Выбор выключателей для цепей 110 кВ

1. Определяем цепь, в которой существует наиболее тяжелый продолжительный режим по току (этот ток примем за I_расч):

- для цепей с трансформаторами связи утяжеленным режимом является режим вынужденного отключения одного трансформатора, когда второй трансформатор принимает всю мощность перетока. При этом расчет ведется по графику перетока с большим максимумом. Согласно данным таблиц для трансформатора связи РУ СН наибольший максимум мощности перетока приходится на аварийный режим

(83,29 МВА), а для трансформатора связи ГРУ мощности перетока приходится на аварийный режим, поэтому

 

кА;

кА;

 

- для линий, связывающих ТЭЦ с системами, утяжеленным считаем режим вынужденного отключения одной цепи. Ток этого режима определяется по максимуму графика обменной мощности. Согласно данным таблиц наибольший максимум обменной мощности приходится на нормальный режим генератора станции (184,296 МВА), поэтому

кА;

 

- блок "генератор-трансформатор" коммутируется на стороне 110 кВ и для него утяжеленным режимом является допустимая для генератора 5-процентная перегрузка

кА.

 

Таким образом, среди всех цепей I зоны наиболее тяжелый токовый режим приходится на блок. Поэтому выбор выключателей ОРУ ведем по расчетному току

I_рас=1,297 кА.

 

1. Намечаем для установки в схему выключатель по следующим условиям:

 

 

По этим условиям подходит элегазовый выключатель для наружной установки типа 3AP1FG-145/EK фирмы Siemens со следующими номинальными параметрами:

U_ном = 110 кВ - номинальное напряжение;

I_ном = 1,6 кА - номинальный ток;

I_{отк.ном} = 50 кА - номинальный ток отключения;

β_ном ⁼ 47 % - нормированное содержание апериодической составляющей;

I_дин = 50 кА - предельный сквозной ток (действующее значение);

i_max/дин = 127,5 кА - предельный сквозной ток (наибольший пик);

I_вк.ном = 50 кА - номинальный ток включения (действующее значение);

i _max.дин = 127,5 кА - номинальный ток включения (наибольший пик);

I_т.ном = 50 / 3 - номинальный ток термической стойкости / допустимое вре­мя его действия, кА/с;

t_соб ⁼ 0,034 с - собственное время отключения;

t_B = 0,057 с - время отключения (полное).

Вспомогательные расчеты для проверки выключателя (табл. 9, 10)

1. Проверка выключателя по отключающей способности проводится по условиям

, ,

 

для чего требуется определить значения токов короткого замыкания I_пτ и i_aτ в момент расхождения контактов выключателя

с.

 

Периодическая составляющая тока определяется по методу типовых кривых [12] следующим образом:

- для каждого источника определяется его электрическая удаленность от точки КЗ

,

где - номинальный ток источника, приведенный к напряжению точки КЗ;

- по типовым кривым определяется коэффициент (τ) и вычисляется периодическая составляющая тока КЗ по формуле

;

- вычисляется апериодическая составляющая тока КЗ

,

где Т_а - постоянная времени затухания апериодического тока определяется приближенно для данного источника по справочникам;

- по значениям суммарных токов вычисляется расчетное содержание апериодического тока в токе отключения

;

- полный ток в момент времени τ

кА;

 

- полный номинальный ток отключения

кА.

2. Для проверки выключателя на термическую стойкость требуется рассчитать импульс квадратичного тока КЗ за полное время его действия

 

с.

 

Тепловой импульс от тока КЗ определим по формуле .

 

Таблица 9

Результаты вспомогательных расчетов

Источник	Iп0, кА	Iном, кА	a, о.е.	g, о.е.	Iпt, кА	Tа, с	iat, кА	bрас,%	Bk, кА2·с
Система	7,239	-	-		7,239	0,2	8,216	-	223,08
Блок РУ СН	2,226	0,827	2,69	0,95	2,115	0,26	2,658	-	21,391
Генераторы ГРУ	2,399	0,827	2,9	0,94	2,255	0,25	2,845	-	24,788
Блок РУ ВН	4,498	1,235	3,64	0,915	4,116	0,26	5,335	-	87,342
S	16,362	-	-	-	15,725	-	19,054		356,6

 

Таблица 10

Данные выбора выключателя 3AP1FG-145/EK

Расчетные параметры системы	Каталожные данные выключателя	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=110 кВ	Uном=110 кВ	Uуст Uном	удовл.
Iрас=1,297 кА	Iном=1,6 кА	Iрас Iном	удовл.
Iпt=15,725 кА	Iотк.ном=50 кА	Iпt Iотк.ном	удовл.
bрас=86% it= 41,293 кА	bном=47% iпол.отк=103,95кА	bрас bном it iпол.отк	не удовл. удовл.
Iп0=16,362кА	Iдин=50 кА	Iп0 Iдин	удовл.
iу=41,8 кА	imax.дин=127,5 кА	iу imax.дин	удовл.
Bk= 356,6 кА2·с	I2т.ном·tТ=7500 кА2·с	Bk I2т.ном·tТ	удовл.

 

Вывод: выключатель типа 3AP1FG-145/EK проходит по всем условиям выбора и принимается к установке на всех присоединениях и на межсекционных связях РУ-110 кВ.

 

Выбор разъединителей.

Расчетные условия выбора разъединителей и выключателей совпадают.

Поэтому для цепей с напряжением 110 кВ намечаем к установке разъединитель наружной установки двухколонковый с заземляющими ножами РД-110 I/1600УХЛ1 (табл. 11).

Таблица 11

Результаты выбора разъединителей РД-110 I/1600УХЛ1

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора	Результат проверки
Uуст=110 кВ	Uном=110 кВ	Uуст Uном	удовл.
Iрас= 1,297 кА	Iном= 1,6 кА	Iрас Iном	удовл.
iу= 41,8 кА	iдин= 100 кА	iу iдин	удовл.
Bк= 356,6 кА2·с	I2т.ном·tт= 4800 кА2·с	Bk I2т.ном·tТ	удовл.

Выбор сборных шин 110 кВ.

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные прово­дами АС. Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае току бока Iбл = 1,297 А.

Принимаем к установке два расщеплённых провода AC-300/66, q = 300 мм², d = 24,5 мм, I _доп = 680 А.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми на открытом воздухе.

Проверка по условию коронирования не производится, так как выбранное сечение больше сечения минимально допустимого. Для 110 кВ по условию короны – АС - 70.

Принимаем два провода в фазе AC-300/66.

 

Выбор изоляторов.

Выбираем опорный стержневой изолятор ОСК-10-110-Б-4, который предназначен для изоляции и крепления токоведущих частей в распределительных устройствах электрических станций и подстанций с напряжением 110кВ.