База знаний

Выбор основного оборудования подстанции

К основному оборудованию подстанции относятся силовые и измерительные трансформаторы, выключатели, разъединители и прочие устройства, выполняющие функции производства, передачи, трансформации или распределения электрической энергии, а также преобразования её в другой вид энергии.

Оборудование на чашах весов

Создание любого нового объекта энергетики начинается с выбора оборудования. Без определения основных характеристик технических устройств не обходится и реконструкция объектов. Ниже представлен минимальный набор параметров, необходимый для выбора основного оборудования подстанции, который сведён в отдельные раскрывающиеся таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Исходные данные для выбора оборудования.
  2. Выбор оборудования в цепи трансформатора.
  3. Выбор оборудования в цепи линии.
  4. Какую температуру принять в расчётах?
  5. Раздел по выбору оборудования в составе проекта.
  6. Выбор и проверка основного электротехнического оборудования.

1. Исходные данные для выбора оборудования

При выборе оборудования, в первую очередь, необходимо найти правильную точку отсчёта. Нужно понять, что является первостепенным исходным параметром, от которого зависит выбор остальных. Для подстанций такой отправной точкой можно с уверенностью назвать трансформаторы , а точнее — трансформаторную мощность. Второй «точкой» — являются присоединения подстанции.

Согласно п.125⎘ Постановления Правительства [1] технические характеристики оборудования и ошиновки не должны ограничивать допустимые токовые нагрузки трансформаторов, линейное же оборудование не должно ограничивать пропускную способность линий.

Существует номинальный ток Iном, длительно допустимый Iдд и кратковременный (аварийный) Iад ток перегрузки. Какое значение использовать при расчётах? По этому вопросу нет единого мнения, но попытаемся в нём разобраться.

2. Выбор оборудования в цепи трансформатора

Для трансформаторов, согласно п.474⎘ действующих Правил [2] допускается длительная перегрузка по току на 5%. А приказ Минэнерго [3] для крупных трансформаторов (110 кВ и выше) допускает завышение коэффициента допустимой длительной перегрузки (таблица 1⎘) до 1,25 (на 25% от номинала), в зависимости от температуры окружающего воздуха.

В любом случае при выборе оборудования в цепи трансформатора необходимо ориентироваться на длительно допустимый, а не аварийный, режим.

3. Выбор оборудования в цепи линии

Если оборудование устанавливается в цепи линии, нужно помнить о следующих особенностях при расчёте.

Кабельная линия характеризуется допустимой токовой нагрузкой IддКЛ (для некоторых кабелей данные можно найти в ГОСТ [4]) и коэффициентом кратковременной перегрузки (Кпер=1,13..1,17 согласно п.10.9⎘ ГОСТ). У проводов воздушной линии есть длительно допустимый IддВЛ и аварийно допустимый ток IадВЛ (см. Приложение З⎘ СТО [5]).

При выборе оборудования, как правило, рассматривается длительно допустимый режим, то есть выбирается минимальное из указанных выше токовых значений. Но бывают исключения их этих правил, когда требуют выбрать линейный выключатель по IадВЛ. Связано это, прежде всего с тем, что именно этот ток перегрузки для линии является максимально допустимым, хоть и ограниченное количество времени, — у выключателей же, согласно нормам, перегрузка не допускается. Подобным образом может быть выбран и разъединитель.

4. Какую температуру принять в расчётах?

Для определения некоторых значений допустимой перегрузки необходимо знать температуру окружающего воздуха. Согласно п.5.3⎘ ГОСТ [6] расчёты должны быть выполнены для нескольких режимов. Но принято считать, что летний режим максимальных нагрузок наиболее подходит для выбора оборудования. В этом режиме температура принимается для тёплого периода года с обеспеченностью 0,98, с округлением в большую сторону до значения, кратного 5 °С. Нужную температуру можно найти в таблице 4.1⎘ СП [7] или другом актуальном источнике по региону. Например, для Краснодара t=31°С, округляем её до 35°С; в Ханты-Мансийске t=25°С.

5. Раздел по выбору оборудования в составе проекта

После определения всех исходных параметров и проведения необходимых расчётов, в проекте (см. статью Электротехнические решения⎘) отображают основные характеристики проектируемого оборудования. Эти параметры представляются в табличном виде. Их набор должен быть минимален, но достаточен для заказа.

Для удобства весь объём информации сведён в отдельные раскрывающиеся таблицы.

