Курсовая работа: Проектирование тупиковой подстанции 35 кВ открытого типа

;

;

.

Преобразуем схему замещения к наиболее простому виду, так чтобы каждый источник питания или группа источников питания с результирующим ЭДС были связанны с точкой К.З. одним результирующим сопротивлением.

Находим результирующее сопротивление.

Для точки К1:

.

Для точки К2:

.

Рисунок 6.Эквивалентные схемы замещения для точек К1 и К2.

Вычисляем значение действующей периодической составляющей начального тока трехфазного КЗ:

;

кА;

кА.

,

где Ку - ударный коэффициент (Ку=1,608 - для 35 кВ; Ку=1,71 - для 10 кВ ).

кА;

кА.

Определим тепловой импульс тока:

,

где Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей

(Та = 0,02 - для 35 кВ; Та = 0,06 - для 10 кВ ).

- время отключения тока КЗ

( = 0,2-для 35кВ; = 0,3-для 10кВ)

кА2с;

кА2с.

6. Выбор электроаппаратов и токопроводов РУ по условиям рабочего режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания

В распределительных устройствах электрических станций и подстанций содержится большое число электрических аппаратов и соединяющих их проводников. Выбор и расчет токоведущих частей аппаратов и проводников - важнейший этап проектирования любой электрической установки, от которого в значительной степени зависит надежность ее работы.

6.1 Выбор токопроводов ВЛЭП 35 кВ

При расчете питающих ЛЭП возможно два варианта подключения подстанции к центру питания:

1)одна питающая линия на 2 трансформатора;

2)две питающих линии.

По условию задания данная ЛЭП связанна с системой по двум линиям.

Определим максимальный рабочий ток:

.

Ток нормального режима будет в два раза ниже

.

После того как определили максимальный рабочий ток по справочным таблицам выбираем провода марки АС, сравнивая максимальный рабочий ток с допустимым током провода.

.

Согласно ПУЭ (глава 1.3, таблица 1.3.29), для допустимого длительного тока для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 соответствует провод марки АС 10/1,8 (сечением q=10 мм2 и током Iдоп=84 А).

Затем проверяем выбранное сечение по экономической плотности тока

,

где экономическое сечение провода, экономическая плотность тока для неизолированных алюминиевых проводов.

.

Выбираем провод большего сечения. Так для провода сечением q=35 мм2 соответствует провод марки АС 35/6,2(сечением q=35 мм2 и током Iдоп=175 А).

Далее выбранный провод проверим по условиям коронирования. Согласно ПУЭ, при напряжении 35кВ и выше проводники должны быть проверены по условиям образования короны, при этом наибольшая напряженность поля у поверхности любого из проводников, определенная при среднем эксплуатационном напряжении, должна быть не более 0,9 начальной напряженности электрического поля, соответствующей появлению общей короны.

Проверку проведем в следующем порядке:

1.Определим максимальное значение начальной критической напряженности поля, при которой возникает корона:

,

где т- коэффициент шероховатости провода (для многопроволочных проводов т=0,82;

r0- радиус провода в см ().

.

2.Рассчитаем напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного проводника:

,

где U- линейное напряжение, кВ;

Dср-среднее геометрическое расстояние между фазами, см

Dср=1,26D,

где D-расстояние между соседними фазами, см (согласно ПУЭ, таблица 2.5.9, можно принять D=2,75 м при U=35кВ)

Dср=1,26 275=346,5 см;

.

3.Провода не будут коронировать, если выполняется условие

;

.

Условие выполняется, значит, провода не будут коронировать.

4.Выбранный провод проверим на механическую устойчивость к гололедным и ветровым нагрузкам. В этом случае будем использовать данные таблицы 2.5.4, ПУЭ. Из ПУЭ определили, что толщина стенки гололеда в наших климатических условиях равна 15-20 мм, что соответствует минимальному сечению провода в 50 мм2.

Выбранный провод марки АС 50/8(сечением q=50 мм2 и током Iдоп=210 А) соответствует условиям по коронированию и по механической устойчивости к гололедным и ветровым нагрузкам.

6.2 Выбор токопровода ОРУ 35 кВ

Согласно рекомендациям справочной и учебной литературы на трансформаторных подстанциях в ОРУ в качестве токопроводов применяют гибкие провода марки АС или жёсткие шины в виде алюминиевых труб. Согласно ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах ОРУ и ЗРУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются.

Выбор токопроводов проводится по максимальному рабочему току:

;

,

где коэффициент перегрузки трансформатора.

.

По справочным данным выбираем марку провода /8().

Выбранный токопровод проверим по термической стойкости при К.З. по условию:

;

, мм,

где термический коэффициент для неизолированных алюминиевых шин и проводов, выбираемый по справочным таблицам.

.

На электродинамическое действие тока К.З. проверяются гибкие шины РУ при

кА и провода ВЛ при кА.

6.3 Выбор токопровода РУ 10 кВ

Выбор токопроводов проводится по максимальному рабочему току:

;

,

где коэффициент перегрузки трансформатора.

.

Принимаем шины алюминиевые однополюсные прямоугольного сечения: , .

Выбранный токопровод проверим по термической стойкости при К.З. по условию:

;

, мм2,

где термический коэффициент для неизолированных алюминиевых шин и проводов, выбираемый по справочным таблицам.

;

.

Так как , то выбранная шина удовлетворяет условию термической стойкости при трёхфазном коротком замыкании.

Механический расчёт плоских шин.

