Реконструкция подстанции 110/10 кВ Волгинская

 

 

 

 

 

 

3. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ

3.1. Выбор числа и  мощности трансформаторов

Мощность трансформаторов подстанции определяется электропотреблением  потребителей 10 кВ. Часовые потребления  нагрузок сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Время	S, МВА
2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00	12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 14,3 16,2  16,2  16,2  16,2  16,2  14,3 14,3 12,5 14,3

 

Находим полную среднеквадратичную мощность из графика нагрузки подстанции по формуле :

 МВА.

1. Номинальная мощность трансформаторов определяется по условию[7]:

   (3.1)

где n – число трансформаторов на подстанции (n=2).

0,7 – нормируемый коэффициент  загрузки.

 МВА.

С перспективой развития промзоны и строительством новых  микрорайонов оставляем существующие трансформаторы мощностью  МВА.    

Определяем коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:

    (3.2)

Следовательно, в нормальном режиме трансформаторы перегрузок не испытывают.

2. Определим коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме, т.е. когда один трансформатор отключен:

   (3.3)

Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме не превышает  установленной нормы 1,5.

Следовательно, трансформаторы мощностью 25 МВА каждый удовлетворяют требуемым условиям.

Выбираем трансформаторы ТРДН-25000/110. Параметры трансформатора сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Тип трансформатора	ТРДН-25000/110
Sном, МВА	25
Uвн, кВ	115
Uнн, кВ	10,5-10,5
DPхх, кВт	25
DPк, кВт	120
Uк, %	10,5
Iк, %	0,65
Количество трансформаторов	2

3.2 Определение потерь  электроэнергии в трансформаторах

Потери электроэнергии в двухобмоточных трансформаторах, МВт*ч:

  (3.4)

где  - нагрузочные потери активной мощности в трансформаторе, МВт*ч;

 - время максимальных потерь, ч;

- номинальные потери холостого  хода трансформатора, МВт;

Т – время работы трансформатора, ч (при работе круглый год принимается  Т=8760 ч).

   (3.5)

где  - фактическая мощность, протекающая по трансформатору,  МВА;

- номинальное напряжение первичной  обмотки трансформатора, кВ;

- активное сопротивление трансформатора, Ом.

   (3.6)

где  - номинальные потери к.з. трансформатора, МВт;

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

 (3.7)

Потери электроэнергии в группе одинаковых параллельно включенных трансформаторов:

 (3.8)

где n – число трансформаторов в группе.

(ч)  (3.9)

где  - число часов использования максимума, ч в год.

 (3.10)

где  - значения мощностей за соответствующие периоды времени ;

- максимальное значение мощности  за сутки (из графика нагрузок).

Потери электроэнергии в трехобмоточных трансформаторах и трансформаторах с расщепленной обмоткой, МВт*ч:

  (3.11)

где  - фактические мощности, протекающие соответственно по обмотке высокого, среднего и низкого напряжения, МВА.

Потери электроэнергии в группе одинаковых параллельно включенных трансформаторов, МВт*ч:

 (3.12)

где n – число трансформаторов в группе.

Расчеты представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Тип транс-формара	Число транс-форматоров	, ч	, МВт	, МВт	Т, ч	, МВА	, МВА	, МВт*ч
ТРДН- 25000/110	2	6298	0,025	0,12	8760	14,3	25	561,6

 

3.3 Выбор трансформаторов  собственных нужд

Непрерывность процесса передачи и распределения электроэнергии потребителям на подстанции обеспечивается потребителями собственных нужд. В качестве источников энергии для них используются понижающие трансформаторы 10/0,4.

В таблице 3.4 представлены потребители собственных нужд подстанции «Волгинская».

