Выбор токоведущих частей и коммутационно-защитной аппаратуры

Проверка сечения кабельных линий

Кабели от ТП-82 к ВРУ, с целью бесперебойности питания, проложены как две параллельные кабельные линии, с расстоянием между ними 100 мм. По экономической плотности тока кабели к одиночным потребителям не выбираются.

Кабели необходимо проверять по допустимому току нагрева в нормальном и аварийном режимах.

Определяем расчетное номинальное напряжение кабельной линии по формуле Стилла

U_расч = 4, 34 * , (29)

где:

U_расч – расчётное напряжение линии, кВ;

L – длина кабельной линии, (L = 2, 070 км);

Р_max – максимальная мощность жилых и общественных зданий, мВт;

n – количество цепей в линии, (принимаем n = 2).

U_расч =

Приводим расчетное напряжение U_расч к ближайшему стандартному номинальному U_ном = 10 кВ.

Выбранное сечение необходимо проверить по согласованию с действием

I_доп ≥ K_защ * I_защ, (30)

где:

K_защ – коэффициент защиты, определяется характером помещения, видом защит и типом проводника;

I_защ – номинальный ток защитного аппарата, А;

I_{ном. пр} – номинальный ток предохранителя, А.

Электрические сети 3 микрорайона по ПУЭ должны защищаться только от токов КЗ. В этом случае K_защ = 1.

I_защ = I_{ном. пр} = 250 А – для жилых зданий; I_защ = I_ном.пр = 100 А – для общественных зданий.

Проверяем по согласованию с действием защиты

I_доп ≥ K_защ * I_защ,

290 А ≥ 250 А

Условие выполняется.

Проверка выбранного сечения по потере напряжения не производится, так как длина кабельных линий менее 400 м.

Рассчитываем ток кабельных линий в нормальном режиме

I_р = , (31)

где:

I_р – номинальный ток кабельных линий в нормальном режиме, А;

U_ном – номинальное напряжение кабельных линий, кВ.

I_р = А;

Проверяем по допустимому току нагрева в нормальном режиме

I_р ≤ I_доп,

104, 85 А ≤ 290 А

Условие выполняется.

Рассчитываем ток кабельных линий в аварийном режиме

I_ав = , (32)

где:

I_ав – ток в аварийном режиме, А.

I_ав = А.

Проверяем по допустимому току нагрева в аварийном режиме

I_ав I_доп,

209, 71 А 290 А

Условие выполняется.

Таблица 11 – Выбор и проверка кабельных линий по допустимому току

Вывод: Рассчитано напряжение кабельных линий и приравненно

Выбор коммутационно-защитной аппаратуры

Проверка на термическую стойкость сводится к определению наибольшей температуры нагрева их токами КЗ, для его необходимо знать расчетное время действия токов КЗ и время отключения КЗ.

Для проверки на термическую стойкость нужно определить величину Вк теплового импульса КЗ

Вк = I_к ² * (t_откл + Та), (33)

где:

Ta = 0, 06 – для РУ вторичного напряжения подстанции.

Вк =

Значение Вк при этом будет несколько завышенным.

Выбор и проверка предохранителей на высокой стороне

По справочнику Крючков И.П. «Электрическая часть станций и подстанций» – выбираем предохранитель «ПК-10/40» по таблице 5-1 [6].

1) По номинальному напряжению:

U_{ном. пр} ≥ U_{ном. сети},

где:

U_ном.пр – номинальное напряжение предохранителя, кВ;

U_{ном. сети} – номинальное напряжение сети, кВ.

U_{ном. пр} ≥ U_{ном. сети},

10 кВ = 10 кВ

Условие выполняется.

2) По номинальному максимальному току нагрузки:

I_ном.пр ≥ I_{ном max},

где:

I_ном.пр – номинальный ток предохранителя, А;

I_{ном. max} – номинальный максимальный ток нагрузки, А.

I_{ном max} = ^‌ , (34)

I_{ном. max} = А.

I_ном.пр ≥ I_{ном. max},

40 А ≥ 11, 60 А

Условие выполняется.

3) По номинальному отключающему току:

I_ном.пр ≥ I_{длит. max},

I_{длит. max} = , (35)

I_{длит. max} = А.

I_ном.пр ≥ I_{длит. max},

40 А ≥ 23, 20 А

Условие выполняется.

