Выбор электрических аппаратов

Расчетные условия для выбора аппаратов по продолжительным режимам работы.

Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке трансформатора до номинальной мощности [2].

Наибольший ток нормального режима на стороне 110 кВ:

где – номинальная мощность трансформатора.

Наибольший ток нормального режима на стороне 35 кВ:

где – персональная загрузка на стороне СН.

Наибольший ток нормального режима на стороне 10 кВ:

где – персональная загрузка на стороне НН.

Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима принимается при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформатор может быть перегружен по правилам аварийных длительных или систематических перегрузок (допускается 40%) [2].

Максимальный ток на стороне 110 кВ:

где – номинальная мощность автотрансформатора.

Максимальный ток на стороне 35 кВ:

где – персональная загрузка на стороне СН.

Максимальный ток на стороне 10 кВ:

где – наибольший ток нормального режима на стороне 10 кВ.

Выбор выключателей.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, они служат для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

а) надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

б) быстрота действия, то есть наименьше время отключения;

в) пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, то есть быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

г) возможность пофазного управления для выключателей 110 кВ и выше;

д) легкость ревизии и осмотра контактов;

е) взрыво- и пожаробезопасность;

ж) удобство транспортировки и эксплуатации.

Выбор выключателей производится по следующим условиям:

кВ, (3.3)

А, (3.4)

кА, (3.5)

кА, (3.6)

кА² с, (3.7)

где –номинальное напряжение установленного оборудования;

–наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима;

–периодическая составляющая тока КЗ;

–ударный ток КЗ;

– ток термической стойкости;

– время действия тока термической стойкости;

– импульс квадратичного тока КЗ.

Выбор выключателей 110 кВ.

При выборе выключателя для РУ 110 кВ сравним выключатель типа 3АР1 DT, фирмы Siemens, и выключатель типа РМ фирмы АВВ.

Силовой выключатель 3АР1 DT является трехполюсным автоматическим компрессионным выключателем открытого типа, в котором в качестве изоляционного и гасящего средства используется газ SF₆. Выключатель оснащен по одному пружинному приводу на каждую фазу, так что выключатель подходит для однополюсного и трехполюсного автоматического повторного включения [4].

Выключатель типа РМ состоит из трех литых алюминиевых баков, содержащих отдельные прерыватели, которые смонтированы на общей опорной раме. Подвижные контакты приводятся в действие пружинными механизмами. Три полюса имеют общую элегазовую систему, плотность элегаза с температурной компенсацией регистрируется. Номинальное давление газа при 20° по Цельсию 0, 62 МПа. В шкафу управления помещается аппаратура контроля и управления, и пружинный привод [5].

Параметры и расчетные значения выключателей для проверки сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Выбор выключателя ОРУ 110 кВ

Параметры выключателя фирмы Siemens	Параметры выключателя фирмы АВВ	Расчетные значения

Для ОРУ 110 кВ выбираем выключатель фирмы АВВ. Выключатель удовлетворяет всем расчетным условиям.

Выбор выключателей 35 кВ.

При выборе выключателя для РУ 35 кВ сравним выключатель 3АF-1 фирмы Siemens и выключатель типа VD4 фирмы АВВ.

Вакуумные силовые выключатели Siemens 3AH5 121-1 являются трехполюсными силовыми выключателями, устанавливаемыми в помещении, для номинального напряжения 35 кВ. Вакуумный выключатель устанавливается в вертикальном положении относительно вакуумных прерывателей [4].

Вакуумные выключатели VD4 на номинальное напряжение 35 кВ предназначены для внутренней установки в распределительных устройствах с воздушной изоляцией. Их коммутационная способность достаточна для того, что бы выдержать все условия, возникающие при коммутации оборудования в нормальном и аварийном режимах работы, в частности при коротких замыканиях, в пределах их технических параметров [7].

