Короткое замыкание на шинах РУ-35 кВ (точка K2)

 

Uб = 115 кВ,  кА;  о.е.

Рис 5. Схема замещения относительно точки К2

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

 кА

По табл. 3.8 определяю Та=0,02 с и Кус=1,607. Тогда ударный ток короткого замыкания от системы:  кА.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУ 35 кВ является  кА,  кА.

 

Короткое замыкание на шинах РУ-6 кВ (точка K3)

 

Uб = 37 кВ,  кА

Рис 6. Схема замещения относительно точки К3

 о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

 кА

По табл. 3.810 определяю Та=0,02 с и Кус=1,608. Тогда ударный ток короткого замыкания от системы:  кА.

Проектируемая в работе понижающая подстанция не является крупной промышленной подстанцией, поэтому подпитку от двигателей при определении токов короткого замыкания не учитываю.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУ 35 кВ является  кА,  кА.

Короткое замыкание на шинах РУСН-0,4 кВ (точка K4)

Uб = 0,4 кВ,  кА

Рис 7. Схема замещения относительно точки К4

 о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

кА

По табл. 3.810 определяю Та=0,02 с и Кус=1,608. Тогда ударный ток короткого замыкания от системы: кА.

Суммарная мощность потребителей собственных нужд подстанции мала (250 кВ·А), поэтому подпитку от двигателей собственных нужд при определении токов короткого замыкания не учитываю.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУСН 0,4 кВ является  кА,  кА.

Выбор электрических аппаратов и проводников

Выбор выключателей

 

В ГОСТ 687-78 приведены следующие параметры выключателей:

1. Номинальное напряжение Uном.

2. Номинальный ток Iном.

3. Номинальный ток отключения Iоткл.

4. Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения

5. Действующее значение периодической составляющей Iдин и амплитудное значение полного тока Im дин, которые характеризуют электродинамическую стойкость выключателя.

6. Ток термической стойкости Iт и время действия тока термической стойкости tт.

7. Номинальный ток включения Iвкл.

8. Время действия выключателя:

– собственное время отключения tсв– промежуток времени от подачи команды на отключение до расхождения контактов выключателя;

– время отключения tов – промежуток времени от подачи команды на отключение до полного погасания дуги во всех фазах;

– время включения выключателя tвв – промежуток времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

9. Параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения.

 

 

Таблица 3. Условия выбора выключателей

Расчетные величины	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Uуст	Uном	Uуст ≤ Uном
Iраб утяж	Iном	Iраб утяж ≤ Iном
Iпо	Iдин	Iпо ≤ Iдин
iу	Im дин	iу ≤ Im дин
Iпτ	Iоткл	Iпτ ≤ Iоткл
β	βном	β ≤ βном
Iпτ + iаτ		Iпτ + iаτ ≤
Вк	Iт2· tт	Вк ≤ Iт2· tт

РУ-330 кВ

Наибольший ток нормального режима в цепи высокого напряжения на подстанции с двумя автотрансформаторами определяю с учётом установки в перспективе трансформаторов следующей по шкале ГОСТ номинальной мощности S´Т ном.

Так как SТ ном = 200 МВ·А, то S´Т ном = 250 МВ·А.

 А

Наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима принимаю при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформатор может быть перегружен на 40 %.

 А

Расчётные токи короткого замыкания:  кА,  кА

Предварительно по табл.5.2 выбираю ячейку элегазовую ВГУ-330Б-40/3150У1, параметры которой:

Таблица 4. Расчетные и каталожные данные

Расчетные величины	Каталожные данные выключателя ВГУ-330Б-40/3150У1	Условие выбора
Uуст = 330 кВ	Uном = 330кВ	330 = 330
Imax = 437,4 А	Iном = 3150 А	437,4 < 3150
Iпо = 3,69 кА	Iдин = 40 кА	3,69 < 40
iу = 9,28 кА	Im дин = 102 кА	9,28 <102
Iпτ = 3,69 кА	Iоткл = 40 кА	3,69 < 40
β = 28%	βном = 30%	28 < 30
Вк = 2,7(кА)2·с	Iт2· tт = 3200(кА)2·с	2,7< 3200

 

Проверка на отключающую способность

Короткое замыкание в точке K1 является удаленным, поэтому периодическую составляющую тока короткого замыкания к моменту размыкания дугогасительных контактов можно принять незатухающей  кА < Iоткл = 40 кА.

Время от момента возникновения короткого замыкания до расхождения контактов выключателя: τ = tрз min + tсв = 0,01+0,04 = 0,05 с

Для этого момента времени апериодическая составляющая тока короткого замыкания:  кА, где постоянная времени затухания апериодической составляющей Tа = 0,03 с определена по табл. 3.8.

Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока короткого замыкания в токе отключения определяю по по рис. 35 для τ = 50 мс: .

Так как , то проверку на отключающую способность по полному току не выполняю.

Термическая стойкость выключателя

Полный импульс квадратичного тока

Принимая максимальное время действия основной защиты равным tрз max = 0,1 с, определяю время отключения тока короткого замыкания:

tоткл = tрз max + tов = 0,1 + 0,05 = 0,15 c.

Тогда  (кА)2·с

(кА)2·с >  (кА)2·с

 

По всем основным условиям выбора выключатель подошел, следовательно принимаю выбранный выключатель.

 

РУ-110 кВ

Наибольший ток нормального режима в цепи среднего напряжения на подстанции с двумя автотрансформаторами определяю с учётом перспективной нагрузки на стороне среднего напряжения на 10-летний период S´нагр С.

Так как перспективная нагрузка на 10-летний период неизвестна, делаю допущение об одинаковой загрузке обмоток среднего и низкого напряжений автотрансформатора, то есть . В качестве S´макс принимаю расчётную мощность, текущую через трансформаторы (коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме βн.р. = 0,7).

 =>

С учётом этого:

Наибольший ток нормального режима в цепи среднего напряжения:

 А

Наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима принимаю при условии отключения параллельно работающего трансформатора.

 А

Расчётные токи короткого замыкания:  кА,  кА

Предварительно по табл. (основные технические данные выключателей, применяемых ОАО «МОСЭЛЕКТРОЩИТ») выбираю элегазовый выключатель ВГБУ-110, параметры которого:

 

Таблица 5. Расчетные и каталожные данные

Расчетные величины	Каталожные данные выключателя ВГБУ-110	Условие выбора
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ	110 = 110
Imax = 918,1 А	Iном = 2000 А	918,1 < 2000
Iпо = 6,76 кА	Iдин = 40 кА	6,76 < 40
iу = 15,35 кА	Im дин = 102 кА	15,35 <102
Iпτ = 6,76 кА	Iоткл = 40 кА	6,76 < 40
β = 10,5%	βном = 45%	10,5 < 45
Вк = 7,997(кА)2·с	Iт2· tт = 4800 (кА)2·с	7,997 < 4800

 

Проверка на отключающую способность

Короткое замыкание в точке K2 является удаленным, поэтому периодическую составляющую тока короткого замыкания к моменту размыкания дугогасительных контактов можно принять незатухающей  кА < Iоткл = 40 кА.

Время от момента возникновения короткого замыкания до расхождения контактов выключателя: τ = tрз min + tсв = 0,01+0,035= 0,045с

Для этого момента времени апериодическая составляющая тока короткого замыкания:  кА, где постоянная времени затухания апериодической составляющей Tа = 0,02 с определена по табл. 3.8.

Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока короткого замыкания в токе отключения: .

Так как , то проверку на отключающую способность по полному току не выполняю.

Термическая стойкость выключателя

Полный импульс квадратичного тока

Принимая максимальное время действия основной защиты равным tрз max = 0,1 с, определяю время отключения тока короткого замыкания:

tоткл = tрз max + tов = 0,1 + 0,055= 0,155 c.

Тогда  (кА)2·с

(кА)2·с >  (кА)2·с

По всем основным условиям выбора выключатель подошел, следовательно принимаю выбранный выключатель.

 

РУ-35 кВ

Наибольший ток нормального режима в цепи низкого напряжения на подстанции с двумя автотрансформаторами определяю с учётом перспективной нагрузки на стороне среднего напряжения на 10-летний период S´нагр С. Так как перспективная нагрузка на 10-летний период неизвестна, делаю допущение об одинаковой загрузке обмоток среднего и низкого напряжений трёхобмоточного трансформатора, то есть . В качестве S´макс принимаю расчётную мощность, текущую через трансформаторы (коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме βн.р. = 0,7).

 =>

С учётом этого:

Наибольший ток нормального режима в цепи среднего напряжения:

 А

Наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима принимаю при условии отключения параллельно работающего трансформатора.

