Розвиток електричної мережі ВАТ "Львівобленерго"

мережі ВАТ "Львівобленерго"" width="164" height="24" align="BOTTOM" border="0" />.


Визначаємо значення аперіодичної складової струму короткого замикання для шин електричної підстанції:

Для шин ВН:

;

Для шин НН:


4.1.5 Розрахунок номінальних та максимальних струмів на шинах підстанції

Розрахунок проводимо за формулами:

-сторона ВН 35 кВ:


;

,


де – номінальна потужність трансформатора ;

– номінальна напруга трансформатора, становить 37,8кВ.

-сторона НН 10 кВ:


; (4.2)


де - найбільше навантаження на стороні НН;

– номінальна напруга на стороні НН (10кВ)

НН: ;

.


4.1.6 Розрахунок теплового імпульсу

Розрахунок теплового імпульсу проводимо за формулою:


, (4.4)


де .- час вимкнення, складається з часу дії основного релейного захисту та часу вимкнення вимикача .


(4.5)


де = 0.1c – час дії релейного захисту;

– повний час вимкнення вимикача.

Повний час вимкнення для вакуумних вимикачів (ВН) – 0.075с, а для вакуумних (НН) – 0.055.

-сторона ВН 35 кВ:

;

-сторона НН 10 кВ:

.

Оскільки поблизу місця КЗ не розміщені генератори, то значення періодичної складової струму для будь-якого моменту часу можна вважати рівним значенню періодичної складової струму в початковий момент часу .

Отримані результати розрахунку зведено в табл. 4.2.


Таблиця 4.2 - Значення аварійних та робочих струмів ПС”Добромиль-14”

(кА)

(кА)

(кА)

(кА)

іУ

(кА)

Вк

(кА2 ∙с)

(кА)
Шини ВН 3.054 0,061 0,092 4.319 4.538 1.664 3.054
Шини НН 2,264 0,137 0,274 3.21 4.379 0.846 2,264

4.2 Вибір вимикачів та роз’єднувачів


Вибір вимикачів проводять за такими основними параметрами:

напруга установки Uуст=Uном.вим. ;

довготривалий струм Іmax Ј Іном.вим ;

перевірка на номінальний струм відключення Іпt Ј Івідкл.ном ;

перевірка на можливість відключення аперіодичної складової,

де Вном – нормоване значення, яке для tвідк=0,03 с становить 0,53;

перевірка по початковому струму періодичної складової струму КЗ Іп0 Ј Ігр.наск ;

перевірка на електродинамічну стійкість Ігр.наск Ј Іуд ;

перевірка на термічну стійкість.

Вибір роз’єднувачів виконано за такими ж умовами, крім перевірки по вимикаючій здатності.

4.2.1 Вибір вимикачів і роз’єднувачів на стороні ВН

На стороні ВН вибираємо вакуумні вимикачі типу SIEMENS 3AF 01 і роз’єднувачі типу РНД-35/1000 У1.


Таблиця 4.3 - Вибір вимикачів та роз’єднувачів на стороні ВН


 Каталожні дані
Розрахункові дані

Вимикач

SIEMENS 3AF 01

Роз’єднувач

РНД-35/1000 У1
1 2 3
Uуст=38,5 кВ Uном=36 кВ Uном=35 кВ
Іmax=91,65 А Іном=1600 А Іном=1000 А
Іпt » Іп0=3.054 кА Івідкл.ном=25 кА –
іаt = 4.319 кА

–
іуд = 4.538 кА ігр.наск=62,5 кА ігр.наск=63 кА
ВК=1.664 кА2Чс


4.2.2 Вибір вимикачів на стороні НН

На стороні НН вибираємо комплектні розподільчі пристрої КУ-10Ц з вакуумними вимикачами типу ВР1-10-20/1000У2.


