Пример выбора электрических аппаратов, шин и изоляторов

Для схемы (рис.5-1) рассчитать токи трехфазного короткого замыкания на шинах высшего напряжения (точка К-1) и на шинах низшего напряжения (точка К-2) и выбрать:

выключатель В1 и его разъединитель;

выключатель отходящей линии В2, его разъединитель, трансформатор тока Т.Т. в его цепи;

тип распределительного устройства на низшем напряжении и дать разрез по ячейке отходящей линии с указанием используемых геометрических размеров;

сборные шины низшего напряжения, изоляторы для них и трансформатор напряжения ТН.

Исходные данные: относительное сопротивление системы при МВА; кВ; кВ; трансформаторы мощностью 10 МВА каждый, ; ток отходящей линии А; количество линий на одной секции низшего напряжения - 3. Остальные исходные данные указываются по мере надобности.

Расчёт токов короткого замыкания. Секционный выключатель на шинах 6-10 кВ понизительных подстанций принят нормалью отключенным для ограничения токов короткого замыкания и включается автоматически при отключении одного из трансформаторов. Трансформаторы работают раздельно. Составляется схема замещения (рис. 5-1 б). Все индуктивные сопротивления приводятся к произвольно выбранной базисной мощности МВА; .

Рисунок 5-1

Расчетное сопротивление трансформаторов

;

Трехфазное короткое замыкание на шинах 110 кВ (точка К-1)

Базисный ток

кА.

Ток короткого замыкания

кА,

так как источник – энергосистема.

Ударный ток (амплитудное значение) трехфазного короткого замыкания

кА,

где из табл.1-1.

Трехфазное короткое замыкание на шинах 10,5 кВ (точка К-2).

Базисный ток

кА.

Ток короткого замыкания

кА.

Амплитудное значение ударного тока

кА,

где из табл.1-1.

Намечаем к установке на отходящей линии выключатель ВМПП-10-630-20 с током отключения кА. Так как кА меньше тока отключения, то установка реактора на отходящей линии не требуется.

Выбор выключателя В1 и разъединителя Р1 в цепи высшего напряжения силового трансформатора.

Расчетный рабочий ток нормального режима

А.

Расчетный ток утяжеленного режима

А.

Расчетным током короткого замыкания является ток на шинах высшего напряжения в точке К-1.Внключатели распределительных устройств напряжением 35 кВ и выше выбираются обычно однотипными для всех цепей данного распределительного устройства и проверяются по наиболее тяжелым условиям короткого замыкания. К установке принимаем выключатель маломасляный трехполюсный типа ВМТ-110-20/1000 с собственным временем отключения с. Привод к выключателю пружинный типа ППК-2300. Расчетное значение периодической составляющей тока короткого замыкания кА (удаленное короткое замыкание). Расчетное время с.

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания для ветви энергосистемы

кА.

Постоянная времени Т_а взята из табл. 1-1.

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени

кА,

где определяется по кривой рис.2-1 для с.

Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания

кА²×с,

здесь с;

время действия основной защиты трансформатора, равное 0,1 с;

полное время отключения выключателя ВМТ-110-20/1000, равное 0,08 с.

Все расчетные и каталожные данные сводим в таблицу 5-1.

Выбираем по каталогу или справочнику [5,6] разъединитель типа РНДЗ-1-110/630. Привод ПДН-1 (или ПРН-220М).

Таблица 5-1.

Расчетные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВМТ-110-20/1000	Разъединитель РНДЗ-1-110/630
кВ	кВ	кВ
А	А	А
кА	кА	-
кА	кА	-
кА	кА	-
кА	кА	кА
кА2с	кА2с	кА2с

Выбор выключателя отходящей линии В5. На отходящей линии с рабочим током А принимаем к установке выключатель ВМПП-10-630-20 [5, 6] с приводом типа ППВ. Собственное время отключения выключателя с; расчетное время .

Расчетное значение периодической составляющей тока короткого замыкания

кА.

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания

кА.

Постоянная времени Т_а взята из табл.1-1.

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени

кА,

где определяется по кривой рис.2-1 для с.

Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания

кА²×с,

здесь с;

время действия максимальной токовой защиты линии, равное 0,5 с;

полное время отключения выключателя ВМПП-10, равное 0,08 с [5,6].

Все расчетные и каталожные данные сводим в таблицу 5-2.

Таблица 5-2.