Параметры и расчетные значения выключателей для проверки сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Выбор выключателя ОРУ 35 кВ

Параметры выключателя фирмы Siemens	Параметры выключателя фирмы АВВ	Расчетные значения

Для ОРУ 35 кВ выбираем выключатель VD4 фирмы ABB. Выключатель удовлетворяет всем требованиям. Выключатель удовлетворяет всем расчетным условиям.

Для КРУ 10 кВ выбрали выключатель производства AREVA.

Параметры выключателей и расчетные значения для проверки сведем в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 – Выбор выключателя КРУ на 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Выключатель производства SIMOPRIME (SIEMENS)

Выбор разъединителей.

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением.

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения

Требования, предъявляемые к разъединителям с точки зрения обслуживания их оперативным персоналом, заключаются в следующем:

- разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;

- разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении) [2].

- приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

- главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

- опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;

Выбор разъединителей производится по следующим условиям:

,		(3.6)
,		(3.7)
,		(3.8)
,		(3.9)

где – номинальное напряжение установленного оборудования;

– наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима;

– ударный ток КЗ;

– ток термической стойкости;

– время действия тока термической стойкости;

– импульс квадратичного тока КЗ.

При выборе разъединителей для ОРУ 110 кВ сравним разъединитель DBF6 фирмы Siemens и разъединитель типа SDF123 фирмы ABB.

Параметры и расчетные значения разъединителей для проверки сведем в таблицу 3.3 и таблицу 3.4.

Таблица 3.3 – Выбор разъединителя ОРУ 110 кВ

Расчетные данные	Разъединитель D BF-6 (Siemens)	Разъединитель SDF123 (ABB)

На ОРУ 110 кВ выбираем разъединитель SDF123 фирмы ABB ввиду его экономической целесообразности.

Таблица 3.4 – Выбор разъединителя ОРУ 35 кВ

Расчетные данные	РГ-35/1000 УХЛ1	Ruhrtal-Z BF-36

ОРУ 35 кВ выбираем разъединитель РГ-35/1000 УХЛ1 ввиду его экономической целесообразностью.

Выбор измерительного трансформатора тока.

Трансформаторы тока выбираются:

	,		(3.10)
	,		(3.11)
,		(3.12)
,		(3.13)

где – номинальное напряжение установленного оборудования;

– наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима;

– ток термической стойкости;

– кратность термической стойкости по каталогу;

– первичный номинальный ток трансформатора тока;

– импульс квадратичного тока КЗ.

– вторичная нагрузка трансформатора тока.

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому

Выбор трансформаторов тока для ОРУ 110 кВ.

Для определения сопротивления нагрузки вторичной обмотки пользуясь каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам.

Таблица 3.5 – Вторичная нагрузка ТТ на стороне 110 кВ

Определим сопротивление приборов

Длина соединительного провода для данной схемы составляет 75 м. Применяем провод с медными жилами, так как данное требование предъявляется при подключении терминала. Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0, 5 составляет 1, 2 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0, 1, тогда сопротивление проводов:

Зная можно определить сечение соединительных проводов:

Принимаем контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2, 5 мм².

Окончательно сопротивление провода определяем:

Определяем расчетное сопротивление вторичной нагрузки:

В качестве трансформаторов тока, устанавливаемых на ОРУ 110 кВ, выбираем трансформаторы тока типа ТВТ-110, расчетные значения внесем в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 – Выбор трансформатора тока РУ 110 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Параметры ТТ

Рисунок 3.3 - Выбор трансформатора тока на стороне 110 кВ

Рисунок 3.4 - Расчет погрешности ТВТ-110

Выбор трансформаторов тока для ОРУ 35 кВ.

Для определения сопротивления нагрузки вторичной обмотки пользуясь каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам.

Таблица 3.7 – Вторичная нагрузка ТТ на стороне 35 кВ

Определим сопротивление приборов:

Длина соединительного провода для данной схемы составляет 75 м. Применяем провод с медными жилами, так как данное требование предъявляется при подключении терминала. Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0, 5 составляет 1, 2 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0, 1, тогда сопротивление проводов

Зная можно определить сечение соединительных проводов:

Принимаем контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2, 5 мм².

