Проектирование тяговой подстанции, транзитная, постоянного тока

 

Таблица 3.10

Технические характеристики трансформаторов напряжения ОРУ 10 кВ.

Место установки	Тип	Номинальное напряжение присоединения UН, кВ	Номинальное первичное напряжение Uном1, кВ	Номинальное вторичное напряжение трансформатора Uном2 / Uном2д, В	Класс точности	Номинальная вторичная нагрузка Sном, ВА
I секция шин	НТМИ-10-66	10	10	100 / 100:3	0,5	75
II секция шин	НТМИ-10-66	10	10	100 / 100:3	0,5	75

 

По условию (3.3)

 

U_ном = 10 кВ = U_{ном РУ} = 10 кВ;

 

Трансформаторы напряжения типа НТМИ-10 подходят для работы в РУ 10кВ.

 

3.2.4 Выбор оборудования РУ 3,3 кВ

Максимальный рабочий  ток вторичной обмотки преобразовательного  трансформатора, согласно [1]:

для схемы выпрямления «две обратные звезды»

 

 

где I_dн – номинальный выпрямленный ток выпрямителя

 

 

Максимальный рабочий  ток главной («плюсовой») шины РУ-3,3 кВ:

 

где N – число преобразователей на подстанции (N = 2);

к_рн – коэффициент распределения нагрузки на шинах (к_рн = 0,8)

 

 

Максимальный рабочий  ток запасной шины:

 

 

где I_фмах – максимальный рабочий ток фидера контактной сети (I_фмах = 2000 А)

Максимальный рабочий  ток минусовой шины:

 

 

Выбор шин РУ-3,3кВ.

Ошиновка РУ 3,3 кВ выполнена  алюминиевыми шинами коробчатого сечения:

для главной шины сечением 1785 мм²

 

I_доп = 5650 А;

 

По условию (3.4)

 

I_доп = 5650 А ³ I_{р мах 3,3} = 5120 А ;

 

для минусовой шины сечением 2440 мм²

 

I_доп = 6430 А;

 

По условию (3.4)

 

I_доп = 6430 А ³ I_{р мах 3,3} = 6400 А ;

 

для запасной шины прямоугольного сечения 100*8 мм

 

I_доп = 2180 А;

 

По условию (3.4)

 

I_доп = 2180 А ³ I_рмах3,3 = 2000 А ;

 

Выбранные шины подходят для выполнения ошиновки РУ-3,3 подстанции.

Выбор изоляторов РУ-3,3 кВ.

Шины РУ 3,3 кВ укреплены на опорных изоляторах ШН-6, разрывная нагрузка – 3,5 кН.

Выбор выключателей РУ 3,3 кВ.

В РУ 3,3 кВ в качестве вводных и фидерных контактной сети установлены быстродействующие выключатели, информация о местах установки выключателей и их технические характеристики приведены в таблице 3.8.

 

Таблица 3.11

Места установки и  технические характеристики выключателей РУ-3,3 кВ.

Место установки	Тип	Номинальное напряжение UН, кВ	Номинальный ток Iн, А	Пределы токов уставки, А, при отключении аварийного тока	Максимальный ток отключения Iм отк, кА	Время отключения, с
Вводной выкл. I и II	ВАБ-49/1-3200/30-Л	3,3	3200	800-4000	22	0,05
Секционный выключатель	ВАБ-49-5000/30-Л	3,3	5000	4000-7000	50	0,06
Выкл. фидеров КС	ВАБ-49/1-3200/30-Л	3,3	3200	800-4000	22	0,05

 

По условию (3.3)

 

U_ном = 3,3 кВ = U_{ном РУ} = 3,3 кВ;

 

По условию (3.4) для  вводных выключателей:

 

I_ном = 2000 А ≥ I_{р мах} = 923,8 А;

 

для двух последовательно  включенных секционных выключателей:

 

I_ном = 2*3000 А ≥ I_{р мах} = 5120 А;

 

для выключателей фидеров  КС:

 

I_ном = 2000 А ≥ I_{р мах} = 2000 А;

 

Выключатели ВАБ-49/1-3200/30-Л, ВАБ-49-5000/30-Л подходят для РУ-3,3 кВ.

Выбор разъединителей РУ 3,3 кВ.

В РУ 3,3 кВ для работы совместно  с выключателями секционным и  на отпайках к фидерам контактной сети установлены разъединители  типа РС – 3000/3,3, технические характеристики разъединителей приведены в таблице 3.12.

 

Таблица 3.12

Технические характеристики разъединителей РС – 3000/3,3.

Номинальное напряжение Uном, кВ	Номинальный ток Iном, А	Ток термической стойкости Iтс/t, кА/с	Предельный сквозной ток Iпр ск, кА
3,3	3000	40/4	50

 

По условию (3.3)

 

U_ном = 3,3 кВ = U_{ном РУ} = 3,3 кВ;

 

По условию (3.4) для вводных разъединителей и фидеров КС:

 

I_{дл доп} = 3000 А > I_рмах = 923,8 А;

 

для секционных разъединителей:

 

I_{дл доп} = 2*3000 А > I_рмах = 5120 А;

 

Разъединители РС – 3000/3,3 подходят для работы в РУ 3,3 кВ.

 

 

4. Определение токов К.З. на подстанции

 

1. Составление схемы замещения

 

Упрощенная схема подстанции с привязкой ее к системе внешнего электроснабжения, для расчета токов  трехфазного короткого замыкания  в максимальном режиме, приведена  на рисунке 2.1.

