3 ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ПІДСТАНЦІЇ
3.1 Характеристика і компоновка підстанції
Цехова трансформаторна підстанція виконується закритою з розміщенням електроустаткування в приміщенні. Підстанція розташовується поблизу центра електричних навантажень, це дозволяє скоротити протяжність електричних мереж, зменшити втрати електроенергії і знизити капітальні витрати.
Шафи трансформаторних підстанцій встановлюються на кабельному каналі, який має вихід з приміщення підстанції. Під масляним трансформатором виконується бетонний масло приймач, який уміщує 20% повного об’єму масла; він перекритий решіткою з шаром гравія і ізольований від кабельного каналу. Ширина проходу між електротехнічними пристроями не менше 1 м.
Висота приміщень повинна бути не менше комплектних пристроїв плюс 0,8 м до стелі і 0,3 м до балок.
Трансформатори встановлюють в комірці так, щоб без зняття напруги забезпечувалось зручне і безпечне спостереження за рівнем масла в масловказувачі, а також доступ до газового реле.
3.2 Розрахунок струмів короткого замикання
3.2.1Розрахунок струмів короткого замикання в мережах понад 1000В
Електроустаткування, встановлення в системах електропостачання повинне бути стійким до струмів короткого замикання і вибиратися з урахуванням цих струмів. Розрахунок сили струмів короткого замикання проводиться у відповідних базисних величинах. При цьому методі всі розрахункові дані проводяться до базисної напруги і базисної потужності.
Знаходяться базисні величини
Визначаються базисні струми
(3.1)
Складається розрахункова схема і схема заміщення. В розрахунковій схемі враховується опір живлячих трансформаторів, високовольтних ліній. По розрахунковій схемі складається схема заміщення, в якій вказуються опори джерела струму і споживача, точки для розрахунків сили струмів короткого замикання.
Рисунок 3.1- Розрахункова схема
Рисунок 3.2- Схема заміщення
Відносний опір кабелю
(3.2)
Відносний опір трансформатора , кОм
(3.3)
Активний опір кабелю , Ом
(3.4)
Ом
Ом
Активний відносний опір кабелю
(3.5)
тому активний опір враховується
Результуючий опір
(3.6)
Струм к.з. в точці К1, кА
(3.7)
Ударний струм в точці К1 , кА
(3.8)
Потужність К.З в точці К1 Sк1, мВА
мВА
3. 2.2 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою
0.4 кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в системах електропостачання напругою до 1000 В вимагається для перевірки електроапаратів і струмопроводів в режимі надструмів, а також для перевірки автоматичного відключення ліній в мережах до 1000 В з глухо заземленою нейтраллю при виникненні замикання на корпус.
Для розрахунків струмів короткого замикання в мережі напругою до 1000 В складаються розрахункова і замісна схеми. Розрахунки опорів елементів схеми проводяться в іменованих одиницях.
Рисунок 3.4 – Розрахункова схема
Рисунок 3.3 – Схема заміщення
По формулам і довідковим данним визначаємо опір елементів схеми.
Активний опір трансформатора rT, мОм
rT = (3.9)
rT = мОм
Повний опір трансформатора Zт, мОм
Zт=Uк%·U2н /(100·Sн) (3.10)
Zт = мОм
Індуктивний опір трансформатора Хт,Ом
(3.11)
мОм
Опір трансформатора струму приймається [7,ст. 104]
rт.с =0,05 мOм
x т.с =0,07 мOм
Автоматичного вимикача АВМ-20 приймаємо: активний опір r a =0,06 мОм і індуктивний опір x a =0,13 мОм
Для алюмінієвих пласких шин перерізом 100×8мм2 від трансформатора РП-0,4кВ опори дорівнюють r′ш =0,049мОм/м, х′ш = 0,157 мОм/м;
Активний і індуктивний опір шин ха rа, мОм
rа = r′ш ∙ L, (3.112)
rа = 0,026 ∙20=0,52 мОм
де L - довжина шинопроводу, м.
ха = х′а ∙ L (3.13)
ха = 0,148 ∙ 20=2,96 мОм
У відповідності з ПУЕ сумарний опір контактів при короткому замикані біля розподільчого щита цехової підстанції слід прийняти rк=15мОм
Сумарний активний і індуктивний опір кола короткого замикання напругою 0,4 кВ ∑r, ∑х, мОм
∑r = rm+ rm.c +ra +rш +rк (3.14)
∑r = 4,92+ 0,05+0,06 +0,52 +15=20,55 мОм
∑Х = Хт +Хт.с +Ха +Хш (3.15)
∑Х = 10,3224,58 +0,07 +0,13 +2,96=13,48 мОм
Величина струму періодичної складаючої ІК4, кА
(3.16)
кА
Комутаційна здатність автоматичного вимикача АВМ-20 складає 35кА.
3.3 Вибір і перевірка електричних апаратів і струмопровідних частин
Електроустаткування повинно вибиратись по розрахунковим
максимальним значенням струмів, напруги, потужностей для нормального режиму роботи і режиму короткого замикання. Для цього порівнюються
розрахункові дані і допустимі значення для всього устаткування.
Для забезпечення надійної безаварійної роботи устаткування розраховані значення повинні бути нижче допустимих.