Окончательно сопротивление провода определяем:

Определяем расчетное сопротивление вторичной нагрузки:

В качестве трансформаторов тока, устанавливаемых на ОРУ 35 кВ, выбираем трансформаторы тока типа ТВТ-35м, все расчетные значения внесены в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 – Выбор трансформатора тока ОРУ 35 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Параметры ТТ

Выбор измерительного трансформатора напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения [2].

Трансформаторы напряжения выбираются:

		(3.14)
		(3.15)

где – номинальное напряжение установленного оборудования;

– нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к ТН.

Выбор трансформаторов напряжения для ОРУ 110 кВ.

Трансформаторы напряжения устанавливаются на каждой секции или системе сборных шин низшего и все катушки напряжения приборов этой секции или системы сборных шин подключаются к этому трансформатору напряжения.

Выбираем трансформаторы напряжения фирмы АВВ, т.к. все оборудование, установленное на данной подстанции, является продукцией компаний АВВ, все значения внесены в таблицы 3.9 – 3.12.

Таблица 3.9 – Вторичная нагрузка ТН ОРУ 110 кВ

Таблица 3.10 – Выбор ТН ОРУ 110 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные EMF (ABB)
= 110 кВ	= 123 кВ
= 5, 63 ВА	= 200 ВА
Класс точности 0, 5

Таблица 3.11 – Вторичная нагрузка ТН ОРУ 110 кВ

Таблица 3.12 – Выбор ТН ОРУ 110 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные CPB (ABB)
= 35 кВ	= 40 кВ
= 5, 63 ВА	= 100 ВА
Класс точности 0, 5

Выбор КРУ 10 кВ.

Комплектное распределительное устройство (КРУ) – это распределительное устройство, состоящее из закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными приборами и вспомогательными устройствами [2].

С целью уменьшения размеров, улучшения эксплуатационных характеристик и повышения надежности к электрическим аппаратам КРУ предъявляются следующие требования:

- выключатели должны обладать малыми габаритами и встроенным приводом, высокой износостойкостью, пожаро- и взрывобезопасностью. Они должны снабжаться розеточными или пальцевыми контактами. С учетом этих требований в КРУ применяются маломасляные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные выключатели;

- трансформаторы тока и напряжения применяются с литой изоляцией, обладающей высокой электрической и механической прочностью. Такие трансформаторы не требуют ухода в эксплуатации.

- разъединители должны быть механически связаны с выключателем и обеспечивать электробезопасность при выкатывании выключателя, смонтированного на тележке.

Комплектные устройства по сравнению с обычными конструкциями электротехнических установок обладают следующими основными преимуществами: [2].

- значительно уменьшаются объемы строительно-монтажных работ и сокращаются сроки их выполнения;

- достигается большая экономия трудозатрат;

- улучшается качество электроустановок, увеличивается надежность и безопасность их обслуживания и сокращаются эксплуатационные расходы;

- обеспечивается удобство и быстрота при расширении и реконструкции;

- упрощается комплектация и снабжение при производстве строительно-монтажных работ.

Применение комплектных устройств является основой индустриализации строительно-монтажных работ при сооружении электрических станций, трансформаторных подстанций и электроустановок промышленных предприятий.

Комплектное распределительное устройство напряжением 6 ÷ 10 кВ серии К-63 (далее КРУ серии К-63) предназначено для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10кВ, расчетные и номинальные значения КРУ 10 кВ в таблице 3.13 – 3.15.

КРУ серии К-63 применяется в качестве распределительных устройств 6÷ 10кВ, в том числе и распределительных устройств трансформаторных подстанций, включая комплектные трансформаторные подстанции (блочные) 35/6÷ 10кВ, 110/6÷ 10кВ, 110/35/6÷ 10кВ [8].

