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

Рисунок 3.4 - Внешний вид и габаритные размеры трансформатора тока ТФЗМ-35 Б-У1

Номинальные параметры трансформатора тока:н = 126 кВ;н = 200 А;н = 5 А;т = 7 кА;дин = 42 кА;изм = 30 ВА;защ = 30 ВА;т = 3 с;

Сделаем проверку трансформатора тока:

1) по номинальному напряжению:

,

) по рабочему току:

,

) по электродинамической устойчивости:

,

) по термической устойчивости:

Расчетные данные:

.

Каталожные данные:

,

;

) по сопротивлению загрузки в классе точности 0,5:

;

Мощность амперметра - S = 0,1 ВА. Мощность счетчика активной и реактивной энергии S = 2,0 ВА.

Находим сопротивление приборов:

;

Сопротивление проводов:

;

Длинна проводов от трансформатора тока до приборов, равна L = 73 м.

Сечение проводов:

.

Сечение проводов из меди берем 2,5 мм2. Для соединения ТТ с приборами проложим кабель типа КРВГ - кабель контрольный с медными жилами, с резиновой изоляцией, с ПВХ оболочкой сечением жил 2,5 мм2.

Сопротивление проводов будет равным:

;

Расчетное сопротивление вторичной обмотки будет равно:

;

Исходя из этого, следует:

.

Все условия выбора для трансформатора тока ТФЗМ-35 Б-У1 выполняются, следовательно будем их использовать в нашем проекте.

3.1.4 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются по таким условиям:

1) по номинальному напряжению:

, (3.24)

) по конструкции и схеме соединения обмоток;

) по вторичной нагрузке:

, (3.25)

где S2ном - номинальная мощность вторичной обмотки, ВА (по каталогу);- нагрузка всех измерительных приборов, присоединенных к трансформатору напряжения, ВА, рассчитывается по формуле:

; (3.26)

где P2 - активная мощность приборов, Вт;- реактивная мощность приборов, ВА.

Выбирем трансформаторы напряжения марки ЗНОМП-35 У1:

Рисунок 3.5 - Внешний вид и габаритные размеры трансформатора напряжения ЗНОМП-35 У1

Номинальные параметры трансформатора напряжения:н = 35 кВ;

Класс точности 0,2;

Uвт = 35/ В;ном=100 ВА.

Сделаем проверку трансформатора напряжения:

1) по номинальному напряжению:

,

4) по вторичной нагрузке:

Из [4] таблицы мощностей приборов выбираем:

мощность вольтметра - S = 2,0 ВА; мощность ваттметра - S = 3,0 ВА; мощность счетчика активной и реактивной энергии - P = 1,6 Вт, Q=3,89 Вар.

Рассчитаем S2:

;

В результате, получаем:

.

Как видим все условия выполняются, то есть можно использовать данные трансформаторы напряжения для подстанции ПС2.

Таким образом, трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности 0,2.

Для соединения трансформаторов напряжения с приборами принимаем контрольный кабель КРВГ сечением жил 2,5 мм2.

3.1.5 Выбор ОПН на стороне 35 кВ

Процедура выбора состоит из двух основных этапов:

) выбор электрических характеристик ОПН в соответствии с параметрами сети;

) выбор механических характеристик ОПН и его климатического исполнения.

Список сокращений:- класс напряжения сети; Uc - наибольшее рабочее напряжение; Ur - номинальное напряжение ОПН; TOV - временные перенапряжения Т - коэффициент временных перенапряжений; k - коэффициент замыкания на землю; Ups - защитный уровень при коммутационных перенапряжениях; Upl - защитный уровень при грозовых перенапряжениях; Uws - уровень изоляции при коммутационных перенапряжениях; Uwl - уровень изоляции при грозовых перенапряжениях.

Рисунок 3.6 - Диаграмма выбора ОПН

Выбор номинального напряжения ОПН (Ur)

Для каждого класса напряжения сети в таблицах «Защитные характеристики ОПН» даны значения номинальных напряжений Ur и максимальных длительно допустимых рабочих напряжений ОПН Uc, при которых с достаточным запасом ОПН выдерживает фактическое максимальное длительное рабочее напряжение системы Uca. Таким образом, выбор Ur зависит лишь от временно допустимых повышений напряжения на ОПН TOV, их амплитуды и длительности.

Временно допустимые повышения напряжения на ОПН - это возникающие в системе достаточно длительные напряжения, как правило, промышленной частоты, с гармониками или без них. Ограничители должны выдерживать данные повышения напряжения без потери тепловой устойчивости.

Наиболее часто одно- или двухфазные замыкания приводят к возникновению временных перенапряжений в здоровой фазе(ах), а также в нейтрали силовых трансформаторов. Их амплитуда определяется состоянием нейтрали в системе, а длительность - временем устранения повреждения.

Считается, что системы с глухозаземленной нейтралью имеют коэффициент замыкания на землю

. (3.27)

Во всех остальных случаях (изолированная нейтраль или заземление нейтрали через резистор) коэффициент замыкания принимается равным k=1,73.

Для систем с глухозаземленной нейтралью время, требуемое для устранения повреждений, обычно составляет менее 1 с, но может заметно отличаться в разных системах. Значения TOV длительностью 1 и 10 с, выдерживаемые ОПН, приводятся в [7]. Для того чтобы определить значения TOV с другой длительностью или для других конкретных условий, нужно следовать ниже указанной процедуре:

) отдельно рассматривается каждое TOV;

) по TOV-кривым (могут быть представлены заводом изготовителем) определяется коэффициент T для времени, соответствующего времени, которое требуется для устранения повреждений.

