Выбор электрических аппаратов, изоляторов и шин

Все электрические аппараты, изоляторы, шины выбираются по номинальному напряжению, номинальному току и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

6.1. Выбор и проверка выключателей напряжением свыше 1 кВ

Выбор выключателей осуществляем исходя из условий:

Выбираемая и проверяемая величина	Обозначение	Формулы для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	Uном.а	Uном.а ≥ Uном.у
Номинальный ток, А	Iном.а	Iном.а ≥ Ip.max
Номинальный ток отключения, кА	Iном.от	Iном.от ≥ Ip.от
Номинальная мощность отключения, кВ-А	Sном.от	Sном.от ≥ S0.2
Допустимый ударный ток КЗ, кА	iдин	iдин ≥ I(3)у.расч
Ток термической стойкости, кА	Iтc	It ≥ I∞

Выбираем для установки на ОРУ-110 кВ быстродействующие выключатели типа МКП-110Б-20/1000УХЛ1.

Uном.а = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; Iном.а = 630 А ≥ Ip.max = 58, 2 А; Iном.от = 20 кА ≥ Ip.от = 8, 3 кА; iдин = 52 кА ≥ I(3)у.расч = 23, 93 кА; It = 20/3кА·с ≥ I∞ = 9, 04 = 4, 04 кА.

На стороне 6, 6 кВ принимаем КРУ типа КРУ2-10Э-2750.

U_ном.а = 6 кВ ≥ U_ном.у = 6 кВ;

I_ном.а = 2000 А ≥ ;

I_ном.от = 20 кА ≥ I_p.от =4, 04 кА;

i_дин = 52 кА ≥ I⁽³⁾_у.расч = 10, 3 кА.

I_t = 24, 3 кА ≥ I_∞ = 4, 04 = 1, 78 кА.

6.2. Выбор и проверка разъединителей

Выбор разъединителей осуществляем исходя из условий:

Выбираемая и проверяемая величина	Обозначение	Формулы для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	Uном.а	Uном.а ≥ Uном.у
Длительный номинальный ток, А	Iном.а	Iном.а ≥ Ip.max
Допустимый ударный ток КЗ, кА	Iм	Iм ≥ I(3)у.расч
Ток термической стойкости, кА	Iтc	It ≥ I∞

Выбираем для установки на ОРУ-110 кВ разъединители типа

РНД-110/630Т1.

Uном.а = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; Iном.а = 630 А ≥ Ip.max = 58, 2 А; Iм = 80 кА ≥ I(3)у.расч = 23, 93 кА; It = 63 кА ≥ I∞ = 9, 04 = 3, 5 кА.

Для установки на стороне 6, 3 кВ (на стороне потребителей поверхности) принимаем разъединитель РВФ-6/630 У3:

U_ном.а = 6 кВ ≥ U_ном.у = 6 кВ;

I_ном.а = 360 А ≥ I_p.max = 58, 2 А;

i_дин = 52 кА ≥ I⁽³⁾_у.расч = 10, 3 кА.

I_t = 16/4 кА·с ≥ I_∞ = 4, 04 = 1, 56 кА.

6.3. Выбор изоляторов и шин

Все изоляторы выбираются по номинальному напряжению, роду установки и допустимой механической нагрузки. Проходные изоляторы дополнительно выбирают по номинальному току, проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

Выбор шин и изоляторов на стороне потребителей поверхности(6кВ).

Определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

где l - длина пролета между изоляторами, см; а- расстояние между шинами, см.

Выбираем опорный изолятор типа ИО-6-3, 75 У3

Выбираем проходной изолятор типа П10/1000-750.

Сечение шин выбирают по нагреву, длительным максимальным токам нагрузки и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ, а также на устойчивость к механическим усилиям, возникающим в шинах от собственных колебаний.

Предварительно принимаем алюминиевые шины 80x8 однополосные.

Проверка на длительно допустимый ток:

≥ I_p.max = 970, 2 А,

где - поправочный коэффициент при расположении шин плашмя, принимается равным 0, 95; - поправочный коэффициент для многополосных шин, принимаем равным 1 для однополосных шин; - поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды, отличной от +25°С (для t = +10°С, =1, 15); - длительно допустимый ток для одной полосы при температуре шины = +70° С, температуре окружающей среды = +25° С.

Проверка на динамическую стойкость:

,

где - расчетное напряжение в шине; - допустимое напряжение в шине.

Порядок определения :

а) определим ударную нагрузку при трехфазном токе КЗ:

б) определим изгибающий момент (при числе пролётов больше двух):

;

в) определим момент сопротивления (при установке шин плашмя):

,

где b и h - соответственно толщина и ширина шины, м.

г) определяем расчетное сопротивление на изгиб:

МПа

Сравниваем полученное значение с допустимым:

5, 2 МПа < 65 МПа (алюминий АТ).

