6.2 Выбор электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ

Выбор панелей КСО на РП 10 кВ:

Выбор электрических аппаратов основывается на условиях:

U_ном  U_раб; (6.7)

I_ном  I_раб(па); (6.8)

I_дин  I _уд; (6.9)

I_откл  I_к; (6.10)

В_т  В_к; (6.11)

S_отк  S_к; (6.12)

где U_ном, I_ном – соответственно, номинальные напряжение и ток аппарата;

U_раб, I_раб – напряжение и ток сети, в которой установлен аппарат;

I_дин, I_уд - ток электродинамической стойкости аппарата и ударный ток короткого замыкания;

I_откл, I_к – номинальный ток отключения и ток короткого замыкания;

В_т =I²_t∙t – тепловой импульс аппарата, нормированный заводом изготовителем, А² ∙с,

где I_t и t – ток термической стойкости и допустимое время его действия;

В_к=I²_к∙t_к – тепловой импульс расчётный, А² ∙с,

I_к и t_к – установившийся ток КЗ и время его действия;

S_отк, S_к – номинальная мощность отключения и расчетная;

S_отк=,S_к=.

Необходимые для выбора аппаратов данные возьмем из предыдущих расчетов, пункт 5.

Выбираем панели типа КСО-МЭТЗ-210. Вводную панель выбираем по расчётному току линии Л1 (или Л2), линейную – по наибольшему току присоединения к шинам РП.

Таблица 6.1 – Выбор вводной панели КСО-МЭТЗ-210

Условие выбора	Расчётные данные	Каталожные данные
		ВВ/TEL-10-630	РВЗ-10-630
UномUраб	Uраб=10 кВ	Uном=10 кВ	Uном=10 кВ
IномImax	Imax=560,45 А	Iном=630 А	Iном=630 А
IдинIуд	Iуд=14,44 кА	Iдин=51 кА	Iдн=51 кА
Iоткл Iк	Iк =7,46 кА	Iоткл=20 кА	-
BтBk	Bk=7,4621,11=61,77 кА2с	Bт=2021=400 кА2с	Bт=2021=400 кА2с
Sотк Sк			-

Таблица 6.2 – Выбор секционной панели КСО-МЭТЗ-210

Условие выбора	Расчётные данные	Каталожные данные
		ВВ/TEL-10-630	РВЗ-10-630
UномUраб	Uраб=10 кВ	Uном=10 кВ	Uном=10 кВ
IномIраб	Iраб=328,76 А	Iном=630 А	Iном=630 А
IдинIуд	Iуд=14,44 кА	Iдин=51 кА	Iдн=51 кА
Iоткл Iк	Iк =7,46 кА	Iоткл=20 кА	-
BтBk	Bk=7,4621,11=61,77 кА2с	Bт=2021=400 кА2с	Bт=2021=400 кА2с
Sотк Sк			-

Таблица 6.3 – Выбор линейной панели КСО-МЭТЗ-210

Условие выбора	Расчётные данные	Каталожные данные
		ВВ/TEL-10-630	РВЗ-10-630
UномUраб	Uраб=10 кВ	Uном=10 кВ	Uном=10 кВ
IномImax	Iраб=184,64 А	Iном=630 А	Iном=630 А
IдинIуд	Iуд=14,44 кА	Iдин=51 кА	Iдн=51 кА
Iоткл Iк	Iк =7,46 кА	Iоткл=20 кА	-
BтBk	Bk=7,4621,11=61,77 кА2с	Bт=2021=400 кА2с	Bт=2021=400 кА2с
Sотк Sк			-

В камерах КСО-МЭТЗ-210 устанавливаются трансформаторы тока ТПОЛ и трансформаторы напряжения ЗНОЛП с литой изоляцией с предохранителями ПКН. Для заземления шин и выключателей используются заземляющие ножи ЗР-10зУ3.

Трансформаторы подключаем через:

– выключатели нагрузки ВНРп-10/400-10У3 с I_ном= 400 А (таблица 5.3, [7]).

– предохранитель ПКТ.

При выборе предохранителя необходимо соблюдать следующие условия:

– номинальный ток предохранителя должен выдержать номинальный ток трансформатора и возможные его перегрузки, равные 30-40%.

– ток короткого замыкания должен быть меньше максимального тока отключения.

Произведём выбор предохранителя для ТП 1:

_{Выбираем предохранитель ПКТ-103-10-160-20У3}

Аналогично выбираем следующие предохранители:

Sтр-ра , МВ.А	Тип предохранителя	Iпл вс., А	Iоткл., кА
630	ПКТ-103-10-80-20У3	80	20
1000	ПКТ-103-10-160-20У3	160	20
1600	ПКТ-104-10-200-12,5У3	200	12,5

Выбор трансформаторов тока:

Выбор трансформаторов тока производится:

1. По номинальному напряжению:

, (6.13)

где – номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора тока;

–номинальное напряжение силовой сети.