Таблиця 4.4 - Вибір вимикачів на стороні НН

Вимикач
Розрахункові дані Каталожні дані

ВР1-10-20/1000У2
1 2
Uуст=10 кВ Uном=10 кВ
Іmax=274 А Іном=1000 А
Іпt » Іп0=2,264 кА Івідкл.ном=20 кА
іаt = 3,21кА
іуд = 4.379 кА ігр.наск=52 кА
ВК=0.846 кА2Чс


4.3 Вибір вимірювальної апаратури


Згідно [3], на підстанції слід встановлювати наступні вимірювальні прилади. На двообмотковому трансформаторі встановлюємо на стороні ВН – амперметр, на стороні НН – амперметр, ватметр, лічильники активної та реактивної енергії. На стороні 10 кВ на кожній секції шин встановлюємо вольтметр для вимірювання міжфазної напруги і вольтметр з перемикачем для вимірювання трьох фазних напруг.

На лініях 35 кВ – амперметр, варметр та фіксуючий прилад для визначення місця КЗ

На лініях 10 кВ до споживачів встановлюємо амперметр, лічильник активної та реактивної енергії. На секційних вимикачах встановлюємо амперметр.

На стороні 10 кВ встановлюємо на кожній секції шин вольтметр для вимірювання міжфазної напруги і вольтметр з перемикачем для вимірювання трьох фазних напруг.

На трансформаторі власних потреб з боку НН встановлюємо амперметр та лічильник активної енергії.

На стороні 35 кВ встановлюємо вольтметр з перемикачем для вимірювання трьох фазних напруг реєструючий, фіксуючий прилад, осцилограф і амперметр в колах вимикачів трансформаторів.


Таблиця 4.5 - Вимірювальні прилади

Прилад Тип Клас точності
Амперметр Э351 d=1,5
Вольтметр Э351 d=1,5
Ватметр Д365 d=1,5
Варметр Д365 d=2,5
Реєструючий вольтметр Н393 d=1,5
Реєструючий частотомір Н393 d=2,5
Лічильник активної енергії И682М d=1
Лічильник реактивної енергії И676М d=1,5

Рис. 4.5 - Схема розміщення контрольно-вимірювальних пристроїв на підстанції

4.3.1 Вибір трансформаторів напруги

Трансформатор напруги призначений для пониження рівня напруги до стандартної величини 100 В, або 100 В, та відокремлення вимірювальних кіл та релейного захисту від кіл високої напруги.

Трансформатори напруги вибирають за такими умовами:

-за напругою установки Uуст. ≤ Uном.;

-по конструкції і схемі з’єднання обмоток.

Перевірку виконують:

-по вторинному навантаженню S2нав. ≤ Sном,

де S2нав - навантаження всіх вимірювальних приладів;

Sном. - номінальна потужність у вибраному класі точності.

Вибір трансформаторів напруги на стороні ВН.

На стороні ВН вторинне навантаження трансформаторів напруги наведено в табл. 4.6.


Таблиця 4.6 - Вторинне навантаження трансформатора напруги

Прилад Тип Sобм, ВА Число обмоток cosj sinj Кількість приладів Загальна потуж-ність
Вольтметр Э351 2 1 1 0 1 2
Реєструючий вольтметр Н393 10 1 1 0 1 10
Фіксатор імпульсної дії ФІП 3 1 1 0 1 3
Ватметр Д365 2.5 1 1 0 1 2.5
Варметр Д335 2.5 1 1 0 1 2.5
Всього





20

Загальна потужність навантаження:

З каталога [12] вибираємо трансформатор напруги типу ЗНОМП-35 У1, його параметри наведені в табл. 4.7.

Таблиця 4.7 - Параметри трансформатора напруги

Тип U1ном., кВ U2осн. , В U2дод., В S2ном., ВА Клас точності

ЗНОМП-35 У1

35/

100/

 100/3 100 0.5

Перевірка вибраного трансформатора напруги:

Sном(3ф) =3·100=300 ВЧА > S2= 20 ВЧА

Вибір трансформаторів напруги на стороні НН.

На стороні НН вторинне навантаження трансформаторів напруги наведено в табл. 4.8.