6. Выбор и проверка основного электротехнического оборудования

Расчётные величины Каталожные данные
трансформатора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Sуст, кВА 40000 Sном = 40000 кВА Sном ≥ Sуст
UустВН, кВ 115 UномВН = 115 кВ UномВН ≥ UустВН
UустНН, кВ 10,5 UномНН = 10,5 кВ UномНН ≥ UустНН
Схема и группа
соединения
обмоток
Yн/∆-11 Yн/∆-11 -

Расчётные величины Каталожные
данные выключателя
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 500 Uном = 500 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 2777 Iном = 3150 А Iном ≥ Iраб.маx
Iп.0, кА 7,36 Iном.откл = 31,5 кА Iном.откл ≥ Iп.0
iуд, кА 18,44 iдин = 80 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 5,34 I2терм‧tтерм = 31,52‧3 = 2977 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк
ia,t, кА 3,25 √2‧Iном.откл‧βнорм/100 = √2‧31,5‧40/100 = 17,8 кА √2‧Iном.откл‧βнорм/100 ≥ ia,t

Расчётные величины Каталожные
данные разъединителя
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110 Uном = 110 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 211 Iном = 1000 А Iном ≥ Iраб.маx
iуд, кА 47,145 iдин = 80 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 34,21 I2терм‧tтерм = 31,523 = 2977 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные
данные заземлителя
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110 Uном = 110 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 211 Iном = 400 А Iном ≥ Iраб.маx
iуд, кА 10 iдин = 15,75 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 34,21 I2терм‧tтерм = 6,32‧3 = 119,07 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные данные
трансформатора тока
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110 Uном = 110 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 1150 Iперв = 1500 А Iперв ≥ Iраб.маx
I2, А 5 I2ном = 5 А 5 или 1 А
Класс точности, %
-обмотка № 1 — учёт
-обмотка № 2 — защита
-обмотка № 3 — измерения

0,2S
10Р
0,2
Класс точности ИТН, % Класс точности
ИТН ≤ Класс
точности
S2, ВА 20/50/15 S2ном, ВА S2ном ≥ S2
iуд, кА 18,44 iдин = 80 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 5,34 I2терм‧tтерм = 31,523 = 2 977 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные данные
трансформатора напряжения
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 500 Uном = 500 кВ Uном ≥ Uуст
Класс точности, %
-обмотка № 1 — основная
-обмотка № 2 — дополнительная
-обмотка № 3 — основная

0,2

0,2
Класс точности
ИТН, %
Класс точности ИТН ≤ Класс
точности
S2, ВА 100/800/50 S2ном, ВА S2ном ≥ S2

Расчётные величины Каталожные
данные ОПН
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uнс, кВ 80 Uнро = 84 кВ Uнро ≥ Uнс
Iр, кА 10 Iр = 10 А -
Uвыд.к, кВ 300 Uост30/60 = 226 кВ Uост30/60 ≤ Uвыд.к
Uвыд.г, кВ 374 Uост8/20 = 282 кВ Uост8/20 ≤ Uвыд.г
Iкз.max, кА 20,52 Iвб = 31,5 кА Iвб ≥ (1,1÷1,2)Iкз.max
Э, кДж/кВ 2,5 Эопн = 275 кДж Эопн ≥ Э

Расчётные величины Каталожные
данные ОПНН
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uнс, кВ 53,6 Uнро = 56 кВ Uнро ≥ Uнс
Iр, кА 10 Iр = 10 А -
Uвыд.к, кВ 150 Uост30/60 = 134 кВ Uост30/60 ≤ Uвыд.к
Uвыд.г, кВ 295 Uост8/20 = 167 кВ Uост8/20 ≤ Uвыд.г
Iкз.max, кА 20,52 Iвб = 31,5 кА Iвб ≥ (1,1÷1,2)Iкз.max
Э, кДж/кВ 2,5 Эопн = 228 кДж Эопн ≥ Э

Расчётные величины Каталожные данные
реактора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 10 Uном = 10 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 3636 Iном = 4000 А Iном ≥ Iраб.маx
Xрасч, Ом 0,303 Хр = 0,35 Ом Хр ≥ Храсч
iуд, кА 36,96 iдин = 80 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 57,15 I2терм‧tтерм = 31,52‧3 = 2977 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные данные
реактора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 11 Uном = 11 кВ Uном ≥ Uуст
Qрасч, кВАр 800 Qк = 845 кВАр Qк ≥ Qрасч
Iс, А 126 Iк = 11..132 А Iк min ≤ Iс ≤ Iк max
Вк, кА2‧c 57,15 I2терм‧tтерм = 31,52‧3 = 2977 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные данные
трансформатора
(фильтра)
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Sуст, кВА 850 Sном = 875 кВА Sном ≥ Sуст
UустВН, кВ 11 UномВН = 11 кВ UномВН ≥ UустВН
Схема и группа
соединения
обмоток
Yн/∆ Yн/∆ -

