Выбор источника оперативного тока и трансформаторов собственных нужд подстанции

6.1.1 Для дистанционного управления (отключения, включения) выключателями, в том числе автоматического отключения их релейной защитой, а также действия различных вспомогательных реле, устройств автоматики, аппаратуры сигнализации, обогрева шкафов КРУН, освещения подстанции и т.п. требуются источники энергии, которые называются источниками оперативного тока. Так как проектируемая подстанция подключена к сети с напряжением на высокой стороне 110 кВ рекомендуется применять переменный оперативный ток.

Производим выбор источников оперативного тока.

6.1.2 Тансформаторы собственных нужд подстанции устанавливаются на стороне 10 кВ и подключаются до вводного выключателя 10 кВ, что позволяет иметь оперативный ток при отключенной системе сборных шин 10 кВ.

6.1.3 Определим мощность трансформаторов собственных нужд и выберем марку трансформатора.

Мощность трансформатора собственных нужд зависит от количества и мощности его потребителей.

На подстанции к потребителям собственных нужд относятся: обогрев шкафов КРУН, освещение подстанции, подогрев приводов разъединителей, отделителей и короткозамыкателей и другие устройства.

Состав потребителей собственных нужд представлен в таблице 6.1; взято из однолинейной схемы и данных “Службы подстанций” ДОАО “Костромаэнерго”.

Для определения мощности трансформаторов собственных нужд необходимо определить суммарную мощность потребителей собственных нужд.

Определим суммарную мощность потребителей:

Sсн =78+43,8+5+3+6,5+9+23+36+9,4+9+12+10,6 = 245,9 кВА

Так как на подстанции установлено два трансформатора собственных нужд, то их мощность определяем из условия:

Sтсн ³ 0.5 Sсн Sтсн > 123 кВА

Выбираем два трансформатора марки ТМ-160/10 мощностью 160 кВА,

Uвн=10кВ Uнн=0,4кВ DPх=0,82 кВт DPк=3,7 кВт [11]

6.1.4 Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения также являются источниками оперативного тока. К их потребителям относятся системы релейной защиты, измерительные приборы и устройства контроля изоляции.

Таблица 6.1.

Расчетная таблица потребителей собственных нужд.

Потребители собственных нужд	S_пот кВА	Количество, шт	S_полн кВА
Подогрев шкафов КРУН-10	6	13	78
Подогрев шкафов КРУН-35	7,3	6	43,8
Освещение подстанции	5	—	5
Аварийное освещение	3	—	3
Подогрев ВК-10	0,5	13	6,5
Подогрев ВТ-35	1,8	5	9
Подогрев привода разъединителя 35кВ	2,3	10	23
Подогрев привода разъединителя 110кВ	4,5	8	36
Подогрев привода короткозамыкателя 110кВ	4,7	2	9,4
Подогрев привода отделителя110кВ	4,5	2	9
Система пожаротушения	12	—	12
Система охлаждения трансформатора	5,3	2	10,6

Произведем расчет и выбор трансформаторов тока и напряжения.

6.1.5 а.) Трансформаторы тока выбираются из условия [13];

- по напряжению установки Uуст £ Uн

· по току Iраб.max £ Iн; I уст н £ Iн

· по динамической стойкости iу £ iдин

· по термической стойкости Bк £ Bн

· по значению вторичной нагрузки S2 £ Sн2

· по конструкции и классу точности

На подстанции, которая представляет собой электроустановку открытого типа, конструкция трансформаторов тока должна быть наружного исполнения, либо встроенные. Необходимый класс точности трансформатора зависит от класса точности приборов, которых он будет питать.

На проектируемой подстанции применяются встроенные трансформаторы тока в изоляторы силовых трансформаторов и трансформаторы тока ячеек КРУН. Замены существующих трансформаторов тока не производим, а лишь выполняем проверку на соответствие их условию перспективной нагрузки.

Произведем расчет рабочих величин трансформаторов тока.

Значение вторичной нагрузки трансформатора тока определяем из формулы:

S2=Iн2²·Z2 (6.1)

где: Iн2- номинальный ток вторичной обмотки

трансформатора (5А).

Z2- полное сопротивление вторичной нагрузки: Z2 ≈ R2

R2 = Rприб + Rконт + Rпров (6.2)

где: Rприб – сопротивление приборов, Ом;

Rконт – сопротивление контактов (принимается равным 0,1 [11]);

Rпров- сопротивление соединительных проводов, Ом;

Сопротивление соединительных проводов определяется по формуле:

Rпров = с· l / s (6.3)

где: с- удельное сопротивление проводника (Ом·ммІ / м);

l- длинна провода (м);

s- площадь сечения провода (ммІ);

Сопротивление приборов определяем из заданого значения полной мощности приборов питаемых трансформатором тока:

Rприб = Sприб / IІн2 (6.4)

