Выбор электрических аппаратов, изоляторов и шин

Все электрические аппараты, изоляторы, шины выбираются по номинальному напряжению, номинальному току и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

6.1. Выбор и проверка выключателей напряжением свыше 1 кВ

Выбор выключателей осуществляем исходя из условий:

Выбираемая и проверяемая величина	Обозначение	Формулы для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	Uном.а	Uном.а ≥ Uном.у
Номинальный ток, А	Iном.а	Iном.а ≥ Ip.max
Номинальный ток отключения, кА	Iном.от	Iном.от ≥ Ip.от
Номинальная мощность отключения, кВ-А	Sном.от	Sном.от ≥ S0.2
Допустимый ударный ток КЗ, кА	iдин	iдин ≥ I^(3)у.расч
Ток термической стойкости, кА	Iтc	It ≥ I∞

 

Выбираем для установки на ОРУ-110 кВ выключатели типа

МКП-110Б-630-20У1.

Uном.а = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; Iном.а = 630 А ≥ Ip.max = 48,209 А; Iном.от = 20 кА ≥ Ip.от = 5,271 кА; iдин = 20 кА ≥ I^(3)у.расч = 12,309 кА; It = 20 кА ≥ I∞ = 5,77 =2,448 кА.

Выбираем для установки на ОРУ-35 кВ выключатели типа С-35М-630-10.

Uном.а = 35 кВ ≥ Uном.у = 35 кВ; Iном.а = 630 А≥ ; Iном.от = 10 кА ≥ Ip.от = 1,422 кА; iдин = 10 кА ≥ I^(3)у.расч = 3,609 кА; It = 10 кА ≥ I∞ = 1,422 = 0,603 кА.

На стороне 6,6 кВ (на стороне ЦПП) принимаем КРУ типа КМ1Ф-6-20У3.

U_ном.а = 6 кВ ≥ U_ном.у = 6 кВ;

I_ном.а = 630 А ≥ ;

I_ном.от = 16 кА ≥ I_p.от = 0,525 кА;

i_дин = 51 кА ≥ I⁽³⁾_у.расч =1,56 кА.

На стороне 6,3 кВ (на стороне потребителей поверхности) принимаем КРУ типа КМ1Ф-6-20У3.

U_ном.а = 6 кВ ≥ U_ном.у = 6 кВ;

I_ном.а = 630 А ≥ ;

I_ном.от = 16 кА ≥ I_p.от = 4,249 кА;

i_дин = 51 кА ≥ I⁽³⁾_у.расч = 10,784 кА.

 

6.2. Выбор и проверка разъединителей

Выбор разъединителей осуществляем исходя из условий:

Выбираемая и проверяемая величина	Обозначение	Формулы для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	Uном.а	Uном.а ≥ Uном.у
Длительный номинальный ток, А	Iном.а	Iном.а ≥ Ip.max
Допустимый ударный ток КЗ, кА	iдин	iдин ≥ I^(3)у.расч
Ток термической стойкости, кА	Iтc	It ≥ I∞

 

Выбираем для установки на ОРУ-110 кВ разъединители типа РНД(3)-110/1000.

Uном.а = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; Iном.а = 1000 А ≥ Ip.max = 48,209 А; iдин = 80 кА ≥ I^(3)у.расч = 12,309кА; It = 31,5 кА ≥ I∞ = 5,77 = 2,448кА.

 

Выбираем для установки на ОРУ-35 кВ разъединители типа

РНД(3)-35/1000.

Uном.а = 35 кВ ≥ Uном.у = 35 кВ; Iном.а = 1000 ≥ iдин = 63 кА ≥ I^(3)у.расч = 3,609 кА; It = 25 кА ≥ I∞ = 1,422 = 0,603 кА.

 

6.3. Выбор изоляторов и шин

 

Все изоляторы выбираются по номинальному напряжению, роду установки и допустимой механической нагрузки. Проходные изоляторы дополнительно выбирают по номинальному току, проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

Выбор шин и изоляторов на стороне потребителей поверхности.

Определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

где l - длина пролета между изоляторами, см;

а- расстояние между шинами, см.

Выбираем опорный изолятор типа ОФ-6-375.

Uном.из = 6 кВ ≥ Uном.с = 6 кВ; F^(3)доп = 375 кН ≥ 0,6∙F^(3)р = 40,938 Н.

Выбираем проходной изолятор типа П-6/400-375.

Uном.из = 6 кВ ≥ Uном.с = 6 кВ; F^(3)доп = 375 кН ≥ F^(3)р = 68,23 Н; Iном.а = 400 А ≥ Ip.max = А.

