Выбор схемы трансформаторной подстанции

 

(Для примера)

Выбираем схему комплексной трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ с трансформаторами мощностью ______кВА. На вводах распределительного устройства по высокой стороне 10 кВ устанавливаем предохранитель для защиты от токов коротких замыканий. Далее устанавливаем первый разъединитель для создания видимого разрыва цепи. Второй разъединитель с заземлением устанавливаем для предотвращения случайной подачи напряжения на трансформатор при его поломке или замене. По низкой стороне 0,4 кВ ставим трансформатор тока, который служит для подключения измерительных приборов – амперметров, счетчиков (для измерения активной и реактивной энергии). Для отключения подстанции на каждом фидере служит автоматический выключатель.

 

 

Рисунок 3 – Схема подстанции.

Для трансформатора находим ток нагрузки I_н по формуле: [1, с.151]

 

I_н= ,                                                                                         (14)

 

где S_тр – полная табличная мощность, кВА;

U₁ – табличное напряжение по высокой стороне, кВ.

 

I_н= =

 

По таблице 5.16 Липкина Б.Ю. находим экономическую плотность тока j_эк, А/мм².

Для провода j_эк=

Экономическое сечение провода находим по формуле: [1, с.151]

 

S_эк= ,                                                                                                (15)

 

где S_эк – экономическое сечение провода, мм²

S_эк=  =

По величине S_эк выбираем стандартное сечение провода S= мм².

По произведенным расчетам выбираем кабель и записываем в табличной форме.

 

Таблица 5 Кабельная линия

 

Тип	S, мм^2	хо, Ом/км	ro, Ом/км	Iдоп, А

 

Кабель проверяем по току.

Кабель должен соответствовать условию

I_нагр I_доп

Проверяем кабель по потере напряжения по формуле: [1, с.159]

 

ΔU= *I_нагр ^. ℓ ^. (r_o ^. cosφ+х_о ^. sinφ),                                                   (16)

 

где ℓ - длина питающей кабельной линии, км;

r_o – активное сопротивление, Ом/км;

х_о – реактивное сопротивление, Ом/км;

ΔU – потери напряжения в трансформаторе, В.

 

ΔU= ^.

 

Определяем потери напряжения ΔU в процентном отношении:

 

ΔU%= ,                                                                              (17)

 

По ПУЭ кабельная линия должна удовлетворять норме по потере напряжения, не больше 6%.

    > 6%

Кабель подходит.

 

 

2.4 Расчет токов короткого замыкания

Так как сеть выше 1 кВ, то расчет токов ведем в относительно базисных величинах. Учитываем только индуктивное сопротивление основных элементов.

10/0,4 кВ трансформатор на S=  кВА,    КЛ= км

Питающая энергосистема S=  мВА

За базисные напряжения U_б1 и U_б2 принимаем генераторное напряжение ступени трансформатора 10/0,4 кВ.

U_б1=10,5кВ U_б2=0,4кВ

Приводим схему электроустановки с указанием основных элементов и строим схему замещения.

 

Рисунок 4 – Схема установки           Рисунок 5 – Схема замещения

По формулам определяем сопротивление всех элементов системы.

Сопротивление сети х₁ определяем по формуле: [1, с.73]

 

х₁=х_*н.с ,                                                                                         (18)

 

Определяем индуктивное сопротивление кабельной линии х₂ по формуле: [1, с.73]

 

х₂=х_оℓ ,                                                                                       (19)

 

где х_о – реактивное сопротивление на единицу длины линии, Ом/км.

Находим индуктивное сопротивление трансформатора х₃ по формуле: [1, с.73]

 

х₃=х_{*б тр=} ,                                                                           (20)

 

где U_кз – напряжение короткого замыкания трансформатора из таблицы 4, %;

    S_н.т – номинальная мощность трансформатора, кВА.

 

Находим результирующее сопротивление для точек К.З.

 

Для К-1 → х_рез=х₁+х₂,                                                                 (21)

 

 х_рез(К-1)=

 

Для К-2 → х_рез=х₁+х₂+х₃,                                                            (22)

 х_рез(К-2)=

 

Производим расчет токов К.З. для точек К-1 и К-2. Для этого находим базисный ток

 

I_б= ,                                                                                         (23)

 

Для точки К-1 →

I_б1= = =

Для точки К-2 →

 

I_б2= = =

 

Находим токи короткого замыкания по формуле: [1, с.82]

 

I_кз=I_∞= ,                                                                                          (24)

 

Для точки К-1 →

I_кз=       = кА

Для точки К-2 →

I_кз=      =  кА

Находим ударный ток по формуле: [1, с.83]

 

i_уд= *К_уд* I_кз                                                                                    (25)

 

где i_уд – ударный ток, кА;

К_уд – ударный коэффициент.

Принимаем К_уд=1,8 для цепи, когда не учитывается активное сопротивление.

 

Для точки К-1 → i_уд= *1,8* =

Для точки К-2 → i_уд= *1,8* =

 

Находим мощность К.З. по формуле: [1, с.72]

 

S_кз= ,                                                                                              (26)

где S_кз – полная мощность К.З., МВА.

Для точки К-1 → S_кз= =

Для точки К-2 → S_кз= =

Данные по токам К.З. заносим в таблицу.

 

Таблица 6 Расчет токов К.З.

Точка К.З.	Iкз, кА	I∞, кА	iуд, кА	Sкз, МВА
К-1
К-2