4) По ударному току:

i_уд < i_{ном дин ст},

где:

i_{ном дин ст} – номинальный ток динамической стойкости, кА.

42, 06 кА ³ кА

Условие выполняется.

β = I_по'' / I_∞ , (36)

где:

I_по'', I_∞ - начальный сверхпереходный ток и установившийся ток короткого замыкания в точке К1.

β = 5, 1 / 4, 75 = 1, 083

Определяем время для апериодической составляющей тока КЗ

t_па = 0, 05 * β ², (37)

t_па = 0, 05 * β ² = 0, 05 * 1, 083² = 0, 062.

Определяем время для периодической составляющей тока КЗ. Принимаем установку срабатывания при коротком замыкании – t_пп = 1.

Определяем приведённое время действия тока короткого замыкания

t_п = t_па + t_пп, (38)

t_п = t_па + t_пп = 0, 062 + 1 = 1, 062.

5) Производим проверку на термическую стойкость:

I_т.с > I_∞ * √ (t_п / t_{ном. т.с} ), (39)

где:

t_{ном. т.с} - номинальное время срабатывания выключателя, с; t_{ном. т.с} = 3 сек.

I_т.с - номинальный ток термической стойкости, кА.

20 кА > 4, 75 * √ (1, 062 / 3) кА,

20 кА > 1, 732 кА

Таблица 12 – Проверка предохранителя марки «ПК-10/400»

Вывод: Поскольку все условия выполняются, окончательно выбираем предохранитель «ПК-10/400» на высокую сторону до трансформато

Выбор и проверка разъединителей по высокой стороне

По справочнику Крючков И.П. «Электрическая часть станций и

подстанций» – выбираем разъединитель «РВ-10/400» по таблице 5-5 [6].

1) По номинальному напряжению:

U_ном.р ≥ U_{ном. сети},

где:

U_ном.р – номинальное напряжение разъединителя, кВ;

U_{ном. сети} – номинальное напряжение сети, кВ.

10 кВ = 10 кВ

Условие выполняется.

2) По номинальному максимальному току нагрузки:

I_ном.р ≥ I_{ном max},

где:

I_ном.р – номинальный ток разъединителя, А;

I_{ном. max} – номинальный максимальный ток нагрузки, А.

I_{ном max} = ^‌ , (36)

I_{ном. max} = А.

I_ном.р ≥ I_{ном max},

400 А ≥ 11, 60 А

Условие выполняется.

3) По аварийному току:

I_ном.р ≥ I_{длит. max},

где:

I_ном.р – номинальный ток разъединителя, А;

I_{длит. max} – длительный максимальный ток разъединителя, А.

I_{длит. max} = , (37)

I_{длит. max} = А.

I_ном.р ≥ I_{длит. max},

400 А ≥ 23, 20 А

Условие выполняется.

4) По ударному току:

i_уд < i_{ном дин ст},

где:

i_{ном дин ст} – номинальный ток динамической стойкости, кА.

42, 06 кА ≤ кА

Условие выполняется.

β = I_по'' / I_∞ , (36)

где:

I_по'', I_∞ - начальный сверхпереходный ток и установившийся ток короткого замыкания в точке К1.

β = 5, 1 / 4, 75 = 1, 083.

Определяем время для апериодической составляющей тока КЗ

t_па = 0, 05 * β ², (37)

t_па = 0, 05 * β ² = 0, 05 * 1, 083² = 0, 062.

Определяем время для периодической составляющей тока КЗ. Принимаем установку срабатывания при коротком замыкании – t_пп = 1.

Определяем приведённое время действия тока короткого за

t_п = t_па + t_пп, (38)

t_п = t_па + t_пп = 0, 062 + 1 = 1, 062.

5) Производим проверку на термическую стойкость:

I_т.с > I_∞ * √ (t_п / t_{ном. т.с} ), (39)

где:

t_{ном. т.с} - номинальное время срабатывания выключателя, с; t_{ном. т.с} = 3 сек.

I_т.с - номинальный ток термической стойкости, кА.

20 кА ≥ 4, 75 * √ (1, 062 / 3) кА,

20 кА ≥ 1, 732 кА

Таблица 13 – Проверка разъединителя марки РВ-10/400

Вывод: Поскольку все условия выполняются, окончательно выбираем разъединитель «РВ-10/400» на высокую сторону до трансформаторов.