Курсовая работа (т): Проектирование подстанции 35/10 кВ

Исходя из вышесказанного и учитывая перечень схем 10(6) / 0,4 кВ, для нашего случая подходит только одна схема, общий вид которой изображен на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 - Общий вид схемы 10 кВ с одиночной секционированной выключателем системой шин

Схему, изображенную на рисунке 1.4, применяют в РУ напряжением 10(6) кВ на низком напряжении основных силовых трансформаторов подстанций с высшим напряжением от 35 кВ до 330 кВ. Конструктивно схему выполняют с применением КРУ или КРУН. Число линейных присоединений определяют по схеме развития электрической сети. Оптимальным количеством линейных присоединений следует считать количество линий, рассчитанное исходя из нагрузки каждой линии током не менее 25% от номинального тока шкафа КРУ линейного присоединения.

Для ограничения токов КЗ предусматривают установку токоограничивающих реакторов в первую очередь в цепи трансформаторов. При необходимости возможна установка токоограничивающих реакторов на линейных присоединениях.

Итак, схему, изображенную на рисунке 1.4, применяют на подстанциях с двумя силовыми трансформаторами с нерасщепленными обмотками низкого напряжения без токоограничивающих реакторов в цепи силовых трансформаторов или с одинарными реакторами в случае присоединения их к одной секции. Учитывая вышесказанное, схема 10 кВ примет вид (рисунок 1.5)

Рисунок 1.5 - Схема электрических соединений на стороне 10 кВ ПС2

2. Расчет токов короткого замыкания

Рассчитаем токи короткого замыкания на шинах 35 кВ и 10 кВ ПС2, для дальнейшего выбора аппаратуры на этой подстанции.

Схему для расчета токов короткого замыкания берем из курсового проекта по дисциплине «Электрические сети и системы.

Рисунок 2.1 - Схема для расчета токов КЗ

Рассчитаем ток КЗ в точках К1 и К2 на шинах высокого и низкого напряжения трансформаторной подстанции ПС2.

Схема замещения ПС2 приведена на рисунке 2.2 (на ПС работают два трансформатора на параллельной работе, поэтому заменим их сопротивление эквивалентным).

Рисунок 2.2 - Схема замещения ПС2 для расчета токов КЗ

Приведем активное и реактивное сопротивление стороны ВН ПС1 к напряжению точки К1:

;

.

Где n - коэфициент трансформации.

.

Найдем суммарное активное и реактивное сопротивления линий в по формулам:

;

Рисунок 2.3 - Схема с эквивалентными сопротивлениями для расчета токов КЗ

Рассчитаем модуль эквивалентного сопротивления по формуле:

Найдем установившееся значение тока КЗ на шинах высокой стороны.

Ток короткого замыкания рассчитывается по формуле:

, (2.1)

где  - ток короткого замыкания в точке К1, кА;б - базисное напряжение.

Ударный ток рассчитывается по формуле :

, (2.2)

где iу -ударный ток короткого замыкания в точке К1, кА;

Ку - ударный коэффициент, который находится по формуле:

, (2.3)

где ТА - временная составляющая, которая рассчитывается по формуле:

; (2.4)

где  - индуктивная составляющая эквивалентного сопротивления до точки КЗ в именованных единицах,

 - активная составляющая эквивалентного сопротивления до точки КЗ в именованных единицах.

с;

;

Найдем эквивалентные сопротивления линий до точки КЗ К2 по формулам:

;

Рисунок 2.4 - Схема с эквивалентными сопротивлениями для расчета токов КЗ

Рассчитаем модуль эквивалентного сопротивления по формуле:

Рассчитаем ток КЗ на шинах низкого напряжения ПС2 в точке К2.

Приведем эквивалентное сопротивление к низкой стороне.

.

;

Ударный ток рассчитывается по формуле (2.2):

,

где iу -ударный ток короткого замыкания в точке К2, кА;

Ку - ударный коэффициент.

где ТА - временная составляющая, которая рассчитывается по формуле (2.4):

с;

.

Согласно рассчитанным значениям токов короткого замыкания на шинах 35 и 10 кВ будем проводить выбор коммутационной аппаратуры на подстанции.

