Выбор трансформаторов собственных нужд 10 кВ

 

Трансформатор собственных нужд (ТСН) - это силовой понижающий трансформатор для питания электроприёмников собственных нужд подстанции. Наиболее ответственными потребителями собственных нужд подстанции являются оперативные цепи, система связи, телемеханика, система вентиляции, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприемники компрессорной. Кроме того, сюда входят устройства обогрева шкафов КРУ, приводов отделителей и короткозамыкателей; при постоянном оперативном токе — зарядный и подрядный агрегаты. На ПС-54 предусматриваем два ТСН, по одному на каждую секцию (1 и 2).

Для выбора трансформаторов составим таблицу 3 с описанием потребителей.

Таблица 3. Потребители собственных нужд подстанции

Тип потребителя	Установленная мощность	cosf	Нагрузка	Коэфф. спроса
P, кВт	Q, кВАр
Кол-во, шт.	мощн. кВА
Устройства РЗ и автоматики		0,5	0,9	12,15	5,88
Подогрев шкафов КРУ		0,5		13,5	-
Электрообогрев помещений					-
Вентиляция			0,85	1,7	1,05	0,8
Освещение					-	0,5
Резерв	-	45,15		45,15	-
ИТОГО	85,5	6,93	0,88

 

Резерв принимаем 0,5% от установленной суммарной мощности подстанции, то есть 45,15 кВА.

Приняв для двигательной нагрузки cosφ = 0,85, а для остальных потребителей cosφ = 1, можно определить Q_УСТ и суммарную расчетную нагрузку потребителей собственных нужд:

где k_С – коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки.

Номинальная мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по условию S_т ≥ S_расч.

Выбираются сухие трансформаторы ТСЗ-100 с алюминиевыми обмотками, мощностью 100 кВА производства Челябинского завода трансформаторов. Технические параметры сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Параметры трансформатора ТСЗ-100

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальная мощность, кВА
Класс напряжения	0,66
Напряжение короткого замыкания, %	3,5
Потери холостого хода, Вт
Потери короткого замыкания при 75 °С, Вт
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг

 

Трансформаторы собственных нужд защищаются плавким предохранителем, который выбирается из условий:

где – ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ПС-54,

– номинальный ток предохранителя,

– номинальный ток трансформатора.

Принимаем плавкий предохранитель ПКТ-101-10-20-12,5У1 с с номинальным напряжением 10 кВ.

Условия выбора выполняются.

 

Выбор измерительных трансформаторов напряжения

 

В каждой секции ПС-54 устанавливается трансформатор напряжения, предназначенный для преобразования электрического напряжения переменного тока с целью дальнейшего измерения и подачи на приборы защиты и сигнализации в цепях автоматики с изолированной нейтралью, а также для учета и питания защитных устройств в электроустановках переменного тока. Трансформатор выбирается по напряжению секции, равному 10 кВ. Принимаем трансформатор 2×НТМИ-10 с классом точности 1,0. Параметры трансформатора приведены в таблице 5.

Таблица 5. Параметры трансформатора НТМИ-10

Напряжение ВН, кВ	Напряжение НН, кВ	Класс точности	Мощность, ВА
	0,1	1,0

 

Трансформаторы напряжения защищаются плавким предохранителем, который выбирается из условий:

где – ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ПС-54,

– номинальный ток предохранителя,

– номинальный ток трансформатора.

Принимаем плавкий предохранитель ПКН-101-10-20-12,5У1 с с номинальным напряжением 10 кВ.

Условия выбора выполняются.

 

Выбор кабелей отходящих линий 10 кВ

 

Кабели линий, отходящих от секций ПС-54, выбираются по условию:

где – максимально допустимый ток кабеля;

– номинальный ток отходящей линии.

Сечение кабеля определяется по экономической плотности тока:

где – экономическая плотность тока.

Принимаем, что вся нагрузка работают в номинальном режиме.

- линии 1, 3, 4,6,9,16,18,19,23,24,25,26:

Принимаем кабель АПвП 3×70 мм² с

-линия 17:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм² с

-линия 20:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм² с

 

Выбор и проверка шин 10 кВ

 

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Согласно ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются. Выбор сечения шин производится по нагреву(по допустимому току):

где – допустимый ток выбранного сечения шины,

– максимальный ток, текущий через шину, определяется нагрузкой.

Ток через шину будет определяться как сумма токов отдельных линий.

Для первой и второй секции будем считать, что каждый трансформатор на отходящих линиях работает с номинальной нагрузкой.

Ток шины первой секции:

Ток шины второй секции

 

Для первой и второй секции выбираем алюминиевые шины сечением 50x6 мм с допустимым длительным током .

Согласно условиям, шинопровод проверяется на динамическую стойкость:

Для алюминиевых шин

Максимальный момент, действующий на шину:

где – максимальная сила, действующая на пролет шины при трехфазном коротком замыкании; – длина пролета шины.

Длина пролета шины выбирается исходя из длины всей шины:

где – число ячеек в каждой секции шин.

Принимаем , – расстояние между соседними шинами.

где – сечение шины.

Выбранные шины выдерживают динамические нагрузки.

Так же шины проверяются на термическую стойкость:

где сечение шины.

Данная шина термически устойчива.

 

Выбор разъединителей 10 кВ

 

Выбор разъединителей значительно проще, чем выбор выключателей, так как разъединители не предназначены для отключения ни нормальных, ни тем более аварийных токов. В связи с этим при выборе их ограничиваются определением необходимых рабочих параметров: номинального напряжения U_н и длительного номинального I_дн, а также проверкой на термическую и динамическую стойкость при сквозных токах короткого замыкания. Разъединителями комплектуются все вакуумные выключатели, для создания видимых разрывов цепи.

Принимаем шинный разъединитель РВФЗ-3-10/1000 У3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

 

Принимаем линейный разъединитель РВЗ 10/1000-III УХЛ3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

 

Таким образом, выбранные шинный и линейный разъединители удовлетворяет условиям термической и динамической стойкости при воздействии рассчитанных токов короткого замыкания.