3
	ра к шинам

После выбора всех коммутационных аппаратов и составления соответствующих таблиц следует отобразить выбранное оборудование на СГЭС.

37

5 Выбор измерительных трансформаторов

5.1Трансформаторы тока

Трансформаторы тока предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, а также для изоляции измерительных приборов, реле и обслуживающего персонала от высокого напряжения в установках переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Их назначение – уменьшить первичный ток до величин, удобных для измерительных приборов и реле.

Трансформаторы тока бывают наружной и внутренней установки в условных обозначениях трансформаторов: Т – трансформатор тока; П – проходной; Ш – шинный; ТВ – встроенный; З – для защиты замыканий на землю ( для трансформаторов ТФЗМ – вторичная обмотка звеньевого типа); Л – с литой изоляцией; Ф – в фарфоровом корпусе; М – модернизируемый; К – комплектный; Н – наружной установки; Р – с сердечником для релейной защиты; У – усиленный( повышенная электродинамическая стойкость)

Основные параметры трансформаторов тока приведены в таблице Г.1. Более подробные данные о них можно получить в литературе [3, 6–12, 21– 22].

Выбор трансформаторов тока производится [6] по условиям (4.1) и (4.2), а проверка – на электродинамическую (4.9) и термическую (4.10) стойкости.

Результаты выбора и проверки трансформаторов тока следует свести в таблицу, аналогичную таблице 5.1 и указать на СГЭС.

Пример 5.1

Задание. Выбрать трансформатор тока по условиям задачи 4.1.

Решение. По рисунку 1.1 определяем РУ (РУ 110 кВ), место установки (ввод № 3), напряжение РУ (UУСТ = 110 кВ), максимальный рабочий ток (IРmax = 473,2 А) и заполняем первые четыре позиции третьей строки таблицы

5.1.

По таблице Г.1 и условиям (4.1) и (4.2) выбираем трансформатор тока ТРГ-110II У1 с коэффициентом трансформации 800/5, UH = 110 кВ, I1Н = 800А позиции в таблице 5.1.

На основании исходных данных и таблицы Г.1 в таблицу 5.1 заносим

iУ =40 кА и imax= 80 кА.

По формуле (2.16) находим

BK = 152 (1,5 + 0,05 + 0,05 + 0,05) = 371,3 кА2·с.

Допустимое значение теплового импульса для выбранного трансформатора тока согласно таблице Г.1 равно

I2T · tT = 31,52 · 3 = 2976,75 кА2·с. Заносим эти данные в позиции 10 и 11 таблицы 5.1.

38

Таблица 5.1 – Результаты выбора трансформаторов тока

Место

U

УСТ

IР max

Тип ап-

iУ

BK

,

,

2

РУ

уста-

U H

I1 H

парата

,кА

2

tT

,кА ·с

новки

imax

IT

кВ

А

110

Ввод №

110

473,2

ТРГ-

40

371,3

кВ

3

110

800

110II У1

80

2976,75

Анализируя третью строку таблицы 5.1, можно сделать вывод, что расчетные величины (числители дробей) во всех случаях меньше или равны паспортным значениям трансформатора тока (знаменатели дробей). Следовательно, трансформатор тока ТРГ-110II У1 подходит для установки на вводе № 3 тяговой подстанции по рисунку 1.1.

5.2 Трансформаторы напряжения

Для измерения напряжения в РУ переменного тока применяют трансформаторы напряжения, назначение которых — снизить высокое напряжение до стандартного значения 100, 100/3 или 100/3, а также отделить цепи измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Буквенные обозначения трансформаторов напряжения: Н – трансформатор напряжения; К – каскадный; Ф – фарфоровый корпус; З – с заземляемой первичной обмоткой; О – однофазный; А – антирезонансный; М – с естественной циркуляцией масла и воздуха; И – для контроля изоляции сети; Л – с литой изоляцией, Т – трехфазный.

Места их установки указаны в таблице 5.2.

Основные параметры трансформаторов напряжения приведены в таблице Г. 2. Более подробные данные о них можно получить в литературе [3, 6–12, 21– 23].

Выбор трансформаторов напряжения производится по условию (4.1). Так как по трансформаторам напряжения не протекает ток силовой цепи, то проверки на электродинамическую и термическую стойкости для них не произво-

дятся [6].

Рисунок 5.1 – Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

39

Таблица 5.2 – Места установки трансформаторов напряжения на тяговых подстанциях

Место установки	Тип трансформатора	Схема соеди-
	напряжения	нения
		обмоток
Шины РУ питающего	Три однофазных трехобмоточных	Рисунок 5.1, а
напряжения опорной и	трансформаторов
рабочая перемычка
транзитной подстан-
ций
Обходная система	Один однофазный трехобмоточный	Рисунок 5.1, б
шин опорной под-	трансформатор
станции
Шины РУ 35 кВ	Три однофазных трехобмоточных	Рисунок 5.1, а
	трансформаторов
Шины РУ 27,5 кВ	Два или три однофазных трехобмо-	Рисунок 5.1, б
	точных трансформаторов
Шины РУ 6 кВ	Три однофазных трехобмоточных	Рисунок 5.1, а
или РУ 10 кВ	трансформаторов

После выбора измерительных трансформаторов и составления соответствующих таблиц необходимо изобразить и подписать их на СГЭС.

40