 

Сечение шин выбирают по нагреву, длительным максимальным токам нагрузки и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ, а также на устойчивость к механическим усилиям, возникающим в шинах от собственных колебаний.

Предварительно принимаем алюминиевые шины 100x8 однополосные.

Проверка на длительно допустимый ток:

≥ I_p.max= 350,717 А,

где - поправочный коэффициент при расположении шин плашмя, принимается равным 0,95; - поправочный коэффициент для многополосных шин, принимаем равным 1 для однополосных шин; - поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды, отличной от +25°С (для t = +20°С, =1,05); - длительно допустимый ток для одной полосы при температуре шины = +70° С, температуре окружающей среды = +25° С.

Проверка на динамическую стойкость:

,

где - расчетное напряжение в шине; - допустимое напряжение в шине.

Порядок определения :

а) определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

б)определим изгибающий момент (при числе пролётов больше двух):

;

в) определим момент сопротивления (при установке шин плашмя):

,

где b и h - соответственно толщина и ширина шины, см.

г) определяем расчетное сопротивление на изгиб:

.

Сравниваем полученное значение с допустимым: 51,3< 65 (алюминий АТ).

Определим минимальное сечение шин по условию термической стойкости:

где α – термический коэффициент (для алюминия α = 11).

Проверяем шины на термическую стойкость по условию:

S_min< S → 19,83 < 800 .

 

Выбор шин и изоляторов на стороне ЦПП.

Определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

Выбираем опорный изолятор типа ОФ-6-375.

Uном.из = 6 кВ ≥ Uном.с = 6 кВ; F^(3)доп = 375 кН ≥ 0,6∙F^(3)р = 0.857 Н.

Выбираем проходной изолятор типа П-10/630-750.

Uном.из = 10 кВ ≥ Uном.с = 6 кВ; F^(3)доп = 750 кН ≥ F^(3)р = 1,428 Н; Iном.а = 630 А ≥ Ip.max = 453,657 А.

Сечение шин выбирают по нагреву, длительным максимальным токам нагрузки и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ, а также на устойчивость к механическим усилиям, возникающим в шинах от собственных колебаний.

 

 

Предварительно принимаем алюминиевые шины 40x4 однополосные.

Проверка на длительно допустимый ток:

≥ I_p.max= 453,657 А.

Проверка на динамическую стойкость.

Порядок определения :

а) определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

б)определим изгибающий момент (при числе пролётов больше двух):

;

в) определим момент сопротивления (при установке шин плашмя):

,

где b и h - соответственно толщина и ширина шины, см.

г) определяем расчетное сопротивление на изгиб:

.

Сравниваем полученное значение с допустимым: 13,346< 65 (алюминий АТ).

Определим минимальное сечение шин по условию термической стойкости:

где α – термический коэффициент (для алюминия α = 11).

Проверяем шины на термическую стойкость по условию:

S_min< S → 6,002 <160 .

 

 

6.4. Выбор и проверка трансформаторов тока

 

Трансформаторы тока выбирают:

1) по номинальному напряжению U_ном.ТТ ≥ U_ном.у;

2) по первичному номинальному току I_1.ном ≥ I_p.max;

При питании от мощных энергосистем для обеспечения устойчивости к динамическим воздействиям тока КЗ принимают

I_1.ном = (5-10)I_p.max;

3) по роду установки;

4) по классу точности: при этом учитываются тип и назначение присоединяемых приборов;

5) по вторичной нагрузке

S_2ном ≥ S_2расч,

где S_2ном - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной обмотки ТТ; S_2расч - расчетная нагрузка вторичной обмотки ТТ в нормаль­ном режиме.

где - номинальный ток вторичной обмотки (по каталогу); - полное допустимое сопротивление внешней цепи,

,

где - сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов и реле; - допустимое сопротивление соедини­тельных проводов; - сопротивление контактов, = 0,1 Ом.

Рассчитаем допустимое сопротивление соединительных проводов. Максимальная длина соединительных проводов l = 10 м; минимальное рекомендуемое сечение для алюминиевого провода s = 2,5 мм², удельное сопротивление ρ = 0,028 Ом∙мм²/м.

Для ТТ, расположенных при понизительных силовых трансформаторах, во вторичной цепи используются амперметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии. Сопротивления приборов: амперметра – 0,02 Ом; вольтметра – 0,08 Ом; ваттметра – 0,08 Ом; варметра – 0,32 Ом; счетчика ватт-часов – 0,48 Ом.

Определим полное допустимое сопротивление цепи понизительных силовых трансформаторов:

.

Для напряжения 110 кВ.

Выбираем трансформатор тока ТФНД-110-100/5.

