Реконструкция подстанции 110/35 кВ

alt="Реконструкция подстанции 110/35 кВ" width="26" height="26" align="BOTTOM" border="0" />, кА

, с

10 2000 31,5 0,045 80 31,5 3

Результаты расчета сведем в таблицы 4.3, 4.4.

Таблица 4.3 – Результаты расчета

, кА	, с	, кА	,кА	,кА2·с	,кА2·с
16,04	0,055	2,22	12,7	36,0	2977

Таблица 4.4 – Условия выбора и проверки

Условие	Результат
	10=10
	1650 < 2000
	31,5 > 5,28
	2,22 < 16,1
	5,42 < 80,0
	12,7 < 125
	36,0 < 2977

Данный выключатель удовлетворяет всем условиям.

4.3 Выбор разъединителей на стороне высшего напряжения

Выбор и проверку разъединителей осуществляется по следующим параметрам:

− по напряжению установки;

− по току;

− по электродинамической стойкости;

− по термической стойкости.

Выберем разъединитель типа РПД-2-110/1600-УХЛ1 (таблица 4.8) [12] с моторным приводом. Основными преимуществом данного разъединителя по сравнению с аналогами является максимальная заводская готовность: разъединитель поставляется в собранном и отрегулированном виде.

Таблица 4.8 – Характеристики разъединителя РПД-1-110/1600-УХЛ1

Номинальное напряжение, кВ	Номинальный длительный ток, А	Ток динамической стойкости, кА	Ток термической стойкости, кА	Время термической стойкости, с
110	1600	40	40,0	3

Проверка разъединителя:

− по напряжению установки, кВ

;

– по длительному току, А

Проверка на электродинамическую стойкость, кА

;

Ударный ток КЗ составляет 5,25 кА, тогда по условию выбора

Проверка на термическую стойкость, кА2·с

Тепловой импульс тока КЗ 1,14 кА2∙с, тогда по условию выбора

Разъединитель удовлетворяет всем условиям проверки.

Выбор разъединителей на стороне низшего напряжения не проводим, так как предполагается использование существующих ячеек с разъединителями втычного типа.

4.4 Выбор измерительных трансформаторов

Для выбора измерительных трансформаторов необходимо определить количество измерительных приборов и их характеристики (таблица 4.9).

Таблица 4.9 – Виды измерительных приборов и места их установки

Цепь	Место установки	Перечень приборов	Примечание
Понизительного двухобмоточного трансформатора	ВН	−	−
	НН	Амперметр, ваттметр, счетчик активной и реактивной энергии	Приборы устанавливаются в каждой цепи НН
Сборные шины 10 кВ	На каждой секции	Вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключателем для измерения трех фазных напряжений	−
Линии 110 кВ	−	Амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий прибор используемый для определения места КЗ, расчетные счетчики активной и реактивной энергии	−
Цепь	Место установки	Перечень приборов	Примечание
Трансформаторы собственных нужд	ВН	−	−
	НН	Амперметр, расчетный счетчик активной энергии	−

В настоящее время на подстанции для учета электроэнергии установлены старые счетчики типа СР4У-И673М, данные счетчики имеют класс точности 2,5. Но для коммерческого учета электроэнергии необходимо использовать приборы с классом точности 0,5. Следовательно, необходимо произвести замену счетчиков. Примем к установке современные счетчики электроэнергии фирмы ELESTER типа А1700. Данные счетчики одновременно способны вести учет как активной, так и реактивной электроэнергии.

4.4.1 Выбор трансформатора тока на высшем напряжении

Трансформаторы тока выбирают

− по напряжению установки;

− по току;

− по электродинамической стойкости;

− по термической стойкости;

− по вторичной нагрузке.

К установке на высшем напряжении можно принять элегазовый трансформатор тока типа ТРГ-110 (таблица 4.10) [13]. Применение в качестве главной изоляции элегаза делает трансформатор тока практически не повреждаемым в процессе эксплуатации. Данный трансформатор тока пожаро и взрывобезопасен, в нем отсутствует внутренняя твердая изоляция, что снижает уровень частичных разрядов до минимума и повышает его надежность. Необходимо выполнить проверку по перечисленным выше условиям.

Характеристики трансформатора тока ТРГ-110 (таблица 4.11).

Таблица 4.10 – Характеристики трансформатора тока ТРГ-110

Номинальное напряжение	Номинальный первичный ток	Номинальный вторичный ток	Номинальный класс точности	Односикундный ток термической стойкости	Время термической стойкости	Ток динамической стойкости (амплитуда), кА	Номинальная вторичная нагрузка, Ом
, кВ	, А	, А		, кА	, с	,кА
110	400	5	0,5	40	1	102	2,0

Проверка трансформатора тока по напряжению установки, кВ

При выборе трансформатора тока желательно, что бы первичный номинальный ток был как можно ближе к току нагрузки, что способствует повышению качества измерений. Трансформатор тока может длительно выдерживать ток в 1,2 раза превышающий его номинальное значение. Проверка трансформатора тока по току нагрузки, А

Проверка на динамическую стойкость, кА

Ударный ток КЗ составляет 6,61 кА, тогда по условию проверки

Проверка на термическую стойкость, кА2∙с

Тепловой импульс тока КЗ составляет 1,14 кА2∙с; тогда по условию проверки

;

Проверка по вторичной нагрузке [6, с. 374]

где − сопротивление приборов, Ом;

− сопротивление проводов, Ом;

− сопротивление контактов, Ом.

