Выбор электрооборудования выключателей, разъединителей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, шин

Выбор выключателей и разъединителей на ОРУ 220 кВ

Расчетные параметры, номинальные данные, условия выбора и проверки выключателей и разъединителей

Таблица 4.1 – Выбор и проверка выключателей и разъединителей ВН

Расчетные параметры	Паспортные данные
Выключатель ВГБ-500	Разъединитель РДЗ-500
Uуст=500 кВ	Uном=500 кВ	Uном=500 кВ
Imax=1005 А	Iном=3150 А	Iном=2000 А
Iпτ=2,63 кА	Iноткл=40 кА	—
iаτ=3,5 кА	iаном=25,48 кА	—
Iпо=2,63 кА	Iдин=40 кА	—
iуд=2,1 кА	iдин=102 кА	iдин=100 кА
Вк=0,5 кА²·с	Iтер²*tтер=1200 кА²·с	Iтер²*tтер=1984 кА²·с

Определяем максимальный рабочий ток на 220 кВ

Тепловой импульс тока КЗ определяется по формуле

Время отключения [1. с 211]

Выбор выключателей и разъединителей на ОРУ 220 кВ

Таблица 4.2 – Выбор и проверка выключателей и разъединителей СН

Расчетные параметры	Паспортные данные
Выключатель ВГБ-220	Разъединитель РДЗ-220
Uуст=220 кВ	Uном=220 кВ	Uном=220 кВ
Imax=1049 А	Iном=2000 А	Iном=2000 А
Iпτ=2,7 кА	Iноткл=50 кА	—
iаτ=1,15 кА	iаном=38,1 кА	—
Iпо=2,7 кА	Iдин=50 кА	—
iуд=3,89 кА	iдин=102 кА	iдин=102 кА
Вк=2,4 кА²·с	Iтер²*tтер=7500 кА²·с	Iтер²*tтер=7500 кА²·с

Определяем максимальный рабочий ток на 220 кВ

Тепловой импульс тока КЗ определяется по формуле

Время отключения [1. с 211]

Выбор выключателей на 10 кВ

Так как нагрузки на НН нет принимаем выключателей ВКЭ- 10

Таблица 4.3 – Выбор и проверка выключателей НН

Каталожные данные

Выключатель ВКЭ-10

Uном=10 кВ

Iном=2000 А

Iноткл=31,5 кА

iаном=8,8 кА

Iдин=31,5 кА

iдин=80 кА

Iтер²·tтер=2976 кА²·с

Расчетные параметры, номинальные данные, условия выбора и проверки выключателей и разъединителей аналогичны и для других выключателей и разъединителей.

Выбор трансформаторов тока на 500 кВ

Марка трансформатора тока – ТФЗМ – 500 – У1 кВ для наружной установки

Таблица 4.4 – Расчетные и каталожные данные выбора трансформатора тока

Расчетные данные	Каталожные данные
Uуст=500 кВ	Uном=500 кВ
Imax=1005 А	Iном=2000 А
Z2н=5,5 Ом	Z2=20 Ом

Таблица 4.5 – Подсчет нагрузок вторичной обмотки

Приборы	Тип	S1	Нагрузка ВЛ
А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	0,5	—	0,5
Варметр	Д-304	0,5	0,5	—	0,5
Счетчик	САЗ-И-670	2,5	2,5	—	2,5
Итого				0,5

Выбор трансформаторов тока на 220 кВ

Марка трансформатора тока ТФЗМ – 220 – У1 кВ для наружной установки

Таблица 4.6 – Расчетные и каталожные данные выбора трансформатора тока

Расчетные данные	Каталожные данные
Uуст=220 кВ	Uном=220 кВ
Imax=1049 А	Iном=2000 А
Z2н=4,8 Ом	Z2=20 Ом

Таблица 4.7 – Подсчет нагрузок вторичной обмотки

Приборы	Тип	S1	Нагрузка ВЛ
А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5	0,5
Счетчик ватт часов	Д-335	0,5	0,5	—	0,5
Счетчик вар часов	СР4-И-670	2,5	2,5	—	2,5
Итого				0,5

Выбор трансформатора напряжения 220 кВ

Имеем две вводных линии напряжением 220 кВ и два трансформатора подстанции.

Таблица 4.10 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Приборы	Тип	S одной обм. ВА	Число обм.	Cos	Sin	Число прибо- ров	Общая потребляемая P
P, Вт	Q, ВАР
Сборные шины
Вольтметр	Э-335							—
Вольтметр регистрирующий	Н-393							—
Частотомер	Э-362							—
Линия 500
Фиксатор	ФИП							—
Ваттметр	Д-335	1,5						—
Варметр	Д-304							—
Сч. ватт часов	СА3-И-674			0,38	0,925
Итого:								28,8

НДЕ-500

Sн=300 В·А

Выбор трансформатора напряжения 220 кВ

Имеем три вводных линии напряжением 220 кВ и два трансформатора подстанции.