2. По току нормального режима

, (6.14)

где – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.

3. По току послеаварийного режима или максимальному расчетному току:

или , (6.15)

где – коэффициент перегрузки, принимаем для трансформаторов тока.

4. По мощности нагрузки трансформатора:

, (6.16)

где – номинальная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока;

–расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме.

Номинальная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока находится по формуле:

, (6.17)

где – полное допустимое сопротивление внешней цепи, подключаемой ко вторичной обмотке трансформатора тока (сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов, реле, проводов, контактов), Ом;

–номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока, А.

Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме находится как:

, (6.18)

где – полная мощность потребляемая приборами, ВА.

Принимаем, что счетчик трехфазный типа Гран-Электро СС-301 имеет потребляемую мощность каждой цепью тока не более 0,5 ВА; амперметр типа Э8030-М1 – не более 2,5 ВА;

–сопротивление контактов; принимаем ;

–сопротивление проводников цепи измерения.

Зная ,,иможно рассчитать сопротивление проводников между трансформаторами тока и приборами:

. (6.19)

При использовании двух трансформаторов тока (на отходящих линиях и между секциями РП) они соединяются по схеме неполной звезды, а при использовании трех трансформаторов тока (на вводе и на низшей стороне ТП) они соединяются по схеме полной звезды. Сечение жил соединительных проводников при схеме неполной звезды:

; (6.20)

при схеме полной звезды:

, (6.21)

где – длина проводника. Принимаем;

–удельная проводимость материала соединительных проводников.

Для меди . Минимальное сечение соединительных проводников.

Принимается ближайшее большее стандартное сечение, выбирается контрольный кабель.

Класс точности всех трансформаторов тока принимаем 0,5.

Далее можно рассчитать сопротивление проводников между трансформаторами тока и приборами по формуле (6.18):

где - номинальная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока,

=0,4 Ом для трансформатора тока ТПОЛ-10-200/5,

=5А вторичный ток ТТ,

В·А;

=2,5 В·А, см. табл.6.3.3;

=0,1 Ом – сопротивления контактов.

Далее по формуле (6.18): ;

Далее по формуле (6.19): , условие выполняется. Выбираем контрольный кабель КВВГ-4x2,5-0,66.

Произведем выбор трансформаторов тока и выбор контрольных кабелей со стороны высшего напряжения ТП; результаты сведем в таблицы 6.6, 6.7.

Нагрузку трансформаторов тока на РП и на стороне 0,4 кВ трансформаторных подстанций сведем в таблицы 6.3 и 6.4.

Таблица 6.3 – Вторичная нагрузка трансформатора тока на РП

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фаз, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э-3080-М1	2,5	2,5	2,5
Счётчик активной и реактивной энергии (расчётный учёт)	Гран-Электро СС-301	0,5	0,5	0,5

Таблица 6.4 – Вторичная нагрузка трансформатора тока на ТП-0,4 кВ

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фаз, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э-3080-М1	2,5	2,5	2,5
Счётчик активной и реактивной энергии (технический учёт)	Гран-Электро СС-301	0,5	0,5	0,5

Таблица 6.5 – Вторичная нагрузка секционного трансформатора тока и трансформаторов тока на отходящих линиях

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фаз, В·А
		А	В	С
Амперметр	Э-3080-М1	2,5	2,5	2,5

Произведем выбор трансформаторов тока и выбор контрольных кабелей для РП и для стороны низшего напряжения ТП, результаты сведем в таблицы 6.6, 6.7, 6.8 и 6.9.

Таблица 6.6 – Выбор трансформаторов тока для РП (КСО)

Условие выбора	Место установки / трансформатор тока
	КСО ввод/ ТПОЛ-600/5	КСО секц./ ТПОЛ -400/5	КСО Л3,Л7/ ТПОЛ-150/5	КСО Л4,Л8,Л9/ TПОЛ-200/5	КСО Л5/ ТПОЛ-200/5	КСО Л6,Л11/ ТПОЛ-150/5	КСО Л10/ ТПОЛ-100/5
	10=10	10=10	10=10	10=10	10=10	10=10	10=10
	600>328,76	400>328,76	150>59,22	200>93,68	200>184,59	150>73,51	100>98,55
	720>560,45	480>328,76	180>120,31	240>190,57	240>184,59	180>148,71	120>98,55

Таблица 6.7 – Выбор контрольных кабелей для РП (КСО)

Схема соединения	Место установки	Трансформатор тока	,Ом	,В·А	,Ом			Марка кабеля
Полная звезда	КСО ввод	ТПОЛ-600/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66
	КСО секц	ТПОЛ-400/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66
	КСО Л3,Л7	ТПОЛ -150/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66
	КСО Л4,Л8,Л9	ТПОЛ -200/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66
	КСО Л5	ТПОЛ -200/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66
	КСО Л6, Л11	ТПОЛ -150/5	0,4	2,5	0,20	0,189	2,5	КВВГ-4x2,5-0,66

Трансформаторы тока на ТП (0,4 кВ) выбираются по номинальному току трансформатора для однотрансформаторных п/ст и по току перегрузки для двухтрансформаторных п/ст по формулам:

;

где - номинальная мощность трансформатора;

Приведём пример для выбора шинного ТТ в ТП1:

А

Выбираем для установки ТТ ТНШЛ-2400/5.