Оценим сопротивление приборов подключенных к вторичной обмотке (таблица 4.11).

Таблица 4.11 – Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э 351	−	0,5	−
Ваттметр	Д 365	0,5	−	0,5
Варметр	Д 365	0,5	−	0,5
Счетчик активной энергии	А 1700	0,2	−	0,2
Счетчик реактивной энергии
		1,2	0,5	1,2

Наиболее загруженными фазами являются фазы А и С.

Сопротивление приборов, Ом

где − мощность измерительных приборов подключенных к вторичной обмотке трансформатора тока, В·А;

− вторичный ток трансформатора тока, А.

Сопротивление контактов, Ом

Допустимое сопротивление соединительных проводов, Ом

Сечение соединительных проводов, мм2

где − удельное сопротивление алюминия, Ом·мм2/м;

− расчетная длина соединительного кабеля [6, с. 375], м.

По условию прочности для алюминиевых проводов сечение не должно быть менее 4 мм2 [6, с. 375] .

Сопротивление соединительных проводов, Ом

Суммарное сопротивление, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора тока, Ом

Тогда

Данный трансформатор тока удовлетворяет всем условиям.

Во вводах силового трансформатора на высшем напряжении имеются встроенные трансформаторы тока (таблица 4.12) [14, с. 320].

Таблица 4.12 – Параметры встроенных трансформаторов тока

Тип	Номинальное напряжение, кВ	Первичный ток (включая ответвления), А	Номинальная вторичная нагрузка, Ом, при вторичном токе 1А (в числителе) и 5А (в знаменателе) − класс точности	Параметры, определяющие термическую стойкость	Количество трансформаторов тока на одном вводе	Номинальная предельная кратность
		номинальный	наибольший		Кратность	Время,с
ТВТ110-І-200	110	200	200	20/0,8 − 3	25	3	2	20

4.4.2 Выбор трансформаторов тока на низшем напряжении

К установке на низшем напряжении можно принять трансформатор тока типа ТШЛ–10 (таблица 4.13) [15].

Таблица 4.13 – Характеристики трансформатора тока ТШЛ-10

Номинальное напряжение	Номинальный первичный ток	Номинальный вторичный ток	Номинальный класс точности	Ток термической стойкости	Время термической стойкости	Ток динамической стойкости (амплитуда), кА	Номинальная вторичная нагрузка, Ом
, кВ	, А	, А		, кА	, с	,кА
10	2000	5	0,5	35,0	3	40	0,8

Условия выбора и проверки сведем в таблицу 4.14, за исключением условия проверки по вторичной нагрузке.

Таблица 4.14 – Условия выбора и проверки

Условие	Результат
	10 = 10
	1650 < 2000
	5,05 < 40
	1,14 < 3675

Оценим сопротивление приборов во вторичной обмотке. Также как и в пункте 4.4.1 предыдущем случае для учета электроэнергии устанавливаем счетчики фирмы ELESTER типа А1700. Результаты приведены в таблице 4.15.

Таблица 4.15 – Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э 351		0,5
Ваттметр	Д 365	0,5		0,5
Счетчик активной энергии	А 1700	0,2		0,2
Счетчик реактивной энергии
		0,7	0,5	0,7

Наиболее загруженными фазами являются фазы А и С.

Сопротивление приборов, Ом

Сопротивление контактов, Ом

Допустимое сопротивление соединительных проводов, Ом

Сечение соединительных проводов, мм2

По условию прочности для алюминиевых проводов сечение не должно быть менее 4 мм2.

Сопротивление соединительных проводов, Ом

Суммарное сопротивление, подключенное к вторичной обмотке, Ом

Тогда

Данный трансформатор тока удовлетворяет всем условиям выбора.

4.4.3 Выбор трансформатора напряжения на стороне высшего напряжения подстанции

Трансформаторы напряжения выбирают [6]:

− по напряжению установки;

− по классу точности;

− по вторичной нагрузке.

Можно принять емкостный трансформатор напряжения типа СРА-123 (таблица 4.16) [16]. В емкостных элементах используется компенсируемый диэлектрик, нечувствительный к температурным изменениям, при этом по качеству измерений данный трансформатор напряжения эквивалентен индуктивным трансформаторам напряжения. Данный трансформатор напряжения снабжен полимерными изоляторами.

Таблица 4.16 – Характеристики трансформатора напряжения СРА-123

Номинальное напряжение, кВ

Вторичное напряжение (обмотка №1), В

Вторичное напряжение (обмотка №2), В

Вторичное напряжение (обмотка № 3), В

Класс точности/вторичная нагрузка, В∙А (по первичной обмотке)

110

100/

100

100/

0,2/60

0,5/200

Проверка по напряжению, кВ

Проверка по вторичной нагрузке

Определение величины вторичной нагрузки представлено в таблице 4.17.

