Выбор основного оборудования подстанции

28 апреля 2024 Просмотров: 509

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.

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:

Исходные данные для выбора оборудования.
Выбор оборудования в цепи трансформатора.
Выбор оборудования в цепи линии.
Какую температуру принять в расчётах?
Раздел по выбору оборудования в составе проекта.
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 I_ном, длительно допустимый I_дд и кратковременный (аварийный) I_ад 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 I_ддКЛ (для некоторых кабелей данные можно найти в ГОСТ [4]) и коэффициентом кратковременной перегрузки (К_пер=1,13..1,17 согласно п.10.9⎘ ГОСТ). У проводов воздушной линии есть длительно допустимый I_ддВЛ и аварийно допустимый ток I_адВЛ (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 I_адВЛ. 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	Каталожные данные трансформатора	Условие выбора
S_уст, кВА	40000	S_ном = 40000 кВА	S_ном ≥ S_уст
U_устВН, кВ	115	U_номВН = 115 кВ	U_номВН ≥ U_устВН
U_устНН, кВ	10,5	U_номНН = 10,5 кВ	U_номНН ≥ U_устНН
Схема и группа соединения обмоток	Yн/∆-11	Yн/∆-11	-

Расчётные величины		Каталожные данные выключателя	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные выключателя	Условие выбора
U_уст, кВ	500	U_ном = 500 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	2777	I_ном = 3150 А	I_ном ≥ I_раб.маx
I_п.0, кА	7,36	I_{ном.откл} = 31,5 кА	I_{ном.откл} ≥ I_п.0
i_уд, кА	18,44	i_дин = 80 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	5,34	I²_терм‧t_терм = 31,5²‧3 = 2977 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к
i_a,t, кА	3,25	√2‧I_{ном.откл}‧β_норм/100 = √2‧31,5‧40/100 = 17,8 кА	√2‧I_{ном.откл}‧β_норм/100 ≥ i_a,t

Расчётные величины		Каталожные данные разъединителя	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора
U_уст, кВ	110	U_ном = 110 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	211	I_ном = 1000 А	I_ном ≥ I_раб.маx
i_уд, кА	47,145	i_дин = 80 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	34,21	I²_терм‧t_терм = 31,5²‧3 = 2977 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

Расчётные величины		Каталожные данные заземлителя	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные заземлителя	Условие выбора
U_уст, кВ	110	U_ном = 110 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	211	I_ном = 400 А	I_ном ≥ I_раб.маx
i_уд, кА	10	i_дин = 15,75 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	34,21	I²_терм‧t_терм = 6,3²‧3 = 119,07 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

Расчётные величины		Каталожные данные трансформатора тока	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные трансформатора тока	Условие выбора
U_уст, кВ	110	U_ном = 110 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	1150	I_перв = 1500 А	I_перв ≥ I_раб.маx
I₂, А	5	I_2ном = 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	S_2ном, ВА	S_2ном ≥ S₂
i_уд, кА	18,44	i_дин = 80 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	5,34	I²_терм‧t_терм = 31,5²‧3 = 2 977 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

Расчётные величины		Каталожные данные трансформатора напряжения	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные трансформатора напряжения	Условие выбора
U_уст, кВ	500	U_ном = 500 кВ	U_ном ≥ U_уст
Класс точности, % -обмотка № 1 — основная -обмотка № 2 — дополнительная -обмотка № 3 — основная	0,2 3Р 0,2	Класс точности ИТН, %	Класс точности ИТН ≤ Класс точности
S₂, ВА	100/800/50	S_2ном, ВА	S_2ном ≥ S₂

Расчётные величины		Каталожные данные ОПН	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные ОПН	Условие выбора
U_нс, кВ	80	U_нро = 84 кВ	U_нро ≥ U_нс
I_р, кА	10	I_р = 10 А	-
U_выд.к, кВ	300	U_ост30/60 = 226 кВ	U_ост30/60 ≤ U_выд.к
U_выд.г, кВ	374	U_ост8/20 = 282 кВ	U_ост8/20 ≤ U_выд.г
I_кз.max, кА	20,52	I_вб = 31,5 кА	I_вб ≥ (1,1÷1,2)I_кз.max
Э_∑, кДж/кВ	2,5	Э_опн = 275 кДж	Э_опн ≥ Э_∑

Расчётные величины		Каталожные данные ОПНН	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные ОПНН	Условие выбора
U_нс, кВ	53,6	U_нро = 56 кВ	U_нро ≥ U_нс
I_р, кА	10	I_р = 10 А	-
U_выд.к, кВ	150	U_ост30/60 = 134 кВ	U_ост30/60 ≤ U_выд.к
U_выд.г, кВ	295	U_ост8/20 = 167 кВ	U_ост8/20 ≤ U_выд.г
I_кз.max, кА	20,52	I_вб = 31,5 кА	I_вб ≥ (1,1÷1,2)I_кз.max
Э_∑, кДж/кВ	2,5	Э_опн = 228 кДж	Э_опн ≥ Э_∑