Таблица 3.4

Наименование потребителя	Iн, А
1. Охлаждение 1Т	25
2. Охлаждение 2Т	25

Продолжение табл.3.4

3. Освещение ОРУ	50
4. Регулирование напряжения 1Т	50
5. Регулирование напряжения 2Т	50
6. Обогрев счетчиков  Альфа	50
7. Освещение ячеек  10кВ	25
8. Аварийное освещение  ЗРУ-10 кВ	25
9 Обогрев приводов  ОД и КЗ-110 кВ	25
10. Освещение коридора ЗРУ	25
11. Силовой щиток в  ЗРУ-10	50
12. Проверка устройств  РзиА	25
13. «Гранит»	25
14. Телеизмерение	63

 

Путем замеров было выяснено, что электроснабжение потребителей собственных нужд составляет в среднем S_ср=144 кВА.

Определим мощность трансформаторов  собственных нужд:

кВА

Выбираем трансформаторы S_н=160 кВА

Коэффициент загрузки трансформаторов  в нормальном режиме:

Коэффициент загрузки трансформаторов  в послеаварийном режиме:

Т.е. трансформаторы собственных нужд не испытывают перегрузок.

На подстанции «Волгинская» установлено два трансформатора собственных нужд ТМ-160/10/0,4.

Таким образом, трансформаторы собственных нужд на подстанции «Волгинская» в замене не нуждаются.

3.4 Выбор выключателей высокого напряжения

Выключатель – это аппарат, предназначенный  для отключения и включения цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах.

Выключатель является основным коммутационным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания.

К выключателям высокого напряжения предъявляются следующие требования [14]:

• надёжное отключение токов любой величины от десятков ампер до номинального тока отключения;
• быстрота  действия, т.е. наименьшее время отключения;
• пригодность для автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
• возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ;
• удобство ревизии и осмотра контактов и механической части;
• взрыво и пожаробезопасность;
• удобство транспортировки и обслуживания.

Высоковольтные выключатели должны длительно выдерживать номинальный ток и номинальное напряжение .

Выбор выключателей производится[21]:

по напряжению

; (3.13)

по длительному току

; (3.14)

по отключающей способности.

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения

, (3.15)

где - действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания в момент t начала расхождения дугогасительных контактов;

 – номинальный ток отключения, кА.

Затем проверяется способность  выключателя отключить асимметричный  ток короткого замыкания, т. е. полный ток короткого замыкания с учётом апериодической составляющей

, (3.16)

где - апериодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов t;

 – номинальное значение  относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе короткого замыкания; t - наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения дугогасительных контактов,

,

где = 0.01 с – минимальное время действия релейной защиты;

 – собственное время отключения  выключателя.

На электродинамическую устойчивость выключатель проверяется по предельному  сквозному току короткого замыкания:

; (3.17)

; (3.18)

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя;

 – действующее значение  предельного сквозного тока короткого  замыкания (по справочнику);

- ударный ток короткого замыкания в цепи выключателя;

- амплитудное значение предельного  сквозного тока короткого замыкания (по каталогу).

На термическую устойчивость выключатель  проверяется по тепловому импульсу

, (3.19)

, (3.20)

где – тепловой импульс по расчёту;

 – предельный ток термической  устойчивости по каталогу;

– длительность протекания тока термической  устойчивости, с.

Проверка выключателей по параметрам восстанавливающегося напряжения обычно не проводится.

Рассмотрим  выбор высоковольтного выключателя  на ОРУ 110 кВ для присоединения линии  Тобольская-Волгинская-1. Максимальный рабочий ток в линии равен:

,                  (3.21)

 А

 Намечаем выключатель типа [9]:

ВМТ-110Б/1000/УХЛ1 и производим его  проверку:

1. По напряжению:

2. По номинальному току:

3. По току отключения:

4. По величине ударного тока к.з. в сети:

5. На термическую стойкость:

6. На способность выключателя отключить асимметричный ток короткого замыкания:

Таким образом, выключатель удовлетворяет  условиям. Результаты выбора выключателей  ОРУ 110 и ЗРУ 10 кВ сведены в таблицу 3.5.