Uном.ТТ = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; I1.ном = 100 А ≥ Ip.max = 48,209 А; S2ном = 30 ВА ≥ S2расч = 5^2∙1,224 =30,6 ВА; Кд = 150 ≥ I^(3)у/ I1.ном = 12309 /1,41∙100 = 87,298; Ктс = 75 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 5770 /100 = 14,134.

Для напряжения 35 кВ.

Выбираем трансформатор тока ТФЗМ35Б-I.

Uном.ТТ = 35 кВ ≥ Uном.у = 35 кВ; I1.ном = 300 А ≥ Ip.max = 57,39 А; S2ном = 30 ВА ≥ S2расч = 5^2∙1,23 = 30,6 ВА; Кд = 150 ≥ I^(3)у/ I1.ном = 3609/(1,41∙300) = 8,532; Ктс = 75 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 1422 /(300 ) = 1,161.

Для напряжения 6 кВ(на стороне ЦПП).

Выбираем трансформатор тока ТПОЛ-10. Для обеспечения номинальной мощности во вторичной цепи нагрузку распределяем по двум обмоткам ТТ

Uном.ТТ = 10 кВ ≥ Uном.у = 6,6 кВ; I1.ном = 600 А ≥ Ip.max = 453,657 А; S2ном = 10 ВА ≥ S2расч = 5^2∙0,38 = 9,5 ВА; Кд = 81 ≥ I^(3)у/ I1.ном = 1560/(1,41∙600) = 1,844; Ктс = 32 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 525 /(600 ) = 0,214.

Для напряжения 6 кВ(на стороне потребителей поверхности).

Выбираем трансформатор тока ТПОЛ-10. Для обеспечения номинальной мощности во вторичной цепи нагрузку распределяем по двум обмоткам ТТ

Uном.ТТ = 10 кВ ≥ Uном.у = 6,6 кВ; I1.ном = 600 А ≥ Ip.max = 350,717А; S2ном = 10 ВА ≥ S2расч = 5^2∙0,38 = 9,5 ВА; Кд = 81 ≥ I^(3)у/ I1.ном = 10784/(1,41∙600) = 12,747; Ктс = 32 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 4249 /(600 ) = 1,735.

Проверка выбранных трансформаторов осуществляется в следующей последовательности:

1) определяется расчетный первичный ток

I_1расч = k_α I_p.max,

где I_p.max - максимальный ток, проходящий через ТТ при КЗ в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешности ТТ сверх допустимой может вызвать срабатывание защиты; k_α - коэффициент, учитывающий влияние переходных процессов на быстродействующие защиты.

Для токовой отсечки и максимально токовых защит с независимой выдержкой времени

I_1max = 1,1 I_cp.з (k_т /k_сх),

где I_cp.з - вторичный ток срабатывания защиты; k_т - коэффициент трансформации ТТ; 1,1 - коэффициент, учитывающий возможное уменьшение вторичного тока на 10% из-за погрешностей ТТ; k_сх - коэффициент схемы.

Коэффициент k_α принимается равным: для дифференциальных защит с БНТ (быстронасыщающийся трансформатор) k_α = 1.

Ток срабатывания защиты определяется как:

I_СР.З1 = k_н I_ном,

где k_н = 1,3-2,0 – коэффициент надёжности отстройки; I_ном – номинальный ток силового трансформатора.

I_СР.З2 = k_н I_НБрасч,

где I_НБрасч – расчётный ток небаланса:

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч},

гдеI_{1НБрасч}– ток небаланса, определяемый погрешностями ТТ:

I_{1НБрасч} = k_аk_однδI_кз.max,

где k_а - коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ; k_одн - коэффициент однотипности работы, при токах отличных от номинальных k_одн = 1, а при токах, близких к номинальным k_одн = 0,5; δ = 0,1 – погрешность ТТ; I_{2НБрасч} - расчетный ток небаланса, определяемый изменением коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

I_{2НБрасч} = 0,1I_кз.max.

2) определяется расчётная кратность первичного тока

m = I_1расч /(0,8I_1.ном);

3) по кривым 10%-ной кратности для данного типа ТТ и данного коэффициента трансформации по расчётной кратности определяется допустимая нагрузка на вторичную обмотку ТТ;

4) сравниваются фактическая и допустимая нагрузки.

Для напряжения 110 кВ.