Таблица 4.17 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, В·А	Число обмоток	cosφ	sinφ	Число приборов	Потребляемая мощность
							P, Вт	Q, вар
Ваттметр	Д365	1,5	2	1,0	0,0	1	3,0	-
Варметр	Д365	1,5	2	1,0	0,0	1	3,0	-
Счетчик активной энергии	А1700	4,0	2	0,50	0,866	1	4,0	6,93
Счетчик реактивной энергии
Вольтметр	Э350	3,0	1	1,0	0,0	1	3,0	-
Вольтметр для измерения фазных напряжений	Э351	3,0	1	1,0	0,0	1	3,0	-
Итого							16,0	6,93

Суммарная вторичная, В·А

где − активная мощность измерительных приборов подключенных ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, Вт;

− реактивная мощность измерительных приборов подключенных ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, вар.

Тогда

17,4 < 200

Соединительные провода принимаем алюминиевыми сечением 2,5 мм2

Данный трансформатор удовлетворяет всем условиям выбора.

4.4.4 Выбор трансформатора напряжения на стороне низшего напряжения подстанции

Можно принять к установке трансформатор напряжения типа НАМИ-10 (таблица 4.18) [17]. Данный трансформатор напряжения является антирезонансным.

Таблица 4.18 – Характеристики трансформатора напряжения НАМИ-10

Номинальное напряжение, кВ	Вторичное напряжение (обмотка №1), В	Вторичное напряжение (обмотка №2), В	Класс точности/вторичная нагрузка, В∙А (по первичной обмотке)
10,0	100	100	0,5/200

Проверка по напряжению, кВ

Вторичная нагрузка рассчитана в таблице 5.19.

Таблица 4.19 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, В·А	Число обмоток	cosφ	sinφ	Число приборов	Потребляемая мощность
							P, Вт	Q, вар
Ваттметр на вводе 10кВ	Д365	1,5	2	1,0	0,0	1	3,0	-
Счетчик активной энергии (ввод 10 кВ)	А1700	4,0	2	0,50	0,866	1	4,0	6,93
Счетчик реактивной энергии (ввод 10 кВ)
Вольтметр	Э350	3,0	1	1,0	0,0	1	3,0	-
Вольтметр для измерения фазных напряжений	Э351	3,0	1	1,0	0,0	1	3,0	-
Итого							13,0	6,93

Суммарная вторичная нагрузка, В·А

Тогда условие

13,9 < 200

В качестве соединительных проводов принимаем алюминиевые провода сечением 2,5 мм2.

Трансформатор НАМИ-10 удовлетворяет всем условиям выбора.

4.5 Выбор шин и ошиновок

4.5.1 Проверка шин на высшем напряжении

На ОРУ 110 кВ используются гибкие шины, выполненные проводами АС 120/19. Необходимо оценить возможность дальнейшего использования данных шин в связи с возросшими токовыми нагрузками.

Выполним проверку шин по нагреву, А

170 < 380.

При увеличении нагрузки в перспективе до 210 А данные шины также можно использовать.

Так как токи короткого замыкания на стороне высшего напряжения остались прежними, то нет необходимости выполнять проверку на электродинамическую стойкость.

4.5.2 Выбор шин на низшем напряжении

Так как в результате реконструкции увеличивается число секции на низшем напряжении и в перспективе токи могут достигать 2000 А, то следует выбрать шины коробчатого сечения [6, с. 218].

Выбираем сечение шин из условия наибольшего длительно допустимого тока, А. Шины изготовлены из алюминиевого сплава АД31Т1 (таблица 5.20) [14, с. 398].

Таблица 4.20 – Параметры шин

Размеры, мм	Поперечное сечение одной шины, мм2	Моменты сопротивления, см3	Моменты инерции, см4	Допустимый длительный ток, А	МПа
h	b	c	r		одной шины	двух сращенных шин Wy0-y0	одной шины	двух сращенных шин Jy0-y0
					Wx-x	Wy-y		Jx-x	Jy-y
75	35	5,5	6	695	14,1	3,17	30,1	53,1	7,6	113	2670	90

Необходимо проверить выбранные шины.

Проверка по длительно допустимому току, А

Проверка шин на термическую стойкость

где − минимальное сечение проводника, мм2.

Минимальное сечение проводника, мм2

где СT – функция, A∙c1/2/мм2 [6];

− тепловой импульс тока, кА2∙с.

Тогда условие, мм2

35,3 < 695.

Далее проводим механический расчет шин. Необходимым условием является

Расчетное напряжение в материале шин определяем по формуле, МПа

где − напряжение, возникающее в материале шин в результате взаимодействия швеллеров одной фазы, МПа;

− напряжение, возникающее в материале шин в результате взаимодействия фаз между собой, МПа.

Шины будут располагаться в вертикальной плоскости.

Тогда момент сопротивления двух шин, см3

Момент инерции двух шин, см4

При расчете шин коробчатого сечения можно не учитывать колебательный процесс, вследствие большого момента инерции.

Сила взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого сечения, при протекании по ним ударного тока трехфазного короткого замыкания, Н/м