Выбор оборудования трансформаторной подстанции по режиму короткого замыкания

Производим выбор электрооборудования со стороны 10 кВ. Выбор аппаратов, шин и изоляторов производим по номинальным данным I_н и U_н. Аппараты 10 кВ проверяем по режиму К.З. в точке К-1, а на стороне 0,4 кВ в точке К-2.

1) Выбор шин.

Выбираем алюминиевые шины 80×6

S=480 мм²; I_доп=1150А

Выбранные шины проверяем на динамическую устойчивость по формуле: [1,с.84]

σ_расч= , (27)

где σ – динамическая устойчивость, кг/см³ (МПа);

ℓ - расстояние между опорными изоляторами шинной конструкции (по ПУЭ), см;

а – расстояние между осями смежных фаз, см;

W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³. Определяется по формуле:

W= , (28)

где b – толщина шины, см;

h – ширина шины, см.

W= =6,4см³

σ_расч= 299,567МПа

Шины механически прочны, если выполняется условие

σ_расч σ_доп, (29)

где σ_доп – допустимое механическое напряжение в материале шин.

По справочным данным для алюминиевых шин σ_доп= 700 кг/см³

299,567 700

Условие выполняется.

Проверяем шины на термическую устойчивость.

Находим минимальное сечение шинопровода по термической стойкости по формуле: [1, с.86]

S_min= , мм², (30)

где I_∞ - установившийся ток, кА;

t_пр – приведенное время К.З.(из справочника), сек;

С – термический коэффициент.

Находим t_пр из графика (по величинам t, β^II)

β^"= =1,

где β – отношение начального сверхпереходного тока к установившемуся в месте К.З.

Определяем время действия К.З. по формуле:

t= t_з +t_в , (31)

где t_з – время действия защиты, сек;

t_в – время действия выключающей аппаратуры, сек.

t= 1

По формуле (30) находим минимальное сечение:

S_min= =0,23мм²

S_min< S, мм² , (32)

0,23<250

Шины термически устойчивы, подходят.

2) Выбор изоляторов.

Изоляторы выбираем по номинальному напряжению U_н=10 кВ.

Изолятор типа ОФ, F_разр= 375 кг·с

Проверяем на механическую нагрузку разрыва по формуле: [1, с.84]

F_расч=1,76· , кг·с (33)

где F_расч – расчетное усилие на головку изолятора.

F_расч=1.76· =162,6 кг·с

Изоляторы проверяем на разрушающее воздействие от ударного тока К.З. по формуле

F_расч , (34)

где 0,6 – коэффициент запаса,

F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, кг·с.

162,6 375

162,6< 225

Изоляторы подходят.

3)Выбор трансформатора тока.

Трансформаторы тока выбираю по номинальному напряжению, номинальному току, роду установки и классу точности.

Выбираю трансформатор ТПЛМ-10

I_н1=75 А, I_н2= 5 А, U_н =10кВ

S_н2= 15 ВА, К_t=120, К_д=60

К_t и К_д – допустимая кратность термической и динамической стойкости.

Проверяю трансформатор тока по нагрузке вторичной цепи

S_н2 S_расч, ВА (35)

где S_н2 - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной стороны трансформатора тока, ВА;

S_расч – расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном (рабочем) режиме, ВА.

Расчетная нагрузка во вторичной цепи определяется по формуле: [1,с.90]

S_расч2=S_пр+ ·(r_пр+r_к), ВА (36)

где I_н2 – номинальный ток вторичной обмотки, А;

S_пр – мощность подключаемых приборов, ВА;

r_пр – сопротивление соединительных проводов (r_пр=0,06), Ом;

r_к – сопротивление контактов (r_к=0,1), Ом.

S_расч2=3+5² (0,06+0,1)=12 ВА

20>12

Трансформаторы тока подходят по нагрузке по вторичной цепи.

Проверяем на термическую устойчивость по формуле:

К_{t ,} (37)

I_н – из технических данных, I_∞=I_кз на низкой стороне

120>0,27

Условие выполняется.

Проверяем на динамическую устойчивость, должна удовлетворять условию

К_д , (38)

180>0,5

Условие выполняется. Трансформатор тока подходит.

4)Выбираем масляный выключатель.

Выбираю выключатель нагрузки ВНП-10

По U_н=10 кВ, I_н 630A, по амплитудному значению предельно сквозного тока I_амп.=20кА, по току термической стойкости I_t =10кА

Проверяем по току отключения

I_откл. I_{к.з (39)}

20,6>20,6

Условия выполняются.