Таблиця 4.8 - Вторинне навантаження трансформатора напруги

Прилад Тип Sобм, Число cosj sinj К-ть Загальна потужність



ВЧА обмо-ток

при-ладів Р, Вт Q, Вар
Вольтметр Э351 2 1 1 0 1 2 -
Вольтметр з перемик. Э351 2 1 1 0 1 2 -
Реєструючий вольтметр Н393 10 1 1 0 1 10 -
Ватметр Д365 1,5 2 1 0 1 3 -
Лічильник Р И672М 8 2 0,25 0,97 5 20 77,6
Лічильник Q И67М 8 2 0,25 0,97 5 20 77,6
Всього





57 155,2

Сумарне вторинне навантаження SS2= ВЧА.

З каталога [12] вибираємо трансформатор напруги типу 3НМИ-10 ІУ2, його параметри вказані в табл. 4.9.


Таблиця 4.9 - Параметри трансформатора напруги

Тип U1ном., кВ U2осн., В U2дод., В S2ном., ВА Клас точності

3НМИ-10 ІУ2

 10 100 - 100 0.5

Перевірка вибраного трансформатора напруги:

Sном=3 Ч 100 = 300 ВЧА  SS2 = 165,34 ВЧА.


4.3.2 Вибір трансформаторів струму

Умови вибору:

по напрузі Uном і Uуст;

по струму І1ном і Імах;

по конструкції і класу точності;

по електродинамічній стійкості.

де kдин – кратність електродинамічної стійкості за каталогом;

І1ном – номінальний первинний струм трансформатора струму;

Ідин – струм електродинамічної стійкості;

по термічній стійкості,

де kT – кратність термічної стійкості за каталогом;

перевірка по допустимому навантаженню вториної обмотки,

де Z2 – вторинне навантаження трансформатора струму;

Z2ном – номінальне допустиме навантаження трансформатора струму у вибраному класі точності.

Вибір трансформаторів струму на стороні ВН.

Вторинне навантаження трансформаторів струму на стороні ВН наведено в табл. 4.10.


Таблиця 4.10 - Вторинне навантаження трансформатора струму

Прилади Тип Навантаження фази, ВЧА


А В С
Амперметр Э351 0,5 0,5 0,5
Ватметр Д365 0,5 - 0,5
Варметр Д365 0,5 - 0,5
Всього
1,5 0,5 1,5

Вибираю з каталога [12] трансформатор ТФЗМ-35А-У1, розрахункові та каталожні дані наведено в табл. 4.11.

Таблиця 4.11 - Вибір трансформатора струму ВН

Розрахункові дані

Каталожні дані ТФЗМ-35А-У1
Uуст=35 кВ Uном=35 кВ
Імах=91,65 А І1ном=800 А
іуд=4.538 кА ідин=107 кА
Вк=1.664 кА2с

кА2Ч с

Визначаємо опір приладів за формулою:


,


де Sпр. – потужність, що споживається приладами найбільш завантаженої фази;

І2ном – номінальний струм вторинної обмотки трансформатора.

Допустимий опір проводів:


,


де опір контактів приймаємо rк = 0.1, для кількох приладів згідно [5],

Z2ном – номінальне допустиме навантаження трансформатора струму в вибраному класі точності.

Переріз з’єднувальних проводів визначається за формулою:


,


де ρ = 0,0283 – питомий опір матеріалу проводу;

lроз. = 30 м - відстань від трансформаторів струму ВРП-35кВ до ЗПК;

Ом;

rпров. = 1.2 – 0.06 – 0.1=1,14 Ом;

q = 0,0283∙30 / 1,14 = 0,745 мм2;

Вибираємо контрольний кабель АКВРГ з січенням жили 4 мм2.

Опір з’єднувальних проводів: Ом.

Опір навантаження: Zнав.= rпров+ rпр. + rк = 0,213 + 0,06 + 0,1= 0,373 Ом.

Перевірка вибраного трансформатора струму:

Z2ном.=1,2 Ом > Zнав.=0,373 Ом.

Трансформатор задовільняє умови перевірки.

В силові трансформатори вмонтовані трансформатори струму типу ТВТ 35-І-300/5 з такими параметрами:

Uном=35 кВ;

Іном=300 А;

Вибір трансформаторів струму на стороні НН.

