Выбор оборудования на стороне 10 кВ

 

Для питания коммунально-бытовых электропотребителей микрорайона применяются типовые трансформаторные подстанции серии К–42–630–м4 на два трансформатора мощностью 630 кВ∙А и К–42–400–м4 на два трансформатора мощностью 400 кВ∙А, размещенные в отдельно стоящих одноэтажных зданиях. Основные показатели подстанций приведены в таблице 8.1.

Причем распределение электроэнергии на напряжение 10 кВ осуществляется через распределительное устройство (РУ), укомплектованное камерами КСО-366, распределение электроэнергии на напряжение 0,4 кВ осуществляется со щита одностороннего обслуживания, укомплектованного панелями серии ЩО-70.

 

Таблица 8.1 Основные показатели подстанций 10/0,4 кВ

Тип ТП	Число трансформаторов и их мощность, шт × кВ∙А	Площадь застройки, м2	Строительный обьем, м3	Стоимость, тыс.руб.
К–42–630–м4	2×630	64,05	243,4	1121
К–42–400–м4	2×400	51,94	201,5	984
К–42–1000–м4	2×1000	85,31	305,4	1562

 

Выбор и проверка оборудования на стороне 10 кВ

Выбор жёстких шин и кабелей

В ТП 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими алюминиевыми шинами.

1. Выбор сечения шин и кабелей производится по нагреву (по допустимому току). Условие выбора,

 

 ,(8.1)

 

где I_ДОП. – допустимый ток для шин и кабелей выбранного сечения А;

I_МАХ = I_{Р.Л. П.АВАР.Р.} , принимаем по таблице 3.8, А.

2. Проверка шин на термическую стойкость к токам короткого замыкания,

 

(8.2)

 

где S – выбранное сечение шины, мм² ;

S_МИН. – минимальное сечение по термической стойкости, мм², определяется по формуле

 

(8.3)

 

где I⁽³⁾_{П.О. К.З.} – периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания;

С – термический коэффициент, равный 91  (для алюминиевых шин),

t_Ф – время срабатывания релейной защиты, принимаем 2,25 с

3. Проверка шин на механическую прочность. Шины механически прочны, если,

 

,(8.4)

 

где σ_ДОП. – допустимое механическое напряжение в материале шины по, принятое равным 75 МПа;

σ_РАСЧ. – напряжение в материале шины, возникающее при возникновении изгибающего момента, МПа,

 

(8.5)

 

где f – наибольшее удельное усилие при трёхфазном коротком замыка - нии, Н ∙ м^-1;

 – длина пролета между опорными изоляторами, принимается равной 1,2 м;

W – момент сопротивление шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³, определяемый по выражению,

 

(8.6)

 

где b и h – размеры шин, см.

Наибольшее удельное усилие между фазами при протекании трёхфазного КЗ, Н∙м^-1 определяется как,

 

 (8.7)

 

где а – расстояние между осями смежных фаз, а = (0,2 –0,3) м;

i_У – мгновенный ударный трёхфазный ток короткого замыкания, кА, принимается по таблице 4.1.

Выбор кабелей от шин 10 кВ к силовым трансформаторам проводится по допустимому току,

 

(8.8)

 

где I_Р.МАХ – максимальный рабочий ток (ток форсированного режима), А, определяется как

 

,(8.9)

 

По термической стойкости кабель не проверяется, так как защищён плавкими предохранителями.

Выбор шин ТП 7.

Выбираются алюминиевые шины прямоугольного сечения АД 31Т 30×4

Осуществим проверку шин:

1.По допустимому току

 

(8.10)

 

2.Проверка шин на термическую стойкость к токам короткого замыкания,

 

(8.11)

 = 116,8 мм²_,

 

3.Проверка шин на механическую прочность:

Наибольшее удельное усилие при трёхфазном КЗ,

 

Момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия,

 

 

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента,

 

(8.12)

 

Максимальный рабочий ток кабеля (с учетом потерь мощности в трансформаторах),

 

.

 

Выбирается кабель марки АВВБ 1(3×35), прокладываемый в воздухе

 

Таблица 8.2 Выбор шинопроводов на 10 кВ

№ТП	Линия подсоединяющая к данной секции ТП	Тип жёстких шин	Кабели
			Марка	Число и сечение
ТП 1	ЦП – ТП1	АД31Т45*5	АВВБ	1(3×150)
ТП 2	ТП1 – ТП2	АД31Т45*5	АВВБ	1(3×70)
ТП 3	ТП1 – ТП3	АД31Т45*5	АВВБ	1(3×95)
ТП 4	ТП3 – ТП4	АД31Т45*5	АВВБ	1(3×95)
ТП 5	ТП4 – ТП5	АД31Т35*4	АВВБ	1(3×70)
ТП 6	ТП5 – ТП6	АД31Т35*4	АВВБ	1(3×70)
ТП7	ТП6 – ТП7	АД31Т30*4	АВВБ	1(3×70)

 

Выбор разъединителей

Производится:

1.По напряжению установки,

 

;(8.13)

 

2. По току,

 

;(8.14)

 

3. По конструкции, по роду установки;

4. По электродинамической стойкости,

 

(8.15)

 

где i_У – мгновенный ударный ток короткого замыкания, кА [2];

i_ПР.СКВ. – предельный сквозной ток короткого замыкания, кА;

5. По термической стойкости,

 

(8.16)

 

где I_ТЕРМ. – предельный ток термической стойкости, кА;

t_ТЕРМ. – длительность протекания предельного тока термической стойкости, с; В_К – тепловой импульс, кА² ∙ с, определяемый выражением,

(8.17)

 

где I_П.О.КЗ – периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания, кА;

t_ОТКЛ. – время отключения, принимается равным 0,6 с;

T_А – постоянная времени, принимается равной 0,05 с.