5)  даст минимальное значение Ur, при котором ОПН выдерживает данное повышение напряжения без повреждения.

) наибольшая величина Ur из полученных для каждого TOV вычислений будет являться искомым значением Ur.

В таблице 3.1 приводятся минимальные значения номинальных напряжений (Ur) ОПН. Рекомендуется всегда выбирать ближайшую наибольшую величину Ur из данного каталога.

Таблица 3.1 - Минимальные значения номинальных напряжений (Ur) ОПН

Выбор энергоемкости ОПН

Энергоемкость ограничителя является характеристикой, отражающей совокупность воздействий на него в различных режимах при напряжениях выше Uс.

Класс энергоемкости ОПН характеризуется величиной удельной поглощаемой энергии в кДж на 1 кВ номинального напряжения. При отсутствии специальных расчетов по выбору класса энергоемкости необходимо выбирать следующие классы:

Таблица 3.2 - Классы ОПН для различного напряжения

При возможности возникновения переходного резонанса (при отсутствии выключателей на стороне ВН, коммутациях блока линия - трансформатор), при установке в сетях с частично разземленными нейтралями трансформаторов ограничители должны выбираться на класс выше по отношению к указанному.

Выбор уровня защиты (Upl и Ups)

Для координации уровней изоляции учитывается уровень защиты при грозовом импульсе (Upl) для Um ≤ 362 кВ и амплитуде тока 10 кА, для более высоких уровней напряжений - 20 кА. Аналогично уровень защиты при коммутационном импульсе (Ups) определяется в диапазоне токов от 0,5 кА (для Um ≤ 170 кВ) до 2 кА (при Um ≥ 362 кВ). Эти значения можно взять из таблиц, приведенных в настоящем издании, или же легко вычислить по таблице 3.3. В последнем случае вычисленные значения следует округлять в большую сторону.

Таблица 3.3 - Параметры для выбора уровня защиты

Примечание: Upl и Ups справедливы для ОПН АББ.

Проверка запаса защитного уровня

Запас защитного уровня (в %), вычисленный при соответствующем импульсе тока с соответствующей амплитудой по таблице 3.3, определяется следующим образом:

) запас защитного уровня при грозовых перенапряжениях:

, (3.28)

где Uwl - импульсная прочность изоляции оборудования при грозовом импульсе;

) запас защитного уровня при коммутационных перенапряжениях

, (3.29)

где Uws - импульсная прочность изоляции оборудования при коммутационном импульсе.

Из-за низкого коэффициента , а также из-за того, что у большинства современного оборудования высокий коэффициент , имеющегося запаса уровня защиты обычно более чем достаточно. Однако в зависимости от электрических расстояний между ОПН и защищаемым оборудованием запас Upl может уменьшиться, и ОПН не смогут защищать оборудование, которое не подключено в непосредственной близости от них (т. е. в защищаемой зоне). Наличие для ОПН типа PEXLIM альтернативных вариантов установки может помочь в снижении влияния эффекта расстояния. Использование дополнительных ОПН на линейных вводах подстанций также облегчает эту задачу.

Рекомендуется иметь запас защитного уровня (с учетом «эффекта расстояния») порядка 20% или больше для того, чтобы принять во внимание снижение максимально выдерживаемых перенапряжений из-за старения оборудования. В случае если выбранный тип ограничителя не обеспечивает желаемого запаса защитного уровня, выбор должен быть сделан в пользу ограничителя с более высоким классом энергоемкости, что автоматически дает меньшую величину Upl.

Выбираем ОПН для высокой стороны 35 кВ.

Для выбора ОПН из таблицы 3.1 берем формулу для выбора минимального номинального напряжения ОПН Ur. Для линии с глухозаземленной нейтралью, напряжением 35 кВ при условии, что длительность повреждения меньше 1с, формула имеет вид:

, (3.30)

;

Выбираем класс ОПН, для сети напряжением 35 кВ по таблице 3.2 выбираем ОПН класса R. Также при выборе ОПН нужно выбирать его номинальный разрядный ток, для сетей 35 кВ и выше, его следует брать 10 кА.

Исходя их этих данных, выбираем ОПН марки Pexlim R с полимерным корпусом фирмы АВВ [6].

Рисунок 3.7 - Внешний вид ОПН

Номинальные параметры ОПН Pexlim R:

Номинальное напряжение ОПН (Ur) - 90 кВ ≥ 79,2 кВ;

Длительно допустимое рабочее напряжение (Uнр) -72 кВ;

Способность противостоять временным перенапряжениям за 1с -103 кВ;

Остающееся напряжение при волнах тока 10 кА - 225 кВ;

Рассчитаем, какое напряжение грозового импульса выдержит наш изолятор. Из таблицы 3.3 для ОПН марки Pexlim R отношение  для Um ≤ 374 кВ и амплитуды тока 10 кА. Находим Upl:

;

Уровень защиты для коммутационного импульса выбирается из таблицы 3.3 по соотношению  при Um ≤ 170 кВ и токе 0,5 кА;

;

3.2 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне 10 кВ

.2.1 Выбор выключателей мощности

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL-10-20-1000-У2 с такими техническими данными:

номинальное напряжение - ;

номинальный ток - ;

номинальный ток отключения - ;

номинальное значение относительной апериодической составляющей тока в точке отключения - %;

ток динамической стойкости - ;

;

предельный ток термической устойчивости - ;