Вторинне навантаження трансформаторів струму на стороні НН наведено в табл. 4.12.


Таблиця 4.12 - Вторинне навантаження трансформатора струму

Прилади Тип Навантаження фази, ВЧА


А В С
Амперметр Э351 0,5 0,5 0,5
Ватметр Д365 0,5 - 0,5
Лічильник Р И672М 2,5 - 2,5
Лічильник Q И673М 2,5 - 2,5
Всього
6 0,5 6

За каталогом [4] вибираємо трансформатор струму типу ТПОЛ-10. Розрахункові і каталожні дані наведено в табл. 4.13.

Таблиця 4.13 - Вибір трансформатора струму НН

Розрахункові дані

Каталожні дані ТПОЛ-10
Uуст=10 кВ Uном=10 кВ
Імах=274 А І1ном=1500 А
іуд=4.379 кА ідин=140 кА
Вк=0.846 кА2с кА2Ч с

Розраховуємо переріз контрольного кабеля для з’єднання трансформаторів струму з вимірювальними приладами. Визначаємо опір приладів за формулою:


,


де Sпр. – потужність, що споживається приладами найбільш завантаженої фази;

І2ном – номінальний струм вторинної обмотки трансформатора.

Допустимий опір проводів:


,


де опір контактів приймаємо rк = 0.1, для кількох приладів згідно [5],

Z2ном – номінальне допустиме навантаження трансформатора струму в вибраному класі точності.

Переріз з’єднувальних проводів визначається за формулою:


,


де ρ = 0,0283 – питомий опір матеріалу проводу;

lроз. = 40 м - відстань від трансформаторів струму ЗРП-10кВ до ЗПК;

Ом;

rпров. = 0,6 – 0,24 – 0,1=0,26 Ом;

q = 0.0283∙40 / 0,26 = 4,354 мм2;

Вибираємо контрольний кабель АКВРГ з січенням жили 6 мм2.

Опір з’єднувальних проводів: Ом.

Опір навантаження Zнав.= rпров+ rпр. + rк = 0,189+ 0,24 + 0,1 = 0,529 Ом.

Перевірка вибраного трансформатора струму:

Z2ном.=0,6 Ом > Zнав.=0,529 Ом.

Трансформатор задовільняє умови перевірки.

В силові трансформатори вмонтовані трансформатори струму типу ТВТ 10-І-5000/5 з такими параметрами:

;

Uном=10 кВ;

Іном=1000 А;


4.4 Вибір обмежувачів перенапруг


Ізоляція силових і вимірювальних трансформаторів, а також інших електричних апаратів електричної підстанції не може протидіяти комутаційним і особливо грозовим перенапругам.

Останнім часом на заміну традиційних вентильних розрядників змінного струму прийшли нові електричні апарати високої напруги – обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН), які в порівнянні з розрядниками більш глибоко обмежують комутаційні та грозові перенапруги. Заміна вентильних розрядників на ОПН співпала з вичерпуванням ресурсів ізоляції електрообладнання. При цьому ефективне обмеження перенапруг за допомогою порівняно дешевих ОПН дає значний економічний ефект у зберігання ресурсів електроообладнання, що є особливо актуальним для України. Згідно Норм [3] вибираємо ОПН.


4.4.1 Вибір ОПН на стороні ВН

Згідно методики (книжка по вибору) для 35кВ:

- ;

- ;

- - коефіцієнт замикання на землю;

- максимальна тривалість тимчасового підвищення напруги = 10сек. ;

- необхідний номінальний струм ОПН ;

- необхідний клас розряду лінії = 1 ;

- клас ізоляції = 1 ;

- максимальний струм к.з. = 20кА.

Визначення мінімальної довготривало-допустимої і номінальної напруги:

;

;

;

з мал.19 (книжка)

Визначення фактичної довготривалої і номінальної напруги:

округлимо до кратного трьом = 33кВ ;

;

;

Коефіцієнт для розрахункового класу лінії = 1:

;

З цього випливає наступна характеристика захисту:

- рівень захисту від грозових перенапруг () = 95кВ ;

- рівень захисту від комутаційних перенапруг () = 74кВ ;

- рівень захисту від крутого імпульсу () = 101кВ .