Занесем полученные результаты в таблицу 2.1:

Таблиця 2.1 - Значения токов КЗ в точках К1 и К2

3. Выбор коммутационной аппаратуры на проектируемой подстанции

.1 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне 35 кВ

.1.1 Выбор выключателей нагрузки

Выключатели мощности выбираются по таким условиям:

1) по номинальному напряжению:

, (3.1)

) по рабочему току:

, (3.2)

) по коммутационной способности на симметричный ток КЗ:

, (3.3)

где Iп(τ) - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент  времени τ после начала расхождения дугогасительных контактов выключателя;н. откл - номинальный ток при КЗ, который способен отключить выключатель;

) по коммутационной способности на асимметричный ток КЗ:

, (3.4)

где ia(τ) - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов:

; (3.5)

βн - номинальное значение относительной апериодической составляющей тока в точке отключения;  - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания (для РУ повышенного напряжения подстанции с;

τ - наименьший промежуток времени от начала КЗ до момента расхождения контактов, рассчитывается по формуле:

, (3.6)

где tрз.мин - минимальное время действия релейное защиты, принимается равным 0,01 с;с.в. - собственное время отключения выключателя;

; (3.7)

) по электродинамической устойчивости:

, (3.8)

где iпр скв - амплитудное значение предельного сквозного тока к.з. (по каталогу);

) по термической устойчивости:

, (3.9)

где Bк - тепловой импульс по расчету кА2∙с;т - предельный ток термической устойчивости по каталогу, кА;т - длительность протекания тока термической устойчивости, с;

Выбор выключателей Q1.

Выбираем вакуумный выключатель марки ВР35НС c [2].

Рисунок 3.1 - Внешний вид выключателя ВР35НС

Рисунок 3.2 - Габаритные размеры выключателя ВР35НС

электрический подстанция ток напряжение

Номинальные параметры выключателя ВР35НС:н = 35 кВ;н =1600 А;н откл = 20 кА;пр скв = 52 кА;т = 20 кА;т = 3 с;.в. = 0,035 с;

βн = 0,4.

Сделаем проверку выключателя:

1) по номинальному напряжению:

,

) по рабочему току:

,

) по коммутационной способности на симметричный ток КЗ:

,

,

) по коммутационной способности на асимметричный ток КЗ:

 кА;

,

,

;

5) по электродинамической устойчивости:

,

) по термической устойчивости:

Расчетные данные:

.

Каталожные данные:

,

.

Как видим из наших расчетов, выключатель отвечает всем необходимым требованиям и может быть использован для нашей подстанции.

3.1.2 Выбор разъединителей с заземляющими ножами

Разъединители выбираются по таким условиям:

1) по номинальному напряжению:

, (3.10)

) по конструктивному выполнению;

) по рабочему току:

, (3.11)

) по электродинамической устойчивости:

, (3.12)

) по термической устойчивости:

, (3.13)

Поскольку концерн «Высоковольтный союз» не выпускает разъединителей с заземляющими ножами 35 кВ, то выберем разъединитель марки РНД-35/1000 У1 с [3].

Рисунок 3.3 - Внешний вид и размеры разъединителя РНД-35/1000 У1

Номинальные параметры разъединителя :

Uн = 35 кВ;н = 1000 А;т = 25 кА;пр скв = 63 кА;т = 3 с;

Сделаем проверку разъединителя:

1) по номинальному напряжению:

;

) по рабочему току:

;

4) по электродинамической устойчивости:

,

) по термической устойчивости:

Расчетные данные:

.

Каталожные данные:

,

.

На стороне 35 кВ выбираем разъединители марки РНД-35/1000 У1, но в зависимости от места расположения на схеме устанавливаем разъединители с одним или с двумя заземляющими ножами.

3.1.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по таким условиям:

) по номинальному напряжению:

, (3.14)

2) по рабочему току:

, (3.15)

) по конструкции и классу точности;

) по электродинамической устойчивости:

, (3.16)

где iпр скв - амплитудное значение предельного сквозного тока к.з. (по каталогу);

) по термической устойчивости:

, (3.17)

) по сопротивлению нагрузки:

; (3.18)

где Z2ном - сопротивление вторичной обмотки в соответствии с каталожными данными, рассчитывается по формуле:

; (3.19)

где Z2 - расчетное сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока;≈ r2, так как индуктивное сопротивление измерительных цепей невелико, в свою очередь r2 рассчитывается по формуле :

; (3.20)

где rконт - сопротивление контактов, принимается равным 0,05 Ом;приб - сопротивление приборов, которое рассчитывается по формуле:

; (3.21)

где Sприб - мощность потребляемая приборами (выбирается из таблиц);пр - допустимое сопротивление проводов, рассчитывается по формуле:

; (3.22)

После расчета сопротивления провода, находится его сечение по формуле:

; (3.23)

где ρ - удельное сопротивление материала провода Ом∙м, для алюминия ρ=0,0283 Ом∙м, для меди ρ=0,0175 Ом∙м;- длина проводов от трансформаторов тока до приборов, м.

По рассчитанному сечению провода, которое не должно быть менее 2,5 мм2 для меди и 4 мм2 для алюминия (по механической прочности), пересчитываем сопротивление rпр и его значение подставляем в формулу (3.20).

Выбираем трансформаторы тока ТФЗМ-35 Б-У1