Выбор шинных изоляторов
Жесткие шины в распределительных устройствах крепятся на опорных изоляторах, которые выбираются:
по номинальному напряжению
(4.14)
по допустимой нагрузке
(4.15)
где
- сила, действующая на изолятор;
- допустимая нагрузка на головку
изолятора:
(4.16)
где
- разрушающая нагрузка на изгиб.
При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила, Н
(4.17)
где
- поправочный коэффициент на высоту
шины, если она расположена «на ребро»
(
Рис. 4.1.
4.18)
где
-
высота изоляторов;
и
размеры шины.
При расположении шин в вершинах треугольника смотри в [4].
Проходные изоляторы выбираются:
по напряжению
(4.20)
по номинальному току
(4.21)
по допустимой механической нагрузке
(4.22)
Для проходных изоляторов расчетная сила, Н
(4.23)
Пример выбора электрических аппаратов, шин и изоляторов
Для схемы (рис.5.1а) рассчитать токи трехфазного короткого замыкания на шинах высшего напряжения (точка К-1) и на шинах низшего напряжения (точка К-2) и выбрать:
выключатель Q1 и его разъединитель QS1;
выключатель Q2, и разъединитель QS2 в цепи отходящей линии
тип распределительного устройства на низшем напряжении;
трансформатор тока ТА;
трансформатор напряжения ТУ;
соединение силового трансформатора с распределительным устройством низшего напряжения.
Исходные
данные: относительное сопротивление
системы Х*с = 0,04 при
= 100 МВА;
= 110 кВ; ;
= 10,5 кВ; трансформаторы мощностью 10 МВА
каждый, ;
= 10,5%; ток отходящей линии ;
= 200 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
нормально 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
= 100 МВА;
=
=
0,04.
Расчетное сопротивление трансформаторов
Трехфазное
короткое замыкание на шинах 110 кВ (точка
К-1) Базисный ток
Ток короткого замыкания в начальный момент времени определяется как
т
I
п.о
ак как источником тока короткого замыкания является энергосистема.Ударный ток (амплитудное значение) трехфазного короткого замыкания
где
= 1,608 из табл.2.2.
Трехфазное короткое замыкание на шинах 10,5 кВ (точка К-2).
Базисный ток
Ток короткого замыкания
Амплитудное значение ударного тока
где = 1,82 из табл.2.2.
К
установке на отходящей линии намечается
вакуумный выключатель ВВЭ-10-20/630УЗ с
током отключения
= 20 кА. Так как
кА
(удалённое короткое замыкание) меньше
тока отключения, то установка реактора
на отходящей линии не требуется.
Выбор выключателя Q1 и разъединителя QS1 в цепи высшего напряжения силового трансформатора.
Расчетные рабочие токи продолжительного режима (предполагается установка перспективного трансформатора)
Расчетным
током короткого замыкания является ток
на шинах высшего напряжения в точке
К-1.Выключатели 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
элегазовый типа ВГУ-110-40/3150У1 с собственным
временем отключения
=
0,025 с. Привод к выключателю пневматический.
Расчетное значение периодической
составляющей тока короткого замыкания
(удаленное короткое замыкание). Расчетное
время
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания для ветви энергосистемы
Постоянная
времени
взята из табл. 2.2.
Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени :
где
определяется по каталогу на выключатель
или по кривой рис.3.1 для
=0,035с.
Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания,
здесь
;
- время действия основной защиты
трансформатора, равное 0,1
с;
- полное время отключения выключателя
ВГУ-110-40/3150, равное 0,055 с.
Все расчетные и каталожные данные сводим в табл. 5.1.
Выбираем по каталогу или справочнику [5, 6, 14] разъединитель типа РДЗ-1-110/630У1 с приводом ПДН-1.
Таблица 5.1.
Расчетные
данные
Каталожные
данные
Выключатель
ВГУ-110-40/3150
Разъединитель
РДЗ-1-110/630
=
110 кВ
=
110 кВ
=
117 А
=
3150 А
=
630 А
-
-
-
=
110 кВ
Выбор
выключателя отходящей линии
Q2. На отходящей линии с
рабочим током
= 200 А принимаем к установке вакуумный
выключатель ВВЭ- 10-630-20 [5, 6,
12] с приводом типа ПЭ. Собственное время
отключения выключателя
= 0,050 с; расчетное время
Расчетное значение периодической составляющей тока короткого замыкания
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания
Постоянная времени взята из табл. 2.2.
Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени :
где определяется по каталогу на выключатель или по кривой рис. 3.1 для = 0,06 с.
Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания,
здесь
;
- время действия максимальной токовой
защиты линии, равное 0,5 с;
- полное время отключения выключателя
ВВЭ-10, равное 0,055 с [5, 6,
12].
Все расчетные и каталожные данные сводим в табл. 5.2.
Таблица
5.2.
Расчетные
данные
Каталожные
данные
Выключатель
ВВЭ-10-630-20
Распределительное устройство на напряжении 10 кВ понижающей подстанции принимается комплектным из шкафов КРУ серии КМ-1. Разъединители в КРУ встроенные, втычного типа, завод-изготовитель гарантирует им необходимые параметры для работы совместно с выключателем ВВЭ-10. Проверка разъединителей КРУ не производится.
Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 10 кВ. В шкафу КРУ КМ-1 устанавливается трансформатор тока типа ТЛК-10-200-0,5/Р [5, т.2]. Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по [4, 5]. На линии 10 кВ устанавливаются: амперметр, счетчик активной и реактивной энергии. Схема включения приборов показана на рис. 5.2.
Рис. 5.2
Сравнение расчетных и каталожных данных приведено в табл. 5.3.
Таблица
5.3.
Расчетные
данные
Каталожные
данные
ТЛК-10-200-0,5/Р
Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов [4, 6], определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока (табл. 5.4).
Таблица
5.4.
Прибор
Тип
Нагрузка,
ВА, фазы
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
-
-
Счетчик
активной энергии
СА3-И674
2,5
—
2,5
Счетчик
реактивной энергии
СР4-И689
2,5
-
2,5
Итого
5,5
-
5,0
Из табл. 5.4 видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы А. Общее сопротивление приборов
Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5
Сопротивление
контактов при трех приборах принимаем
=
0,05 Ом, тогда допустимое сопротивление
проводов
Для
подстанций с высшим напряжением 110 кВ
принимаем кабель с алюминиевыми жилами,
ориентировочная длина которого в ячейке
КРУ 10 кВ 1=4м [4], т.к. трансформаторы тока
соединены в неполную звезду, то
.
По условию механической прочности принимаем контрольный кабель
АКРВГ с жилами сечением 4 [1].
Выбор трансформатора напряжения на секции сборных шин 10 кВ. Трансформатор напряжения предназначен для питания катушек напряжения измерительных приборов и для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю. КРУ КМ-1 комплектуется трансформаторами напряжения ЗНОЛ.09-10 и НОЛ.08-10. Выбираем 3*ЗНОЛ.09-10, = 10 кВ,
=
75 В
А
в классе точности 0,5. Этот трансформатор
напряжения имеет две вторичные обмотки,
одна из которых включена в звезду и к
ней присоединяются катушки напряжения
измерительных приборов, другая - соединена
в разомкнутый треугольник и используется
для контроля изоляции.
Трансформатор напряжения устанавливается на каждой секции сборных шин. К нему подключаются измерительные приборы всех присоединений данной секции.
Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по ПУЭ или из [4]. На электрической схеме (рис. 5.3) показаны места их установки.
Подсчёт вторичной нагрузки приведён в табл. 5.5.
Таблица
5.5.
Прибор
Тип
S
одной
обмотки, ВА
Число
обмоток
cos
sin
Число
приборов
Общая
потребляемая мощность
Р,
Вт
Q,
Вар
Вольтметр
(сборные
Э-335
2
1
1
0
2
4
-
шины)
Ваттметр
Ввод
Д-335
1,5
2
1
0
1
3
-
Счётчик
10
кВ
активный
от
транс-
СА3-И674
3
Вт
2
0,38
0,925
1
6
14,5
Счётчик
форма-
реактив-
тора
СР4-И689
3
Вт
2
0,38
0,925
1
6
14,5
ный
Счётчик
активный
Линии
СА3-И674
3
Вт
2
0,38
0,925
3
18
43,5
Счётчик
10
кВ
реактив-
СР4-И689
3
Вт
2
0,38
0,925
3
18
43,5
ный
Итого
55
116
Вторичная нагрузка
Три трансформатора напряжения ЗНОЛ.09-10, соединённых в звезду, имеют мощность 3 75 = 225 В А, что больше . Таким образом, трансформатор напряжения будет работать в выбранном классе точности 0,5.
Для соединения трансформаторов напряжения с приборами для упрощения расчётов принимаем по условию механической прочности контрольный кабель АКРВГ с сечением алюминиевых жил 2,5 .
Трансформатор напряжения присоединяется к сборным шинам через предохранитель типа ПКН 001-10УЗ (предохранитель кварцевый для трансформатора напряжения) и втычной разъединитель.
Выбор соединения силового трансформатора с КРУ-10 кВ.
Соединение может осуществляться гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом.
Определяем расчётные токи продолжительных режимов режима (предполагается установка перспективного трансформатора):
Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току, так как шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находится в пределах подстанции.
Принимаем однополосные шины 80x8 , = 1320 А [4, 6].
По условию нагрева в продолжительном режиме шины проходят:
.
Проверяем шины на термическую стойкость
где - тепловой импульс, рассчитан при выборе выключателя Q2;
Проверяем шины на механическую прочность.
Определяем пролёт при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц
откуда
По табл. 4.1 [4], если шины расположены горизонтально, то
Принимаем расположение шин горизонтальное, пролёт 1,2 м, расстояние между фазами a=0,8 м.
Определяем напряжение в материале шин от взаимодействия фаз
где
что
меньше
Таким образом, шины механически прочны.
Выбор
изоляторов.
Выбираем опорные штыревые изоляторы
наружной установки ОНШ-10-5-1УХЛ1 на
Изоляторы проходят по механической прочности.