Проверяем на динамическую устойчивость

I_амп. i_уд.

60кА 51,9кА

Масляный выключатель динамически устойчив. Проверяем на термическую устойчивость.

≥ , (40)

где t – время в течении которого допускается заводом изготовителем действие тока .

≥

800> 424,36

Масляный выключатель термически устойчив.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

5)Выбор разъединителя.

Выбираю разъединитель РВ-10/400

По U_н=10 кВ, I_н =100A, по амплитудному значению предельно сквозного тока I_амп.=41кА, по току термической стойкости I_t =16кА

Проверяем по току отключения

I_откл. I_{к.з (41)}

400>20,6

Условия выполняются.

Разъединитель динамически устойчив. Проверяем на термическую устойчивость.

≥ , (42)

где t – время в течении которого допускается заводом изготовителем действие тока .

≥

800> 424,36

Разъединитель термически устойчив.

Аппаратура низкого напряжения

U_н=0.4 кВ Iн=1417,39А

1) Выбор шин на низкую сторону.

Выбираем алюминиевые шины 60*6

S=800 мм²; I_доп=1480А

Выбранные шины проверяем на динамическую устойчивость по формуле: [1,с.84]

σ_расч= , (43)

где σ – динамическая устойчивость, кг/см³ (Мпа);

ℓ - расстояние между опорными изоляторами шинной конструкции (по ПУЭ), см;

а – расстояние между осями смежных фаз, см;

W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³. Определяется по формуле:

W= , (44)

где b – толщина шины, см;

h – ширина шины, см.

W= =10,6см²

σ_расч= 195,08кг/см³

Шины механически прочны, если выполняется условие

σ_расч σ_доп, (45)

где σ_доп – допустимое механическое напряжение в материале шин.

По справочным данным для алюминиевых шин σ_доп= 700 кг/см³

195,08<700

Условие выполняется.

Проверяем шины на термическую устойчивость.

Находим минимальное сечение шинопровода по термической стойкости по формуле: [1, с.86]

S_min= , мм², (46)

где I_∞ - установившийся ток, кА;

t_пр – приведенное время К.З.(из справочника), сек;

С – термический коэффициент.

Находим t_пр из графика (по величинам t, β^II)

β^"= =1,

где β – отношение начального сверхпереходного тока к установившемуся в месте К.З.

Определяем время действия К.З. по формуле:

t= t_з +t_в ,

где t_з – время действия защиты, сек;

t_в – время действия выключающей аппаратуры, сек.

t= 1

По формуле (30) находим минимальное сечение:

S_min= =0,23 мм²

S_min< S, мм² , (47)

0,23<800

Шины термически устойчивы, подходят.

2) Выбор изоляторов.

Изоляторы выбираем по номинальному напряжению U_н=0.4 кВ.

Изолятор типа ОФ-10-1250 ПУЗ, F_разр= 1255 кг·с

Проверяем на механическую нагрузку разрыва по формуле: [1, с.84]

F_расч=1,76· , кг·с (48)

где F_расч – расчетное усилие на головку изолятора.

F_расч=1.76· =3,25 кг·с

Изоляторы проверяем на разрушающее воздействие от ударного тока К.З. по формуле

F_расч , (49)

где 0,6 – коэффициент запаса,

F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, кг·с.

3,25< 753

Изоляторы подходят.

3)Выбор рубильника.

Выбор рубильников, установленных в шкафах ввода низкого напряжения,осуществляется по номинальному току и напряжению, по роду установки.

Выбираем автоматический выключатель типа АВМ20Н

I_н =1500А I_амп. =50кА U_н =0.4кВ

Проверяем на динамическую устойчивость

I_амп. i_уд.

50>53,9 кА

Условия выполняются.

Проверяем на термическую устойчивость

≥

800>457,96

Рубильник подходит.

4) Выбор предохранителей.

Предохранители выбираем по конструктивному выполнению,номинальному напряжению и предельно отключаемому току.

Выбираем предохранитель ППД12-43133

U_н=0,4 кВ I_н =1600A

Проверяем выбранный предохранитель по предельно отключаемому току.

I_п.откл. I_к.з кА (50)

Где I_п.откл -наибольший ток отключаемого предохранителя.

I_{пр.откл} =100 100>21,4

Предохранитель подходит.

Дата добавления: 2015-08-31