Выполним проверку разъединителей РВФЗ-10/630 II-IIУ3, установленных на ТП 7, для двух секций шин.

Так как подстанция ТП 7 проходная и не получает питание с двух сторон, то проверка для двух секций шин одинакова (по токам КЗ).

1. По напряжению установки, ;

2. По электродинамической стойкости,

3. Проверка на термическую стойкость:

– главных ножей:

 

 

– заземляющих ножей:

 

,

.

 

Проверка разъединителей ТП рассчитывается аналогично и результаты расчета сведены в таблицу 8.3

 

Таблица 8.3 Выбор и проверка разъединителей на ТП

Номер ТП	Тип разъединителя	IПР.СК , кА	IУ, кА	ВК, кА2∙с	I2ТЕР.Г.Н∙ tТЕР, кА2∙с	I2ТЕР.З.Н.∙tТЕР , кА2 ∙ с
ТП 1	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	24,8	63,96	1600	400
ТП 2	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	21,2	59,9	1600	400
ТП 3	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	22,5	61,16	1600	400
ТП 4	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	20,8	59,41	1600	400
ТП 5	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	16,7	48,45	1600	400
ТП 6	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	14	39,55	1600	400
ТП 7	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	12,8	39,54	1600	400

 

Выбор выключателей нагрузки

1. По напряжению установки,

 

(8.18)

 

2. По току,

 

(8.19)

 

3. По конструкции и роду установки;

4. По элекродинамической стойкости,

 

(8.20)

 

5. По термической стойкости,

 

(8.21)

 

Выберем и проверим выключатель нагрузки на ТП 1. Выбранный выключатель нагрузки ВНР-10/400 – 10₃У3.

Проверка:

1. По напряжению установки,

2. По электродинамической стойкости,

3. По термической стойкости,

 

 

Выбор выключателей нагрузки на остальных ТП сведён в таблице 8.4

 

Таблица 8.4 Выбор и проверка выключателей нагрузки

№ ТП	Тип выключателя нагрузки	iУ, кА	IПР.СКВ. , кА	I2ТЕРМ. ∙ tТЕРМ. , кА2 ∙ с	ВК, кА2 ∙ с
ТП1	ВНР-10/400 - 103У3	24,8	25	100	63,96
ТП2	ВНР-10/400 - 103У3	21,2	25	100	59,9
ТП3	ВНР-10/400 - 103У3	22,5	25	100	61,16
ТП4	ВНР-10/400 - 103У3	20,8	25	100	59,41
ТП5	ВНР-10/400 - 103У3	16,7	25	100	48,45
ТП6	ВНР-10/400 - 103У3	14	25	100	39,55
ТП7	ВНР-10/400 - 103У3	12,8	25	100	39,54

 

Выбор предохранителей и плавких вставок

Производится:

1. По напряжению установки,

 

(8.22)

 

2. По номинальному току предохранителя,

 

(8.23)

 

3. По конструкции и роду установки;

4. По току отключения,

 

(8.24)

 

где I⁽³⁾_П.О.КЗ – периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания, кА

I_ОТКЛ. – предельно отключаемый ток, кА.

5. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты, а также по условиям селективности,

 

(8.25)

 

где К_ОТС – коэффициент отстройки, К_ОТС = (1,1 – 1,25).

Выбор предохранителей на ТП 1. На ТП 1 устанавливается предохранитель типа ПКТ 103-10-80-20У3.

Проверка:

1. По напряжению установки, ;

2. По номинальному току предохранителя,

3. По току отключения, ;

4. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты, а также по условиям селективности.

Выбор предохранителей на других ТП аналогичен и приведён в таблице 8.5

 

Таблица 8.5 Выбор и проверка предохранителей

ТП	Тип выключателя	I(3)П.О.КЗ , кА	IОТКЛ., кА	IМАХ, А	IНОМ. ВСТ., А
ТП1	ПКТ 103-10-50-31,5У3	9,82	31,5	47,6	50
ТП2	ПКТ 103-10-100-12,5У3	9,6	12,5	87,4	100
ТП3	ПКТ 103-10-50-31,5У3	9,7	31,5	30,7	80
ТП4	ПКТ 103-10-80-20У3	9,56	20	61,88	50
ТП5	ПКТ 103-10-80-20У3	8,66	20	67,05	80
ТП6	ПКТ 103-10-80-20У3	7,8	20	53,12	80
ТП7	ПКТ 103-10-80-20У3	7,4	20	71,55	80