Схема замещения подстанции с привязкой ее к системе внешнего электроснабжения приведена на рисунке 4.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение расчетных сопротивлений схемы замещения

 

Расчет ведется в  именованных единицах.

Данные линий электропередачи, системы и трансформаторов приведены  в разделе 1.

Сопротивление системы согласно [1]

 

 (4.1)

 

где S_КЗ – мощность короткого замыкания системы, МВА;

U_cp – среднее напряжение ступени для которой определено сопротивление, кВ.

Сопротивление линий  электропередачи

 

Х_Л = Х₀ ·L ; (4.2)

 

где Х₀ = 0,4 Ом/км – удельное сопротивление линии электропередачи согласно [1];

L – длина линии электропередачи, км.

Приведенные напряжения короткого замыкания трансформатора

 

uКВ = 0,5(uКВ-С + uКВ-Н - uКС-Н ) ;	(4.3)
uКС = 0,5(uКВ-С + uКС-Н - uКВ-Н ) ;	(4.4)
uКН = 0,5(uКС-Н + uКВ-Н - uКВ-С ).	(4.5)

 

Сопротивления трансформатора

 

ХВ =	uКВ U2НВ	;	(4.6)
	100 SН
ХС =	uКС U2НС	;	(4.7)
	100 SН
ХН =	uКН U2НН	.	(4.8)
	100 SН

 

 

Результаты расчета  сопротивлений схемы замещения  сведены в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1

Сопротивления элементов схемы замещения

Линия				Трансформатор						Система
L12		L14		uКВ	uКС	uКН	ХВ Ом	ХС Ом	ХН Ом	SКЗ1 МВА	SКЗ2 МВА	ХS1 Ом	ХS2 Ом
длина км	Х12 Ом	длина км	Х14 Ом
22	8,8	59	23,6	10,75%	6,25%	-0,25%	32,52	1,91	-0,006	700	900	18,89	14,69

 

3. Определение тока К.З. в точке К1

 

Схема замещения для  расчета на рисунке 4.2.

Преобразуем схему рис. 4.2.1., затем рис. 4.2.2., затем рис. 4.2.3.

 

 

 

 

Определяем токи К.З. по формулам согласно [6]

Действующее значение тока К.З.

 

 (4.9)

 

где U_ср = 115 кВ – среднее напряжение ступени для которой определяется ток К.З.;

Х_S - суммарное сопротивление элементов схемы до точки К.З.

 

 

Апериодическая составляющая тока К.З.

 

 (4.10)

 

где τ = t_св + t_{з min} = 0,07 с.

 

Т_а = 0,02 с.

 

Ударный ток К.З. в точке  К1, согласно [1]

 

i_у = k_у I_К (4.11)

где k_у = 1,8 – ударный коэффициент;

 

i_у = × 1,8 × 6,66 = 16,25 кА.

 

Полный ток К.З. в  точке К1

 

i_к = I_К + i_а (4.12)

i_к = · 6,66 + 0,289 = 9,71 кА

 

4. Определение тока К.З. в точке К2

 

Схема замещения для  расчета представлена на рисунке 4.3.

 

 

 

Преобразуем схему также  как для точки К1, упрощаем схему (Рис. 4.3.1), включаем в схему суммарное  сопротивление обмоток ВН и СН трансформатора:

 

Х_ТС = Х_В + Х_С

 

Приводим сопротивление  элементов схемы ВН к стороне  СН по формуле согласно [1]

 

 (4.13)

 

По формуле (4.12) приводим сопротивление обмоток ВН трансформатора к стороне СН

 

 

Суммарное сопротивление  обмоток ВН и СН трансформатора

 

Х_ТС = 3,64 Ом + 1,91 Ом = 5,56 Ом.

 

Вводим в схему сопротивление  двух трансформаторов работающих параллельно

 

 

По формуле (4.12) приводим сопротивление элементов схемы  ВН к стороне СН

 

 

Находим сопротивление  системы в точке К2 (Рис. 4.3.2):

 

Х = Х + Х_ТС2 = 1,12 + 2,78 = 3,9 Ом

 

Действующее значение тока К.З. относительно генератора по (4.9)

 

 

Апериодическая составляющая тока К.З.

 

 

Ударный ток К.З. в точке  К2, по формуле (4.11)

 

i_у = × 1,8 × 5,7 = 14,52 кА.

 

Полный ток К.З. в точке К1

 

i_к = · 5,7 + 0,242 = 8,31 кА

 

5. Определение тока К.З. в точке К3

 

Схема замещения для  расчета представлена на рисунке 4.4.

 

 

 

Преобразуем схему также как  для точки К1, упрощаем схему (Рис. 4.4.1), включаем в схему суммарное  сопротивление обмоток ВН и НН трансформатора.

 

Х_ТН = Х_В + Х_Н

 

По формуле (4.13) приводим сопротивление обмоток ВН трансформатора к стороне НН

 

 

Суммарное сопротивление  обмоток ВН и НН трансформатора

 

Х_ТН = 0,298 Ом - 0,006 Ом = 0,292 Ом.

 

Вводим в схему сопротивление  двух трансформаторов работающих параллельно

 

 

По формуле (4.13) приводим сопротивление элементов схемы  ВН к стороне НН

 

 

Находим сопротивление системы в точке К3 (Рис. 4.4.2):

 

Х = Х + Х_ТН2 = 0,091 + 0,146 = 0,237 Ом

Действующее значение тока К.З. относительно источника питания  по (4.9)

 

 

Апериодическая составляющая тока К.З.

 

 

Ударный ток К.З. в точке  К3, по формуле (4.11)

 

i_у = × 1,8 × 26,82 = 68,27 кА.