1.10. Розробка конструкції комплектної трансформаторної підстанції і вибір електрообладнання тп.

КТП призначені для прийому, перетворення та розподілу електроенергії в стаціонарних установках трьохфазного змінного струму.

Приводимо основні параметри КТП(таблиця 1.10.1)

Таблиця 1.10.1

Найменування параметра	Розрахункові дані	Дані КТП-630
1.Потужність силового транс- форматора (кВА):	332	630
2.Номінальна напруга на сто- роні високої напруги (кВ):	10	10
3.Номінальна напруга на сто- роні низької напруги (кВ):	0,4	0,4
4.Частота змінного струму (Гц):	50	50
5.Номінальний струм збірних шин(кА): УВН РУНН	0,036 0,91	0,4 0,91
6.Стум електродинамічної стій- кості (кА): УВН РУНН	35,6 17,692	51 50
7.Струм термічної стійкості за 1с (кА2с): УВН РУНН	219,52 103,7	400 625

КТП складається із:

- УВН, що містить шафу глухого вводу типу ВВ-1У1;

- силового трансформатора типу ТМЗ-630/10/0,4;

- РУНН, що складається із:

- шафи вводу низької напруги (ШНВ-12У3);

- окремо стоячої релейної шафи;

- шаф відхідних ліній (ШНЛ-30У3).

Схема КТП приведена на рис.1.10.1.

УВН типу ВВ – 1У1 представляє собою металеву шафу без вимикача навантаження, в якому високовольтні кабелі під'єднуються безпосередньо до виводів ВН силового трансформатора типу ТМЗ-630-10/0,4. Шафа закріплюється на баку силового трансформатора. На дні шафи ВВ – 1У1 є два отвори для вводу високовольтних кабелів, які кріпляться в середині шафи спеціальними скобами, що застосовуються для всіх перерізів кабелів. Для обслуговування шафи передбачено двері, що зачиняються на два замки.

РУНН представляє собою набір шаф з установленими в них апаратами, вимірювальними і захисними приладами, допоміжними пристроями, ошиновкою і проводами.

Відхідні лінії споживачів підключаються до шаф РУНН з низу.

Шафи розділені на комірки в яких розміщені автоматичні вимикачі і апаратура:

- комірка релейного відсіку

- комірка відхідних ліній.

Релейна шафа призначена для встановлення лічильників активної і реактивної електричної енергії, а також, для розміщення апаратури шафи ШНВ. Релейна шафа розміщується в одному ряду (на загальній рамі) із шафами РУНН і з’єднана з шафою ШНВ із сторони силового трансформатора.

На вводі РУНН, після ввідного вимикача, встановлено три трансформатори струму для вимірювання і обліку витрат електричної енергії.

Заземлення апаратів, які встановленні у шафах РУНН, виконано заземлюючим провідником. В якості силової захисно-комунікаційної апаратури РУНН застосовуються автоматичні вимикачі:

На вводі – вимикачі типу ВА;

На відхідних лініях – вимикачі типу ВА.

Електричне обладнання в умовах експлуатації, працює в трьох основних режимах: в тривалому режимі, в режимі перевантаження, в режимі КЗ.

В тривалому режимі надійна робота електричного обладнання забезпечується правильним вибором його по номінальному струму і напрузі, виходячи з умов:

І_р І_н.а.; U_н.м. U_н.а.

В режимі перевантаження надійна робота електричного обладнання забезпечується обмеженням величини та тривалості підвищення напруги або струму в таких межах, при яких гарантується нормальна робота електричних установок за рахунок запасу міцності.

В режимі КЗ надійна робота електричного обладнання забезпечується відповідністю вибраних параметрів пристроїв по умовам термічної та електродинамічної стійкості, відповідно до умов:

В_к І²_н.т.у. t_н.т.у.

і_н.дин і_уд.р.

Визначаємо розрахунковий струм підстанції:

І_р = , де

S_р – розрахункова потужність підстанції, кВА; S_р = 630 кВА

U_н – напруга високої сторони трансформатора: U_н = 10 кВ

І_р = = 36,4 А

Визначаємо тепловий імпульс КЗ в точці К-2:

В_к = І²_п.о. (t_відкл + Т_а) , де

І_п.о. – зверхперехідний струм КЗ: І_п.о.= І_кз2 = 14 кА

t_відкл – час протікання струму КЗ:

t_відкл = t_з + t_о.в. , де

t_з – час спрацювання максимального струмового захисту: t_з = (0,5 1)с;

приймаємо t_з = 1с

t_о.в. – час відключення масляного вимикача, що встановлений на підстанції

підприємства; t_о.в. = 0,11с [8] табл.31.1

Т_а – постійна часу затухання аперіодичної складової струму КЗ;

для мережі 10 кВ Т_а = 0,01с, тоді:

В_к = 14² [(1 + 0,11) + 0,01] = 219,52 кА² с

Далі вибір і перевірку апаратів проводимо в табличній формі, дані заносимо в таблицю 1.10.2

Таблиця 1.10.2

Умови вибору	Розрахункові дані	Табличні дані
		вимикач вакуумний ВВТЭ-10-20/630ХЛ2	Тр-р струму ТПК-10	Тр-р напруги НОЛ-08-10УТ2
1	2	3	4	5
1.вибір по напрузі: Uуст Uн.а.	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ
2.вибір по номіна-льному струму: Ір Ін.а.	36,4 А	630 А	75 А	-
3.перевірка на ди-намічну стійкість: іуд.р іпр.екв	35,6 кА	52 кА	52 кА	-
4.перевірка на те-рмічну стійкість: Вк І2н.т. tн.т.	219,52 кА2 с	202 3 = 1200 кА2 с	202 1 = 400 кА2 с	-
5.вибір по відклю-чаючій здатності: Іп.о. Ін.відкл	14 кА	20 кА	-	-
6.тип приводу	-	ПЭ-11	-	-

Вакуумний вимикач типу ВВТЭ-10-20/630ХЛ2 задовольняє умови вибору та перевірки і може бути прийнятий до установки.