Расчётные величины		Каталожные данные реактора	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные реактора	Условие выбора
U_уст, кВ	10	U_ном = 10 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	3636	I_ном = 4000 А	I_ном ≥ I_раб.маx
X_расч, Ом	0,303	Х_р = 0,35 Ом	Х_р ≥ Х_расч
i_уд, кА	36,96	i_дин = 80 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	57,15	I²_терм‧t_терм = 31,5²‧3 = 2977 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

Расчётные величины		Каталожные данные реактора	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные реактора	Условие выбора
U_уст, кВ	11	U_ном = 11 кВ	U_ном ≥ U_уст
Q_расч, кВАр	800	Q_к = 845 кВАр	Q_к ≥ Q_расч
I_с, А	126	I_к = 11..132 А	I_{к min} ≤ I_с ≤ I_{к max}
В_к, кА²‧c	57,15	I²_терм‧t_терм = 31,5²‧3 = 2977 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

Расчётные величины		Каталожные данные трансформатора (фильтра)	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные трансформатора (фильтра)	Условие выбора
S_уст, кВА	850	S_ном = 875 кВА	S_ном ≥ S_уст
U_устВН, кВ	11	U_номВН = 11 кВ	U_номВН ≥ U_устВН
Схема и группа соединения обмоток	Yн/∆	Yн/∆	-

Расчётные величины		Каталожные данные резистора	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные резистора	Условие выбора
U_уст, кВ	10	U_ном = 10 кВ	U_ном ≥ U_уст
R_расч, Ом	38,91	R_ном = 30 Ом	R_ном ≤ R_расч
P_расч, кВт	1111	P_ном = 1160 кВт	P_ном ≥ P_расч

Расчётные величины		Каталожные данные конденсатора	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные конденсатора	Условие выбора
U_ед.к, кВ	12	U_ном = 12 кВ	U_ном ≥ U_ед.к
Q_расч, кВАр	495	Q_ном = 495 кВАр	Q_ном ≥ Q_расч
С_ед.к, мкФ	10,94	С_ном = 10,94 мкФ	С_ном ≥ С_ед.к

Расчётные величины		Каталожные данные заградителя	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные заградителя	Условие выбора
U_уст, кВ	110	U_ном = 110 кВ	U_ном ≥ U_уст
I_раб.маx, А	491	I_ном = 630 А	I_ном ≥ I_раб.маx
i_уд, кА	23,26	i_дин = 41 кА	i_дин ≥ i_уд
В_к, кА²‧c	11,50	I²_терм‧t_терм = 16²‧3 = 768 кА²‧c	I²_терм‧t_терм ≥ В_к

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

Расчётные величины		Каталожные данные шинной опоры	Условие выбора
Наименование параметра	Значение	Каталожные данные шинной опоры	Условие выбора
U_уст, кВ	110	U_ном = 110 кВ	U_ном ≥ U_уст
Т_{ф маx}, Н	140	F_тяж = 2000 Н	F_тяж ≥ Т_{ф маx}
F_маx, Н	923,94	F_{разр изг} = 16000 Н	0,6‧F_{разр изг} ≥ F_маx 2‧0,5‧F_{разр изг} ≥ F_маx
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:

Присоединяйтесь, чтобы не пропустить самое важное

В телеграм

Выбор основного оборудования подстанции

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

ВЫВОД

ССЫЛОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ

Электротехнические решения

Пусконаладочные работы

Выбор основного оборудования подстанции

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

Таблица 1. Условия выбора силового трансформатора

Таблица 2. Условия выбора высоковольтного выключателя

Таблица 3. Условия выбора разъединителя

Таблица 4. Условия выбора заземлителя нейтрали трансформатора 110 кВ

Таблица 5. Условия выбора трансформатора тока

Таблица 6. Условия выбора трансформатора напряжения

Таблица 7. Условия выбора ОПН

Таблица 8. Условия выбора ОПН нейтрали трансформатора 110 кВ

Таблица 9. Условия выбора токоограничивающего реактора

Таблица 10. Условия выбора дугогасящего реактора

Таблица 11. Условия выбора трансформатора (фильтра) нейтралеобразующего

Таблица 12. Условия выбора резистора заземления нейтрали

Таблица 13. Условия выбора конденсатора УКРМ

Таблица 14. Условия выбора высокочастотного заградителя

Таблица 15. Условия выбора конденсатора связи

Таблица 16. Условия выбора шинной опоры

ВЫВОД

ССЫЛОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ

Электротехнические решения

Пусконаладочные работы