Определим минимальное сечение шин по условию термической стойкости:

где α – термический коэффициент (для алюминия α = 11).

Проверяем шины на термическую стойкость по условию:

S_min < Sшины → 18.85 < 640 .

6.4. Выбор и проверка трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают:

1) по номинальному напряжению U_ном.ТТ ≥ U_ном.у;

2) по первичному номинальному току I_1.ном ≥ I_p.max;

При питании от мощных энергосистем для обеспечения устойчивости к динамическим воздействиям тока КЗ принимают

I_1.ном = (5-10)I_p.max;

3) по роду установки;

4) по классу точности: при этом учитываются тип и назначение присоединяемых приборов;

5) по вторичной нагрузке

S_2ном ≥ S_2расч,

где S_2ном - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной обмотки ТТ; S_2расч - расчетная нагрузка вторичной обмотки ТТ в нормаль­ном режиме.

где - номинальный ток вторичной обмотки (по каталогу); - полное допустимое сопротивление внешней цепи,

,

где - сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов и реле; - допустимое сопротивление соедини­тельных проводов; - сопротивление контактов, = 0, 1 Ом.

Рассчитаем допустимое сопротивление соединительных проводов. Максимальная длина соединительных проводов l = 10 м; минимальное рекомендуемое сечение для алюминиевого провода s = 2, 5 мм², удельное сопротивление ρ = 0, 028 Ом∙ мм²/м.

Для ТТ, расположенных при понизительных силовых трансформаторах, во вторичной цепи используются амперметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии. Сопротивления приборов: амперметра – 0, 02 Ом; вольтметра – 0, 08 Ом; ваттметра – 0, 08 Ом; варметра – 0, 32 Ом; счетчика ватт-часов – 0, 48 Ом.

Определим полное допустимое сопротивление цепи понизительных силовых трансформаторов:

Для напряжения 110 кВ.

Предварительно выбираем трансформатор тока ТФЗМ – 110Б – 100/5.

Uном.ТТ = 110 кВ ≥ Uном.у = 110 кВ; I1.ном.ТТ = 100 А ≥ Ip.max = 58, 2 А; S2ном ≥ S2расч Кд = 150 ≥ I(3)у/ I1.ном = 23930/1, 41·100 = 169, 2; Ктс = 75 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 9040 /100 = 20, 2.

Для напряжения 6 кВ.

Предварительно выбираем трансформатор тока ТЛ-10-1:

Uном.ТТ = 10 кВ ≥ Uном.у = 6 кВ; I1.ном ТТ = 2000 А ≥ Ip.max = 970, 2 А; S2ном ≥ S2расч; Кд = 128 ≥ I(3)у/ I1.ном = 10300/1, 41·2000 = 3, 64; Ктс = 40 ≥ (I∞ )/(I1.ном ) = 4040 /2000 = 0, 52.

Проверка выбранных трансформаторов осуществляется в следующей последовательности:

1) определяется расчетный первичный ток

I_1расч = k_α I_p.max,

где I_p.max - максимальный ток, проходящий через ТТ при КЗ в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешности ТТ сверх допустимой может вызвать срабатывание защиты; k_α - коэффициент, учитывающий влияние переходных процессов на быстродействующие защиты.

Для токовой отсечки и максимально токовых защит с независимой выдержкой времени

I_1max = 1, 1 I_cp.з (k_т /k_сх),

где I_cp.з - вторичный ток срабатывания защиты; k_т - коэффициент трансформации ТТ; 1, 1 - коэффициент, учитывающий возможное уменьшение вторичного тока на 10% из-за погрешностей ТТ; k_сх - коэффициент схемы.

Коэффициент k_α принимается равным: для дифференциальных защит с БНТ (быстронасыщающийся трансформатор) k_α = 1.

2) определяется расчётная кратность первичного тока

m = I_1расч /(0, 8I_1.ном);

3) по кривым 10%-ной кратности для данного типа ТТ и данного коэффициента трансформации по расчётной кратности определяется допустимая нагрузка на вторичную обмотку ТТ;

4) сравниваются фактическая и допустимая нагрузки.

Для напряжения 110 кВ.

I_1max = I_КЗmax = 9040 А

I_1расч = k_α I_1max = 1·9040 = 9040 А;

m_расч = I_1расч /(0, 8I_1.ном) = 9040 / 0, 8·100 = 113;

= 1 Ом ≥

Трансформатор тока ТФЗМ-110Б-1 выбран правильно.

Для напряжения 6 кВ.

I_1max = I_КЗmax = 4060 А

I_1расч = k_α I_1max = 1·4060 = 4060 А;

m_расч = I_1расч /(0, 8I_1.ном) = 4060 / 0, 8·2000 = 2, 5;

= 8 Ом ≥

Трансформатор тока ТЛ-10-1 выбран правильно.