Расчётные величины Каталожные данные
резистора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 10 Uном = 10 кВ Uном ≥ Uуст
Rрасч, Ом 38,91 Rном = 30 Ом Rном ≤ Rрасч
Pрасч, кВт 1111 Pном = 1160 кВт Pном ≥ Pрасч

Расчётные величины Каталожные данные
конденсатора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uед.к, кВ 12 Uном = 12 кВ Uном ≥ Uед.к
Qрасч, кВАр 495 Qном = 495 кВАр Qном ≥ Qрасч
Сед.к, мкФ 10,94 Сном = 10,94 мкФ Сном ≥ Сед.к

Расчётные величины Каталожные данные
заградителя
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110 Uном = 110 кВ Uном ≥ Uуст
Iраб.маx, А 491 Iном = 630 А Iном ≥ Iраб.маx
iуд, кА 23,26 iдин = 41 кА iдин ≥ iуд
Вк, кА2‧c 11,50 I2терм‧tтерм = 162‧3 = 768 кА2‧c I2терм‧tтерм ≥ Вк

Расчётные величины Каталожные данные
конденсатора
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110/√3 Uном = 110/√3 кВ Uном ≥ Uуст

Расчётные величины Каталожные данные
шинной опоры
Условие выбора
Наименование
параметра
Значение
Uуст, кВ 110 Uном = 110 кВ Uном ≥ Uуст
Тф маx, Н 140 Fтяж = 2000 Н Fтяж ≥ Тф маx
Fмаx, Н 923,94 Fразр изг = 16000 Н 0,6‧Fразр изг ≥ Fмаx
2‧0,5‧Fразр изг ≥ Fмаx
Длина пути утечки
внешней изоляции,
мм
2800 Длина пути утечки
внешней изоляции 2800 мм
-

ВЫВОД

Только определив основные параметры оборудования, можно быть уверенным в том, что оно будет выбрано правильно.

Согласно представленным таблицам также выполняют проверку существующего оборудования, параметры которого сравнивают с действующими расчётными условиями.

Мы намеренно не упомянули о необходимости выбора оборудования и ошиновки в цепи трансформатора с расчётом на перспективу, для следующего по шкале мощности, так как этот вопрос вызывает противоречия, требует детального обсуждения (см. статью Противоречия в энергетике⎘) и на практике встречается редко.

ССЫЛОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

  1. Постановление Правительства № 937 от 13.08.2018 Об утверждении Правил технологического функционирования электроэнергетических систем⎘.
  2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации⎘.
  3. Приказ Минэнерго России № 81 от 08.02.2019 Об утверждении требований к перегрузочной способности трансформаторов и автотрансфоматоров, установленных на объектах электроэнергетики⎘.
  4. ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на ном. напряжение 0,66; 1 и 3 кВ⎘.
  5. СТО 56947007-29.240.55.143-2013 Методика расчёта предельных токовых нагрузок по условиям сохранения мех. прочности проводов и допустимых габаритов ВЛ⎘.
  6. ГОСТ Р 58670-2019 Расчёты электроэнергетических режимов⎘.
  7. СП 131.13330.2012 (СНиП 23-01-99) Строительная климатология⎘.
  8. Рожкова, Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. 1987⎘.
  9. Кабышев, Обухов. Расчёт и проектирование систем электроснабжения. 2006⎘.

Присоединяйтесь, чтобы не пропустить самое важное

РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ

  • Энергетик
  • 29 мая 2023

Электротехнические решения

Подробнее

  • Энергетик
  • 01 ноября 2023

Пусконаладочные работы

Подробнее

Сверхпроводник

Моделирование подстанции

Представляем вашему вниманию видеообзор сборки нашей подстанции

Смотреть
Пройди тестирование —
проверь свои знания в сфере
энергетики
Пройти тест
Лучшее, что Вы можете сделать для нас, выразив благодарность, — это подписаться на наш телеграм-канал
Обратная связь через Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
©2024. Энергетик.ру — все права защищены