Здійснюємо перевірку по класу точності трансформатора струму типу ТПК-10. Робота трансформатора повинна забезпечуватись в класі точності 0,5.

Приводимо схему підключення обмоток приладів до вторинних обмоток транс-форматора струму (рис. 1.10.2):

Рис. 1.10.2

Складаємо таблицю навантажень на вторинній обмотці трансформаторів стру-му (таблиця 1.10.3):

Таблиця 1.10.3

Назва приладу	Тип	Навантаження, ВА
		Фаза А	Фаза В	Фаза С
Амперметр Лічильник актив-ної енергії Лічильник реакти-вної енергії	Э-335 И-680 И-676	0,5 2,5 2,5	- - 2,5	- 2,5 2,5
всього		5,5	2,5	5,0

Подальший розрахунок проводиться по найбільш завантаженій фазі – фазі А.

Визначаємо загальний опір обмоток приладів:

R_прил = , де

S_прил – сумарне навантаження фази А по таблиці 1.10.3, кВА; S_прил = 5,5 кВА

І_2н – вторинний номінальний струм трансформатора струму, А; І_2н = 5 А, тоді

R_прил = = 0,22 Ом

По технічним даним трансформатора, [8] таблиця 31.9, його вторинне номінальне навантаження в класі точності 0,5 складає S_2н = 10 ВА, а розрахункове навантаження вторинної обмотки S_р = 5,5 ВА, для забезпечення роботи трансформатора струму в потрібному класі точності 0,5 повинна виконуватись умова:

S_2н S_р

S_2н = 10 ВА S_р = 5,5 ВА – умова виконується.

Визначаємо повний допустимий опір зовнішнього кола:

Z_2н = = = 0,4 Ом

Визначаємо допустимий опір з’єднувальних проводів:

R_пров = Z_2н R_прил R_к , де

R_к – опір контактів, Ом; приймаємо R_к = 0,1 Ом, тоді

R_пров = 0,4 0,22 0,1 = 0,08 Ом

Визначаємо переріз з’єднувальних проводів:

S_пров = , де

– питомий опір проводу; для алюмінію = 0,0283 Ом мм²/м

l_р – розрахункова довжина з’єднувальних проводів; при схемі “неповна зірка”

l_р = 1,5l , де

l – довжина проводу, що з'єднує трансформатор струму і прилад; прийма-

ємо l = 4,5 м, тоді l_р = 1,5 4,5 = 6,75 7 м, отже:

S_пров = = 2,48 мм²

По умовам механічної міцності мінімальний переріз алюмінієвих проводів у вторинному колі трансформатора струму повинен бути не менше 2,5 мм². На основі проведеного розрахунку приймаємо переріз алюмінієвих проводів 2,5 мм² і записуємо марку проводу АПВ – 4 (1×2,5). Остаточно до встановлення приймаємо трансформатор струму типу ТПК-10.

В мережах напругою 10 КВ, необхідно здійснювати контроль за станом ізоляції. Для цієї мети встановлюються трансформатори напруги. Таким чином, на даній КТП-630 встановлюється два однофазних трансформатора напруги, що з’єднані в неповну зірку.

Відповідність класу точності перевіряється шляхом співставлення номінальної потужності вторинного кола з фактичним навантаженням від підключених приладів, виходячи з умови:

S_2н.а. S_р

Складаємо таблицю навантажень вторинних кіл трансформатора напруги (таблиця 1.10.4):

Таблиця 1.10.4

Назва приладу	Тип	Повна потужність приладу, ВА	Кількість приладів
Вольтметр Лічильник активної енергії Лічильник реактивної енергії Реле напруги	Э-377 И-680 И-676 РЭВ-84	4,7 1,75 1,73 1,0	1 2 3 3
всього		16,39 ВА

По таблиці 31.13 [8] визначаємо номінальну потужність вторинного кола трансформатора напруги в класі точності 0,5, вона складає S_2н.а. = 75 ВА

Відповідність класу точності перевіряємо виходячи з умови:

S_2н.а. S_р

для двох трансформаторів: 2S_2н.а. S_р , тоді

2S_2н.а. = 2 75 = 150 ВА S_р = 16,39 ВА – умова виконуються.

Таким чином, до встановлення приймаємо два трансформатори напруги типу НОЛ-08-10УТ2.

Від струмів КЗ трансформатор захищається струмообмежуючим запобіжником типу ПКТ102-10-31,5У3; з таблиці 31.14 [8] виписуємо технічні дані запобіжника: U_н.а. = 10 кВ; І_н.а. = 40 А; І_{н.відкл} = 31,5 кА. Перевіримо вибраний запобіжник по умовам:

U_н.а. U_н.м. – U_н.а. = 10 кВ = U_н.м = 10 кВ

І_н.а. І_р – І_н.а. = 40 А І_р = 36,4 А

І_{н.відкл} І_п.о. – І_{н.відкл} = 31,5 кА І_п.о. = 14 кА

умови вибору виконуються.