В ОРУ 110 кВ установлен трансформатор тока наружного исполнения, классом точности 0,5 при мощности приборов 10 ВА (Sприб=10 ВА), номинальным током вторичной цепи 5 А. Соединительные провода выполнены из алюминия (с =0,0283 Ом·ммІ / м [11]), длинной l =75 м и сечением s = 4 ммІ (из данных АО “Западные электрические сети”:

Rконт = 0,1 Ом

Rпров = 0,0283· 75 / 4 = 0,53 Ом

Rприб = 10 / 5І = 0,4 Ом

Z2 = R2 = 0,1+0,53 +0,4 = 1,03 Ом

S2 = 5І ·1,03 = 25,75 ВА, выбираем трансформатор с Sн2 =30 ВА

Произведем проверку трансформатора тока марки ТВТ-110, 150/5.

Ток нормальный определяется по формуле

I уст.н £ Iн

33,1 А £ 150 А

Ток максимальный определяется по формуле

Iраб.max £ Iн

34,1 А £ 150 А

Ударный ток и тепловое действие трехфазного тока короткого замыкания приведены в разделе 5.

Технические характеристики трансформатора и электроустановки, для сопоставления параметров выбора представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.

Трансформатор тока ТВТ - 110, 150/5.

Параметры ОРУ-110 кВ	Параметры трансформатора тока
U_{уст н} = 110 кВ I _{уст н} = 33,1 А i_у1 = 8,259 кА B_к1= 1,47 кАІс S₂ = 25,75 ВА	U _н = 110 кВ I _н = 150 А i_дин = 20 кА B_н = 10 кАІс S_н2 =30 ВА

Из таблицы 6.2. видно, что установленные на подстанции трансформаторы тока на стороне 110 кВ пригодны для эксплуатации при замене силовых трансформаторов на менее мощные.

Проверим трансформаторы тока на стороне 35 кВ.

Ток нормальный определяется по формуле

I уст.н £ Iн

59,4 А £ 300 А

Ток максимальный определяется по формуле

Iраб.max £ Iн

62,6 А £ 300 А

Параметры существующих трансформаторов тока на стороне 35 кВ представлены в таблице 6.3. Так как они не требуют замены, сопоставим их рабочие параметры с условиями выбора.

Таблица 6.3.

Трансформатор тока ТВ – 35, 300/5.

Параметры РУ-35 кВ	Параметры трансформатора тока
U_{уст н} = 35 кВ I _{уст н} = 59,4 А i_у2 = 9,0314 кА B_к2= 1,79 кАІс S₂= 25,75 ВА	U _н = 35 кВ I _н = 300 А i_дин = 20 кА B_н = 10 кАІс S_н2 =30 ВА

Из таблицы 6.3. видно, что установленные на подстанции трансформаторы тока на стороне 35 кВ пригодны для эксплуатации при замене силовых трансформаторов на менее мощные.

Проверим трансформаторы тока на стороне 10 кВ.

Ток нормальный определяется по формуле

I уст.н £ Iн

363,7 А £ 1000 А

Ток максимальный определяется по формуле

Iраб.max £ Iн

382,9 А £ 1000 А

Параметры существующих трансформаторов тока на стороне 10 кВ установленных в ячейках КРУН-10 представлены в таблице 6.4. Так как они не требуют замены, сопоставим их рабочие параметры с условиями выбора.

Таблица 6.4.

Трансформатор тока ТЛМ- 10 0.5/ 10P, 1000 / 5

Параметры РУ-10 кВ	Параметры трансформатора тока
U_{уст н} = 10 кВ I _{уст н} = 363,7 А i_у4 = 32,245 кА B_к4 = 31,1 кАІс S₂ = 25,75 ВА	U _н = 10 кВ I _н= 1000 А i_дин = 100 кА B_н= 80 кАІс S_н2 =30 ВА

Из таблицы 6.4. видно, что установленные на подстанции трансформаторы тока на стороне 10 кВ пригодны для эксплуатации при замене силовых трансформаторов на менее мощные.

6.1.6 б) Трансформаторы напряжения подключенные на напряжение 10 и 35 кВ установлены в качестве источника питания измерительных приборов, измеряющих фазные и линейные напряжения и мощность, и для контроля за состоянием изоляции электрооборудования подстанции.

Трансформаторы напряжения выбирают исходя из условий [11];

- по напряжению установки Uуст £ Uн

- по значению вторичной нагрузки S2 £ Sн2

Вторичной нагрузкой трансформаторов напряжения являются электроизмерительные приборы, технические данные которых представлены в таблице 6.5, которые взяты из данных ДОАО “Костромаэнерго”.

Таблица 6.5.

Технические данные измерительных приборов.

Приборы	Кол-во шт	P Вт	Q ВАр
Счетчик активной энергии	5	20	48,7
Ваттметр Д-305	3	6	—
Вольтметр Э-378	3	6	—