 А

Расчётные токи короткого замыкания:  кА,  кА

Предварительно по табл. 5.2 выбираю масляные баковые выключатель С-35-3200-50БУ1, параметры которого:

 

Таблица 5. Расчетные и каталожные данные

Расчетные величины	Каталожные данные выключателя С-35-3200-50БУ1	Условие выбора
Uуст = 35 кВ	Uном = 35 кВ	35= 35
Imax = 2944,4 А	Iном = 3200 А	2944,4 < 3200
Iпо = 11,22 кА	Iдин = 50 кА	11,22 < 50
iу = 25,5 кА	Im дин = 127 кА	25,5 <127
Iпτ = 11,22 кА	Iоткл = 50 кА	11,22 < 50
β = 3,8%	βном = 25%	3,8 < 45
Вк = 25,2(кА)2·с	Iт2· tт = 10000 (кА)2·с	25,2 < 10000

 

Проверка на отключающую способность

Короткое замыкание в точке K2 является удаленным, поэтому периодическую составляющую тока короткого замыкания к моменту размыкания дугогасительных контактов можно принять незатухающей  кА < Iоткл = 50 кА.

Время от момента возникновения короткого замыкания до расхождения контактов выключателя: τ = tрз min + tсв = 0,01+0,055= 0,065с

Для этого момента времени апериодическая составляющая тока короткого замыкания:  кА, где постоянная времени затухания апериодической составляющей Tа = 0,02 с определена по табл. 3.8.

Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока короткого замыкания в токе отключения: .

Так как , то проверку на отключающую способность по полному току не выполняю.

Термическая стойкость выключателя

Полный импульс квадратичного тока

Принимая максимальное время действия основной защиты равным tрз max = 0,1 с, определяю время отключения тока короткого замыкания:

tоткл = tрз max + tов = 0,1 + 0,08= 0,18 c.

Тогда  (кА)2·с

(кА)2·с >  (кА)2·с

 

По всем основным условиям выбора выключатель подошел, следовательно принимаю выбранный выключатель.

 

РУ СН-0,4кВ

Uуст = 0,4 кВ; Sсн = 0,25 МВ·А

Наибольший ток нормального режима в цепи собственных нужд:

 А

Наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима принимаю при условии отключения параллельно работающего трансформатора.

 А

Выбираю по табл. 6.9 автоматический трёхполюсный выключатель АВМ4С, параметры которого:

Таблица 8. Расчетные и каталожные данные

Расчетные величины	Каталожные данные выключателя АВМ4С	Условие выбора
Uуст = 0,4 кВ	Uном до 0,5 кВ	0,4 < 0,5
Imax = 360,8 А	Iном = 400 А	360,8 < 400
Iпτ = 5,52 кА	Iоткл = 20 кА	5,52 < 20

По всем основным условиям выбора выключатель подошел, следовательно принимаю выбранный выключатель.

 

Выбор разъединителей

 

Разъединители выбираются по длительному номинальному току номинальному напряжению, проверяются на термическую и электродинамическую стойкость.

 

Таблица 9. Условия выбора разъединителей:

Расчетные величины	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора
Uуст	Uном	Uуст ≤ Uном
Iраб утяж	Iном	Iраб утяж ≤ Iном
iу	Im дин	iу ≤ Im дин
Вк	Iт2· tт	Вк ≤ Iт2· tт

 

Расчетные величины для разъединителей те же, что и для выключателей.

По табл. 5.5 выбираю для РУ-330 кВ двухколонковый разъединитель наружной установки РНД-330/3200У1, для РУ-110 кВ двухколонковый разъединитель наружной установки РНД-110/1000У1, а для РУ-35 кВ двухколонковый разъединитель наружной установки РНД-35/3200У1.

 

 

Таблица 10. Выбор разъединителей

Место установки и тип разъединителя	Расчетные величины	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора
РУ-330 кВ РНД-330/3200У1	Uуст = 330 кВ	Uном = 330 кВ	330 = 330
	Imax = 612,4 А	Iном = 3200 А	612,4 < 3200
	iу = 9,28 кА	Im дин = 160 кА	9,28 <160
	Вк = 2,7 (кА)2·с	Iт2· tт = 632·2 = 7938 (кА)2·с	2,7 < 7938
РУ-110 кВ РНД-110/1000У1	Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ	110 = 110
	Imax = 918,1 А	Iном = 1000 А	918,1 < 1000
	iу = 15,35 кА	Im дин = 80 кА	15,35 < 80
	Вк = 7,997 (кА)2·с	Iт2· tт = 31,52·4 = 3969 (кА)2·с	7,997 < 3969
РУ-35 кВ РНД-35/3200У1	Uуст = 35 кВ	Uном = 35 кВ	35 = 35
	Imax = 2944,4 А	Iном = 3200 А	2944,4 < 3200
	iу = 25,5 кА	Im дин = 125кА	25,5 < 125
	Вк = 25,2 (кА)2·с	Iт2· tт = 502·4 = 10000 (кА)2·с	25,2 < 10000