Аналогично выбираем остальные ТТ для ТП(0,4).

Таблица 6.8 – Выбор трансформаторов тока для ТП (0,4 кВ)

Условия выбора	Место установки / трансформатор тока
	ТП1/ ТНШЛ-2000/5	ТП2/ ТНШЛ-3000/5	ТП3/ ТНШЛ-2000/5	ТП4/ ТНШЛ-2000/5
	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4
	2400>2023,12	3600>3236,99	2400>2312,14	2400>2312,14

Продолжение таблицы 6.8

Условия выбора	Место установки / трансформатор тока
	ТП5/ ТНШЛ-2000/5	ТП6/ ТНШЛ-1500/5	ТП7/ ТНШЛ-800/5	ТП8/ ТНШЛ-2000/5
	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4
	2400>2312,14	1500>1445,09	960>910,41	2400>2023,12

Выбор трансформаторов тока в нейтралях трансформаторов производим по току равному 75% от номинального тока трансформатора, с учётом коэффициента перегрузки трансформатора тока на 20%.

_{Произведём выбор трансформатора тока в нейтрали трансформатора ТП1:}

Выбираем ТНШЛ-1000/0,66 У3.

Аналогично произведём выбор для всех трансформаторов. Результаты выбора сведём в таблицу 6.9.

Таблица 6.9 – Выбор трансформаторов тока в нейтралях трансформаторов ТП (0,4 кВ)

Условия выбора	Место установки / трансформатор тока
	ТП1/ ТНШЛ-1000/5	ТП2/ ТНШЛ-1500/5	ТП3/ ТНШЛ-1500/5	ТП4/ ТНШЛ-1500/5
	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4
	1200>1083,82	1800>1734,10	1800>1734,10	1800>1734,10

Продолжение таблицы 6.9

Условия выбора	Место установки / трансформатор тока
	ТП5/ ТНШЛ-1500/5	ТП6/ ТНШЛ-1000/5	ТП7/ ТНШЛ-600/5	ТП8/ ТНШЛ-1000/5
	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4	0,66>0,4
	1800>1734,10	1200>1083,82	720>682,80	1200>1083,82

В качестве трансформатора тока земляной защиты на кабелях 10 кВ принят трансформатор тока ТЗЛМ-1 У3

Выбор трансформаторов напряжения.

Выбор трансформаторов напряжения производится:

1. По номинальному напряжению:

. (6.24)

2. По мощности нагрузки вторичной обмотки

, (6.25)

где – активная и реактивная мощности подключенных к трансформатору напряжения приборов. Они находятся как:

; (6.26)

. (6.27)

Выбор трансформаторов напряжения сведем в таблицу 6.10.

Класс точности всех трансформаторов напряжения принимаем 0,5S.

При выборе трансформаторов напряжения будем руководствоваться следующими соображениями: измерительные приборы вводов КСО питаются от общей шины напряжения 0,4 кВ как в аварийном, так и в рабочем режиме (т.е. каждый трансформатор напряжения должен обеспечивать нормальную работу всех измерительных приборов КСО).

Счетчик Гран-Электро СС-301 имеет нагрузку каждой цепи напряжения S=1,5 В·А и .

Вольтметр Э3080-М1 имеет нагрузку каждой цепи напряжения S=2,5 В·А и .

Таблица 6.10 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения на шинах

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фаз, В·А
		А	В	С
Вольтметр	Э3080-М1	3,75	2,5	3,75
Счётчик активной и реактивной энергии	Гран-Электро СС-301	1,5	1,5	1,5

Тогда мощность нагрузки вторичной обмотки:

.

Таблица 6.11 – Выбор трансформаторов напряжения для РП (КСО)

Условие выбора	ЗНОЛП-10 У3
,кВ	10=10
	75>12,70

Выберем контрольно – измерительные кабели от трансформатора напряжения до приборов на РП. Далее можно рассчитать ток в проводниках между трансформаторами напряжения и счётчиками э/э по формуле (6.18):

где – вторичное напряжение трансформатора напряжения,

_{По условию механической прочности минимальное сечение медного кабеля – 2,5 мм}²_{. Значит, выбираем контрольный кабель КВВГ-4х2,5-0,66 с допустимым током Iдоп = 38 A.}

Данный кабель выбираем и для остальных панелей.