I_СР.З1 = k_н I_ном = 1,7∙48,209 = 81,955А;

I_{1НБрасч} = k_аk_однδI_кз.max = 1∙1∙0,1∙5770 =577 А;

I_{2НБрасч} = 0,1I_кз.max = 0,1∙5770 =577 А;

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч} = 577+577 = 1154 А;

I_СР.З2 = k_н I_НБрасч = 1,7∙1154 = 1962 А;

I_1max = 1,1 I_cp.з (k_т /k_сх) = 1,1∙1962/1,76 = 1226А;

I_1расч = k_α I_1max = 1∙1226 = 1226А;

m_расч = I_1расч /(0,8I_1.ном) = 1226/ (0,8∙100) =15,325;

= 1 Ом ≥

Трансформатор тока ТФНД-110 выбран правильно.

Для напряжения 35 кВ.

I_СР.З1 = k_н I_ном = 1,7∙57,39 = 97,563 А;

I_{1НБрасч} = k_аk_однδI_кз.max = 1∙1∙0,1∙1422 = 142.2 А;

I_{2НБрасч} = 0,1I_кз.max = 0,1∙1422 = 142.2 А;

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч} = 142.2 + 142.2 = 284.4 А;

I_СР.З2 = k_н I_НБрасч = 1,7∙284.4 = 483.48 А;

I_1max = 1,1 I_cp.з (k_т /k_сх) = 1,1∙483.48/1,76 = 302.175А;

I_1расч = k_α I_1max = 1∙302.175 = 302.175А;

m_расч = I_1расч /(0,8I_1.ном) = 302.175/0,8∙300 = 1,259;

= 8 Ом ≥

Трансформатор тока ТФЗМ35Б-I выбран правильно.

 

Для напряжения 6 кВ (на стороне ЦПП).

I_СР.З1 = k_н I_ном = 1,7∙453,657=771.217 А;

I_{1НБрасч} = k_аk_однδI_кз.max = 1∙1∙0,1∙525 = 52.5 А;

I_{2НБрасч} = 0,1I_кз.max = 0,1∙525 =52.5 А;

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч} = 52.5 + 52.5= 105 А;

I_СР.З2 = k_н I_НБрасч = 1,7∙105 = 178,5 А;

I_1max = 1,1 I_cp.з (k_т /k_сх) = 1,1∙178,5 /1,76= 111,563 А;

I_1расч = k_α I_1max = 1∙111,563 = 111,563А;

m_расч = I_1расч /(0.8I_1.ном) =111,563/ 0,8∙600 = 0,232;

= 10 Ом ≥

Трансформатор тока ТПОЛ-10 выбран правильно.

 

Для напряжения 6 кВ (на стороне потребителей поверхности).

I_СР.З1 = k_н I_ном = 1,7∙350,717 = 596,219 А;

I_{1НБрасч} = k_аk_однδI_кз.max = 1∙1∙0,1∙4249 =424,9 А;

I_{2НБрасч} = 0,1I_кз.max = 0,1∙4249 = 424,9 А;

I_НБрасч = I_{1НБрасч} + I_{2НБрасч} = 424,9+ 424,9 = 849.8 А;

I_СР.З2 = k_н I_НБрасч = 1,7∙849.8 = 1445 А;

I_1max = 1,1 I_cp.з (k_т /k_сх) = 1,1∙1445/1,76 = 903.125;

I_1расч = k_α I_1max = 1∙903.125 = 903.125А;

m_расч = I_1расч /(0.8I_1.ном) = 903.125/ 0,8∙600 = 1,882;

= 10 Ом ≥

Трансформатор тока ТПОЛ-10 выбран правильно.

6.5 Выбор и проверка трансформаторов напряжения

 

Трансформаторы напряжения выбирают:

1) по номинальному напряжению;

2) по классу точности: класс точности ТН определяет питаемый от него прибор с высшим классом точности;

3) по роду установки и конструкции;

4) по схеме соединения обмоток.

 

Проверяют ТН по вторичной нагрузке подключенных приборов:

S_2ном ≥ S₂,

где S_2ном-номинальная мощность ТН в принятом классе точности; S₂ - расчетная вторичная нагрузка ТН.

где - полная суммарная мощность приборов, присоединенных к ТН. Мощность приборов: вольтметр - 2 ВА, ваттметр - 2 ВА, варметр - 2 ВА, фазометр - 5 ВА, счетчик ватт-часов – 2,5 ВА.

В случае незначительного расхождения приборов можно принять S₂=

Для установки на напряжение 110 кВ принимаем трансформатор типа НКФ-110-57 с техническими характеристиками:

Класс точности 0,5.

Для установки на напряжение 35 кВ принимаем трансформатор типа ЗНОМ-35-65 с техническими характеристиками:

Класс точности 0,5.

Принимаем трансформатор для установки на напряжение 6 кВ типа НТМИ-6-66У3 с техническими характеристиками:

Класс точности 0,5.