Расчетные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВМПП-10-630-20
кВ	кВ
А	А
кА	кА
кА	кА
кА	кА
кА	кА
кА2с	кА2с

Распределительное устройство принимается комплектным из шкафов КРУ серии К-ХП. Разъединители в КРУ встроенные, втычного типа, завод-изготовитель гарантирует им необходимые параметры для работы совместно с выключателем ВМПП-10. Проверка разъединителей КРУ не производится.

Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 10 кВ. В шкафу КРУ К-ХП устанавливается трансформатор тока типа ТЛМ-10-200-0,5/Р [5, т.2]. Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по [4, с.370; 5, с.304]. На линии 10 кВ устанавливаются : амперметр, счетчик активной и реактивной энергии. Схема включения приборов показана на рисунке 5-2.

Сравнение расчетных и каталожных данных приведено в таблице 5-3.

Таблица 5-3.

Расчетные данные	Каталожные данные
	ТЛМ-10-200-0,5/Р
кВ	кВ
А	А
кА	кА
кА2с	кА2с

Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов [6], определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока ( таблица 5-4).

Рисунок 5-2.

Таблица 5-4.

Из таблицы 5-4 видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы А.

Общее сопротивление приборов

Ом.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 10 ВА или

Ом.

Сопротивление контактов при трех приборах принимаем 0,05 Ом, тогда сопротивление проводов

Ом.

Принимаем длину соединительных проводов с алюминиевыми жилами 4 м, определяем сечение

мм².

По условию механической прочности принимаем контрольный кабель сечением 2,5 мм².

Выбор трансформатора напряжения на сборных шинах 10 кВ. Трансформатор напряжения предназначен для питания параллельных катушек измерительных приборов и для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю, поэтому целесообразно использовать трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66. Подсчет нагрузки основной обмотки приведен в таблице 5-5.

Трансформатор напряжения устанавливается на каждой секции сборных шин и к нему подключаются измерительные приборы всех присоединений данной секции (число линий = 3+ силовой трансформатор), а также приборы контроля изоляции сети 10 кВ. Перечень необходимых приборов выбираем по [4, с.370] или [5, с.304].

Таблица 5-5.

Прибор	Тип	Потр. мощность катушки, ВА	Число катушек			Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, Вт
Вольтметр	Э-337	2,0						-
Ваттметр	Д-335	1,5						-
Счетчик активной энергии	И-675	3 Вт		0,38	0,925			14,6
Счетчик реактивной энергии	И-673М	3 Вт		0,38	0,925			14,6
Итого								29,2

Вторичная нагрузка

.

Выбранный трансформатор напряжения НТМИ-10-66 имеет номинальную мощность в классе точности 0,5, необходимом для присоединения счетчиков, 120 ВА. Таким образом ВА, трансформатор будет работать в выбранном классе точности.

Выбор сборных шин 10 кВ. Так как распределение нагрузки по шинам известно, выбор производим по току самого мощного присоединения – силового трансформатора.

Ток нормального режима

А.

Расчетный ток утяжеленного режима

А.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение выбираем по допустимому току. Принимаем алюминиевые шины однополосные сечением 60х6 мм2 с допустимым током А. В выбранном ранее распределительном устройстве типа КРУ серии К-ХП сборные шины установлены, как показано на рисунке 5-3. Так как большая грань расположена плашмя на изоляторе, то допустимый ток следует уменьшить на 5%, т.е. А

Проверка шин на термическую стойкость. Минимальное сечение проводника по термической устойчивости

тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания на сборных шинах:

кА²с;

с.

мм². < мм²,

где С=91 для алюминиевых шин.

Шины термически устойчивы.

Проверка на динамическую устойчивость. Определим частоту собственных колебаний конструкции при взаимодействии шинной конструкции в горизонтальной плоскости:

Гц,

где l – длина пролета между изоляторами, равная шагу ячейки К-ХП; м;

J – момент инерции шины по табл. [4, с.232; 5,т.3, кн.1, с.371],

см⁴.

Так как Гц, то расчет можно вести без учета колебательного процесса в шинной конструкции.

Определяем наибольшее усилие

Н.

Здесь м; м (см. рис.5-3).

Напряжение в материале шины

МПа.

Момент сопротивления шины

см²,

для алюминия МПа > МПа.

Итак, , значит шины динамически устойчивы.

Выбор изоляторов. Выбираем опорные изоляторы для внутренней установки типа ОФ-10-375У3. Проверяем их по допустимой нагрузке:

Н; по табл. 5-7 [6] Н;

Н.

Итак, Н.

Изоляторы проходят по механической прочности.