Таблица 4.11 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Приборы	Тип	S одной обм. ВА	Число обм.	Cos	Sin	Число прибо-ров	Общая потребляемая P
P,Вт	Q, ВАР
Сборные шины
Вольтметр	Д-335	1,5						—
Линия 220 кВ
Сч. ватт часов	САЗ-И-674			0,38	0,925			43,8
Сч. вар часов	И-673			0,38	0,925			43,8
ТС
Ваттметр	Д-335	1,5						—
Варметр	Д-304	1,5						—
Сч. ватт часов	СА3-И-674			0,38	0,925			43,8
Сч. вар часов	СР4-И-673			0,38	0,925			43,8
Итого:								175,5

НКФ-220

Sн=400 В·А

Выбор гибких шин на 500 кВ

В РУ 500 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС.

І_{мак=P3*Cos*U} =800000*0,9*500 =1005A,

АС-700/86 – марка провода

d-36,2 mm- наружный диаметр провода

r₀-18,1,

І_доп= 1180 А

Вк = Іпо² * (tоткл +Та)=1,31²*(0,1+0,35)=0,77 кА²*с,

Q_мин=Вк /С=0,77 *10⁶/90 =85<600 _мм²

І_по<20 кА проверка на схлёстывание не нужна

При проверке на термическую стойкость проводов линий, оборудованных устройствами быстродействующего АПВ, должно учитываться повышение нагрева из-за увеличения продолжительности прохождения токов КЗ.

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);

где r0—радиус провода в сантиметрах

ε ₀=30,3* m *(1+0,299/√r₀)=30,3*0,82*(1+0,299/1,81) =30,3,

где U—линейное напряжение (U=1.1*Uном) кВ

U=1,1+500=550,

где Дcp - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз (единицы измерения сантиметры)

где Д-расстояние между соседними фазами, см.

Д_ср=1,25*Д,

Д_ср=1,25*600=756,

Делаем расщепление гибких шин

ε=k*0,354*Un*r*Logд а = 0,354*5504*1,81*1,57 =1,19*17,5=20,8,

K=1+3*2*r₀/a = 1+3*2*1,81/40=1,19,

R_экв=42 *r*a³ = 42 *1,81*40³ =20,

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9E0. Таким образом, условие образования короны можно записать в виде

1,07*ε _0≤ 0,9*ε,

1,07*20,8_≤ 0,9*30,3,

22,5_≤ 27,2,

Выбор гибких шин на 220 кВ

І_{мак =P3*Cos*U} =400000*0,9*220 =1049 A,

Где - АС-600/72- марка провода

d-33,2 mm- наружный диаметр провода

r₀-16,6- радиус провода в сантиметрах

І_доп- допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя или температуре воздуха

Qмин— минимальное сечение по термической стойкости

І_доп= 1050 А

Вк = Іпо²* (tоткл +Та)=2,2²*(0,1+0,35)=2.17 кА²*с

Q_мин =Вк /С=2,17 *10⁶/90 =16<600 _мм²

І_по<20 кА проверка на схлёстывание не нужна

Проверка на коронирование

ε ₀=30,3*м*(1+0,299/√r₀)=30,3*0,82*(1+0,299/1,66) =31

где м -коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m=0.82)

где U—линейное напряжение (U=1.1*Uном) кВ

U=1,1+220=242

где Дcp - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз (единицы измерения сантиметры)

Д_ср=1,25*400=504 см

Делаем расщепление гибких шин

ε=k*0,354*Un*r*Logд а =1,16* 0,354*2204*1,81*1,9 =15,6

K=1+3*2*r₀/a = 1+3*2*1,81/20=1,16

R_экв=r*a =1,16*20 =5,57

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9E0. Таким образом, условие образования короны можно записать в виде

1,07*ε _0≤ 0,9*ε

1,07*15,6_≤ 0,9*31

_16,6≤27,9

Выбор трансформаторов собственных нужд подстанции

Мощность потребителей собственных нужд подстанции определяем по [1.с.639-640] и сводим данные в таблицу 8.1

на 500 кВ,

на 220 кВ,

Для выбора мощности трансформатора собственных нужд составляем таблицу для расчета мощности нагрузки собственных нужд подстанции

Таблица 5.1 – Нагрузка собственных нужд подстанции

Вид потребителя	Установленная мощность	cosφ	tgφ	Нагрузка
единицы, кВт×кол.	всего, кВт	Pуст, кВт	Qуст, кВАр
АОТДЦТН-267/500/220/10	5×3		0,85			6,2
Подогрев ВГБ-220	2×4					—
Подогрев ВКЭ-10	2×5					—
Подогрев КРУ						—
Подогрев реле шкафа	—					—
Отопление и освещение ОПУ	—					—
Освещение и вентиляция ЗРУ	—					—
Освещение ОРУ-220	—					—
Компрессорный эл. двигатель						—
Маслохозяйство	100×1					—
Подзарядно-зарядный агрегат	2×23					—
Итого						6,2

Мощность трансформаторов с.н. при двух трансформаторах выбирается по условию

(4.1),

где Sрасч – расчетная нагрузка по таблице (5.1);

Кп – коэффициент допустимой аварийной перегрузки, равный 1,4.

Расчетная нагрузка СН подстанции определяется по формуле

(4.2),

Расчетная нагрузка при Кс=0,8 по формуле (4.2)

По условию (10) имеем

Ближайший к этой мощности принимаем трансформатор ТМ-250/10 с номинальной полной мощностью 250 кВ·А.