Таблица 3.13 – Выбор КРУ 10 кВ

Таблица 3.14 – Выбор ячейки выключателя КРУ 10 кВ

Параметры выключателя ABB VD4 12	Расчетные значения
			2424, 871
, кА			23, 13
, кА			8, 99

Таблица 3.15 – Выбор ячейки разъединителя КРУ 10 кВ

Расчетные данные	Разъединитель OW-12/4000 (ABB)

Выбор ячейки трансформаторов тока для КРУ 10 кВ.

Для определения сопротивления нагрузки вторичной обмотки пользуясь каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам. Трансформаторы тока соединены по схеме полной звезды. Длина соединительного провода для данной схемы составляет 75 м. Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0, 5 составляет 1, 2 Ом. Сопротивление контактов принимаем 0, 1, внесим в таблицу 3.16.

Таблица 3.16 – Вторичная нагрузка ТТ на стороне 10 кВ

Определим сопротивление приборов:

Зная можно определить сечение соединительных проводов:

Принимаем контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2, 5 мм².

Окончательно сопротивление провода определяем:

Выберем трансформатор ТВТ-10/30, все полученные и каталожные данные сведем в таблицу 3.17

Таблица 3.17 – Выбор трансформатора тока КРУ 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Параметры ТТ

Выбор ячейки трансформатора напряжения для КРУ 10 кВ.

Таблица 3.18 – Вторичная нагрузка ТН РУ 10 кВ

Таблица 3.19 – Выбор ячейки ТН КРУ 10 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные TDC 4 ABB
= 10 кВ	= 12 кВ
= 6, 5 ВА	= 100 ВА
Класс точности 0, 5

Выбор ограничителей перенапряжений (ОПН) для защиты электрооборудования подстанции.

Ограничители перенапряжения выбираются:

,

(3.16)

где – номинальное напряжение установленного оборудования;

На стороне ВН: EXLIM R;

На стороне СН: PEXLIM R-Y;

На стороне НН: POLIM D.

Выбор предохранителя для защиты трансформаторов напряжения.

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

Для защиты трансформаторов собственных нужд (ТСН) и трансформаторов на­пряжения 10 кВ (TV) используем плавкие предохранители, которые должны удовлетворять следующим условиям:

,		(3.17)
,		(3.18)

где – номинальное напряжение установленного оборудования;

– нагрузка всех измерительных приборов и реле.

Выбор предохранителей производится в таблице 3.20.

Таблица 3.20 – Выбор предохранителя РУ 10 кВ

Расчетные данные	Предохранитель ПКТ–104
, кВ		, кВ
, кА	23, 13	, кА	31, 5

Выбор жестких ошиновок.

Жесткие ошиновки выбираются:

,		(3.26)
,		(3.27)
,		(3.28)

где – номинальное напряжение установленного оборудования,

– наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.

Выбор жестких ошиновок 110 кВ

Таблица 3.21 – Выбор ошиновок ОРУ 110 кВ

Расчетные данные	Заземлитель ШН-А(В, С)-110/1000УХЛ1
, кВ		, кВ
, А	294, 272	, А
, кА	7, 38	, кА

Выбор жестких ошиновок 35 кВ.

Таблица 3.22 – Выбор ошиновок ОРУ 35 кВ

Расчетные данные	Заземлитель ШН-А(В, С)-35/2000УХЛ1
, кВ		, кВ
, А	688, 139	, А
, кА	8, 89	, кА

Выбор кабеля для трансформатора собственных нужд.

Кабели выбираются:

,		(3.29)
,		(3.30)

где – наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.

Выбор кабелей производится в таблице 3.23.

Таблица 3.23 – Выбор кабеля

Расчетные данные	Кабель ААБл 3х150-10 кВ
, кВ		, кВ
, А	202, 073	, А

Применение комплектных устройств является основой индустриализации строительно-монтажных работ при сооружении электрических станций, трансформаторных подстанций и электроустановок промышленных предприятий.