Таблиця 3.1 – Результати розрахунків параметрів к.з.
-
Точка к.з.
Ік.з.,кА
Іу,кА
S,МВ∙А
К1
7,97
19,48
219,78
К2
12,09
7,97
56,82
Таблиця 3.2 – Вимикачі
-
Умови
вибору і перевірки
Розрахункові дані
Довідникові дані
ВВТЭ10/630
Uуст≤ Uном
Uуст=10кВ
Uном=10кВ
Іуст≤ Іном
Іроз=7,64кА
Іном=630А
іу≤ідин.
іу=19,48кА
Ідин=52кА
ІКЗ≤Івідк
ІКЗ=12,09кА
Івідк=20кА
Вид установки
Внутрішня
Внутрішня
Таблиця 3.3 –Вимикачі потужності
-
Умови
вибору і перевірки
Розрахункові дані
Довідникові дані
ВМР10/400
Uуст≤ Uном
Uуст=10кВ
Uном=10кВ
Іроз≤ Іном
Іроз=27,96А
Іном=400А
іу≤Ідин
іу=19,48кА
Ідин=41кА
Вид установки
Внутрішня
Внутрішня
Таблиця 3.4 – Розрядники вентильні РВС
-
Умови
вибору і перевірки
Розрахункові дані
Довідникові дані
РВС10
Uуст≤ Uном
Uуст=10кВ
Uном=10кВ
Uдоп≤0,8∙Uном
Uуст=8кВ
Uном=10кВ
Таблиця 3.5 – Трансформатори струму
Умови вибору і перевірки |
Розрахункові дані |
Довідникові дані ТЛМ-10-У3 |
Uуст≤ Uном |
Uуст=10кВ |
Uном=10кВ |
Імакс≤ Іном |
Ім=27,96А |
Іном=200А |
іу≤Ідин |
іу=19,48кА |
ідин =35,2кА |
r1 < rн
|
|
r2=1,2 Iн=5 |
Вид установки |
Внутрішній |
Внутрішній |
Шини на ГЗП вибираються по стуму навантаження
Приймаються до установи шини на ізоляторах пластом, відстань між фазами a = 800 мм, відстань між ізоляторами по довжині L = 1200 мм. Вибираються алюмінієві шини розміром 40х5 мм.
Ідоп=665 А
Ім < Ідоп
27,96< 665
Момент опору W, см3
W= (3.17)
Механічна напруга в матеріалі шин розр ,МПа
розр= (3.18)
Для матеріалу шин з алюмінієвого сплаву АД31Т доп=75 МПа
розр= МПа
3,5МПа<<75МПа
Шини механічно міцні.
Перевірка шин на термічну стійкість qmin,мм2
qmin= , (3.19)
де с- функція, А·с1/2/мм2.
77,74мм2<250мм2
3.4 Розрахунок і вибір релейного захисту силового трансформатора
В проекті вибирається і розраховується релейний захист трансформатора ТМ 630/10.
Для захисту трансформатора приймається максимальний струмовий захист на стороні низької напруги і струмову відсічку на стороні високої напруги, а також газовий захист від внутрішніх пошкоджень.
Номінальна сила струму на стороні ВН і НН
(3.20)
Приймається до установки на стороні НН двох трансформаторів струму з з’єднанням їх в неповну зірку (Кс.х.1=1) і на стороні ВН трьох трансформаторів струму з з’єднанням їх в трикутник (Кс.х.1= ).
Трансформатори струму
ТКЛ – 10 – 0,5/Р Uн =10 кВ класс точності 0,5, 100/5 (Кт.т1 = 20)
ТКЛ – 0,5 Uн = 500 В і класс точності 0,5, 2000/5 (Кт.т2 = 400)
Для максимального струмового захисту вибирається реле типу РТ 40/20 і реле часу ЭВ – 122 з установкою 0,25-3,5 с.
Сила струму спрацювання максимального струмового захисту , А
(3.21)
де Кн – коефіцієнт надійності;
Кв – коефіцієнт повернення.
Коефіцієнт чутливості струмового захисту при двофазному короткому замиканні Кч, А
(3.22)
де Ік2 – струм періодичної складаючої струму короткого замикання на стороні НН.
Кч > Кч.доп
6,18 > 1,5
Захист чутливий
Струм спрацювання відсічки, яка встановлена на стороні живлення
трансформатора Іспр.р. , А
(3.23)
де Ік2 – струм періодичної складаючої струму короткого замикання на стороні ВН.
Коефіцієнт чутливості відсічки при двофазному короткому замиканні , А
(3.24)
А
Захист чутливий.
Для захисту трансформатора від внутрішніх пошкоджень встановлюється газове реле ПГ-22 з дією на відключення трансформатора при внутрішніх пошкодженнях.
В системі електропостачання на цеховій підстанції застосований пристрій автоматичного вмикання резервного живлення (АВР).
Пуск в дію АВР здійснюється реле мінімальної напруги, яке контролює напругу на окремих секціях шин. АВР спрацьовує в межах 0,2 – 1 с. після припинення живлення.
Ефективна дія АВР забезпечується при достатній потужності резервного трансформатора.