Наибольшая (статическая) сила, действующая на среднюю фазу (находящуюся в наиболее тяжёлых условиях) трёх параллельных проводников, расположенных в одной плоскости, от взаимодействия между фазами при трёхфазном коротком замыкании без учёта механического резонанса: трансформатор замыкание подстанция перенапряжение

, н/м,

где расстояние между проводниками разных фаз (согласно таблице ПУЭ №4.2.7 минимальное расстояние между проводниками разных фаз в ЗРУ (подстанций) напряжением составляет а=130 мм).

.

Изгибающий момент будет равен:

,

где длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции.

.

Найдем напряжение в материале шин под действием изгибающего момента:

.

W- момент сопротивления шины оси перпендикулярной действию усилия.

Момент сопротивления шины определяется по специальным формулам в зависимости от конструкций шин:

.

Максимальное расчётное напряжение в шинах (без учёта механического резонанса):

.

Допустимое напряжение алюминиевых шин материала А1 из справочной таблицы:

.

Так как , то выбранные шины удовлетворяют условию динамической устойчивости при трёхфазном коротком замыкании.

Окончательно принимаются для установки на подстанции однополосные плоские окрашенные шины расположенные горизонтально размерами 40х5 мм.

6.4 Выбор изоляторов РУ 10 кВ

Для крепления жестких шин применяют опорные изоляторы. Их выбирают по номинальному напряжению ; по допустимой нагрузке ,

где FРАСЧ - расчетная сила действующая на головку изолятора,

FДОП - допустимая нагрузка на головку изолятора.

Н,

а- расстояние между фазами;

l- длина пролета между изоляторами;

Кh- поправочный коэффициент на высоту шины.

Выбираем опорно-стержневые изоляторы наружной установки РУ 10 кВ для.

Тип опорного изолятора наружной установки и его параметры

Таблица 2

Проверка выбранного опорного изолятора по условию допустимого усилия

, следовательно, выбранный изолятор удовлетворяет условию.

Проходные изоляторы устанавливаются для ввода токопроводов КРУН или ЗРУ. Их выбирают по номинальному напряжению установки ; по допустимой нагрузке , по максимальному рабочему току или току длительного ремонтного режима.

Проходные изоляторы наружной установки в РУ 10 кВ

;

;

,

где fф- максимальная сила, действующая на среднюю фазу

Н/м.

Тип выбранного проходного изолятора для наружной установки и его параметры

Таблица 3

Выбранный проходной изолятор по условию допустимого усилия удовлетворяет.

6.5 Выбор изоляторов ОРУ 35 кВ

Линейный изолятор тарельчатого типа является самой распространенной конструкцией на ЛЭП напряжением 35 кВ и выше. Выбираем изолятор, у которого изоляционная деталь изготовлена из стекла, что обеспечивает более удобное обслуживание линии, марки ПС-6А. Так как количество подвесных изоляторов в гирлянде выбирается в зависимости от напряжения электроустановки и климатических, то изолятор для напряжения 35 кВ будет состоять из 4 тарелок.

Согласно ПУЭ (4.2.135.), гирлянды подвесной изоляции на порталах ОРУ 20 и 35 кВ с тросовыми или стержневыми молниеотводами, а также на концевых опорах должны иметь следующее количество изоляторов:

1. на порталах ОРУ с молниеотводами:

не менее шести изоляторов при расположении вентильных разрядников или соответствующих им по уровню остающихся напряжений не далее 15 м по магистралям заземляющего устройства от места присоединения к нему;

не менее семи изоляторов в остальных случаях;

2. на концевых опорах:

не менее семи изоляторов при подсоединении к порталам троса ПС;

не менее восьми изоляторов, если трос не заходит на конструкции ПС и при установке на концевой опоре стержневого молниеотвода.

6.6 Выбор коммутационных аппаратов ОРУ 35 кВ

Выбор силовых выключателей.

Выключатели выбирают по номинальным значениям напряжения и тока, роду установки и условиям работы, конструктивному выполнению и отключающей способности.

Современные рекомендации по проектированию подстанции указывают, при напряжениях установки от 110 кВ и выше необходимо применять элегазовые выключатели, в РУ напряжением 10(6) кВ необходимо применять вакуумные выключатели, а РУ напряжением 35 кВ могут применяться как элегазовые так и вакуумные выключатели.

Выберем выключатель, удовлетворяющий условиям:

Тип выбранного выключателя и его параметры

Таблица 4

Проверка на коммутационные способности выключателя:

1) проверка по отключающей способности:

а) проверка на симметричный ток отключения:

,

где ток отключения выключателя,

номинальный ток отключения.

.

б) проверка на отключение апериодической составляющей тока КЗ:

;

;

,

где расчётное время размыкания дугогасительных контактов;

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

tз.min-минимальное время действия релейной защиты(примем равное 0,01 );

tс.в.0,07с- собственное время отключения выключателя;

;

;

,

номинальное относительное содержание апериодической составляющей тока отключения (определяется по справочным кривым в зависимости от расчётного времени размыкания дугогасительных контактов).

;

,

условие выполняется.

2) проверка по включающей способности

;

.

3) проверка на электродинамическую стойкость:

,

где iп.с.- амплитудное значение предельного сквозного тока

.

4) проверка на термическую стойкость:

,

где ток термической устойчивости; время протекания тока термической устойчивости.

,

.

Выбор разъединителей

Разъединители выбирают по номинальным значениям напряжения и тока, роду установки и условиям работы, конструктивному выполнению.