Проверим выбранные кабели по потере напряжения. Для этого необходимо рассчитать максимально допустимое сопротивление кабеля, исходя из допустимой потери напряжения.

_{Допустимые потери напряжения для панелей:}

_{– вводных ΔU% = 0,20 %;}

_{– линейных ΔU% = 0,25 %;}

_{где ΔUдоп , В – допустимое значение потери напряжения в вольтах.}

_{При длине линии от ТН до вводной панели 7м удельное сопротивление должно быть не больше, чем:}

_{Для медного кабеля сечением 2,5 мм}² _{r0 =7,4 Ом/км.}

_{Следовательно, выбранные кабели удовлетворяют условию потере напряжения.}

Выбор автоматических выключателей:

Выберем автоматические выключатели, установленные за трансформаторами цеховых ТП. Выбор для однотрансформаторных ТП производим по условию:

, (6.27)

где – номинальный ток теплового расцепителя выключателя, А.

Выбор для двухтрансформаторных ТП производим по условию:

. (6.28)

При выборе данных выключателей следует отдавать предпочтение выключателям серии ВА 55 и ВА 75, так как они являются селективными с выдержкой времени при достижении тока срабатывания.

Приведём пример для выбора автоматических выключателей в ТП7:

Данная подстанция является двухтрансформаторной, следовательно для выбора автомата воспользуемся выражением (6.28):

Выключатели допускают регулировку номинального тока уставки максимального расцепителя (Iнр) тремя ступенями в пределах от номинального тока выключателя от Iном до 0,8·Iном или до 0,63·Iном.

Выбираем автомат ВА55-43 с I_ном=1000 А, I_нр=1000 > 910,40 А, - условие выполняется, поэтому номинальный ток теплового расцепителя выбираем равным I_нр=Iном =1000 А.

Аналогично производим выбор остальных автоматов, результаты расчёта сводим в таблицу 6.12.

Таблица 6.12 – Выбор автоматических выключателей на 0,4 кВ

№ ТП	Sт, кВ·А	Iрmax , А	Тип выключателя	Iном, А	Iнр, А
ТП1	2×1000	2020,73	ВА55-43	2500	2500
ТП2	2×1600	3233,16	ВА75-47	4000	4000
ТП3	1×1600	2312,14	ВА55-43	2500	2500
ТП4	1×1600	2312,14	ВА55-43	2500	2500
ТП5	1×1600	2312,14	ВА55-43	2500	2500
ТП6	1× 1000	1445,09	ВА55-43	1600	1600
ТП7	1× 630	910,41	ВА55-43	1000	1000
ТП8	2×1000	2020,73	ВА55-43	2500	2500

Номинальные токи секционных выключателей выбираются на ступень ниже номинальных токов вводных автоматов (таблица 6.13).

Таблица 6.13 – Выбор межсекционных автоматических выключателей на 0,4 кВ

№ ТП	Тип выключателя	Iном, А	Iнр, А
ТП1	ВА55-43	1600	1600
ТП2	ВА55-43	2500	2500
ТП8	ВА55-43	1600	1600

Выберем автоматические выключатели для защиты конденсаторных установок. Конденсаторные установки должны иметь защиту от токов КЗ, действующую на отключение без выдержки времени. Номинальный ток БНК определяется по формуле:

. (6.29)

Для БНК, установленном на ТП 1 типа АКУ-0,4-220-20У3 получаем:

.

Выключатели допускают регулировку номинального тока уставки максимального расцепителя (Iнр) тремя ступенями в пределах от номинального тока выключателя от Iном до 0,8·Iном или до 0,6·Iном.

Выбираем автомат ВА53-39 с I_ном=630 А , I_нр=630·0,63=396,90А.

Аналогично производим выбор автоматов для остальных БНК. В случае установки на один трансформатор нескольких БНК, считается их общая мощность и они подключаются через один автоматический выключатель. Результаты расчета сводим в таблицу 6.14.

Таблица 6.14 – Автоматические выключатели для БНК на один трансформатор

№ ТП	QБНК, квар	IНК, А	Тип выключателя	Iном, А	Iнр, А
ТП1	220	288,68	ВА53-39	630	397
ТП2	2х225	650,29	ВА53-41	1000	800
ТП3	2х225	650,29	ВА53-41	1000	800
ТП4	300	433,53	ВА53-39	630	504
ТП5	300	433,53	ВА53-39	630	504
ТП6	375	541,91	ВА53-39	630	630
ТП7	100	144,51	ВА53-39	160	160
ТП8	2х350	1011,56	ВА55-43	1250	1250