Перевірка значень захисту:

>1 – достатньо .

Довжина шляху стікання: .

Приймаємо ОПН : SIEMENS 3EP2-036-1PL1.

Такий же ОПН приймаємо для нейтралі трансформатора.


4.4.2 Вибір ОПН на стороні НН

Згідно методики (книжка по вибору) для 10кВ:

- ;

- ;

- - коефіцієнт замикання на землю;

- максимальна тривалість тимчасового підвищення напруги = 10сек. ;

- необхідний номінальний струм ОПН ;

- необхідний клас розряду лінії = 1 ;

- клас ізоляції = 1 ;

- максимальний струм к.з. = 20кА.

Визначення мінімальної довготривало-допустимої і номінальної напруги:

;

;

;

з мал.19 (книжка)

Визначення фактичної довготривалої і номінальної напруги:

округлимо до кратного трьом = 12кВ ;

;

;

Коефіцієнт для розрахункового класу лінії = 1:

;

З цього випливає наступна характеристика захисту:

- рівень захисту від грозових перенапруг () = 32кВ ;

- рівень захисту від комутаційних перенапруг () = 25кВ ;

- рівень захисту від крутого імпульсу () = 34кВ .

Перевірка значень захисту:

>1 – достатньо .

Довжина шляху стікання: .

Приймаємо ОПН : SIEMENS 3EP2-012-1PL1.


4.5 Вибір шин та ошиновки підстанції


Збірні шини і ошиновку в ЗРП 6-10 кВ виконують жорсткими алюмінієвими шинами різних форм (прямокутного перерізу, пакети з двох та трьох шин, трубчаті квадрати та круглі, пакети з двох швелерів на фазу). Вибір шин визначається напругою, робочим струмом та іншими умовами. При робочих струмах до 2000 А в основному використовують шини прямокутного перерізу, при більших струмах – пакети з двох і трьох смуг на фазу, далі по мірі наростання струму – використовують шини коробчатого профілю. В РП напругою 35 кВ і вище використовуються гнучкі шини та ошиновку, які виконуються проводами АС. Вихідними даними для вибору гнучких та жорстких шин та струмопроводів підстанції є номінальна напруга РП, розрахункові струми тривалого робочого режиму, значення струмів коротких замикань.

4.5.1 Вибір гнучких шин на стороні ВН

Вибір шин виконуємо по допустимому струмові навантаження, за умови, що максимальне значення струму шини не буде перевищувати відповідне допустиме значення. Максимальне значення струму шини рівне більшому з значень максимально допустимого струму ліній, що приєднані до шин ВН підстанції та максимального струму підстанції (табл. 4.2.), що рівні 390 А та 188А відповідно.

Оскільки значення максимального струму лінії є більшим за значення максимального струму підстанції, то гнучкі шини виконуємо таким самим проводом, що і повітряні лінії (ПЛ), приєднані до шин високої напруги ПС «Добромиль-14», а саме АС-70/11.

Вибраний провід відповідає встановленим нормам з умов механічної міцності [6] тому перевірку на механічну міцність не виконуємо.

Виписуємо деякі дані сталеалюмінієвого проводу АС-70/11 [4]:

допустиме значення струму ― Ідоп = 265 А;

діаметр алюмінієвої жили ― Dпр = 11,4 мм.

Оскільки струм однофазного короткого замикання на шинах високої сторони складає 3,054 кА, що є менше 20 кА, то перевірку шин за умовами динамічної дії струмів КЗ виконувати непотрібно, згідно [14].

Гнучкі шини, виконані голими проводами на відкритому повітрі, на термічну дію струмів КЗ не перевіряється згідно [6].

Здійснюється перевірка на коронування згідно наведеної методки в [5].

Початкове значення критичної напруженості електричного поля визначається за формулою


,

де m=0.82 – коефіцієнт, який враховує нерівність поверхні проводу;

- радіус проводу.

Ео=30.3·0.82·(1+0.299/) = 34.686 кВ/см.

Напруженість електричного проводу навколо проводу:


,


де