Выбор оборудования трансформаторной подстанции по режиму короткого замыкания

Производим выбор электрооборудования со стороны 10 кВ. Выбор аппаратов, шин и изоляторов производим по номинальным данным I_н и U_н. Аппараты 10 кВ проверяем по режиму К.З. в точке К-1, а на стороне 0,4 кВ в точке К-2.

1) Выбор шин.

Выбираем алюминиевые шины ___________________________

S=_____мм² ;  I_доп=____А

Выбранные шины проверяем на динамическую устойчивость по формуле: [1, с.84]

σ_расч= ,                           (27)

где σ – динамическая устойчивость, кг/см³ (Мпа);

ℓ - расстояние между опорными изоляторами шинной конструкции (по ПУ Э), см;

а – расстояние между осями смежных фаз, см;

W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³. Определяется по формуле:

W= ,                                                                                           (28)

 где b – толщина шины, см;

   h – ширина шины, см.

W=  

σ_расч=

Шины механически прочны, если выполняется условие

σ_расч  σ_доп,                                                                                                (29)

где σ_доп – допустимое механическое напряжение в материале шин.

По справочным данным для алюминиевых шин σ_доп= _____кг/см³

Условие выполняется.

Проверяем шины на термическую устойчивость.

Находим минимальное сечение шинопровода по термической стойкости по формуле: [1, с.86]

S_min= , мм² ,                                                                             (30)

где I_∞ - установившийся ток, кА;

t_пр – приведенное время К.З.(из справочника), сек;

С – термический коэффициент.

Находим t_пр из графика ( по величинам t, β^II)

β^II= =1,

где β – отношение начального сверхпереходного тока к установившемуся в месте К.З.

Определяем время действия К.З. по формуле:

t= t_з +t_в ,                                                                                                      (31)

где t_з – время действия защиты, сек;

t_в – время действия выключающей аппаратуры, сек.

t=

По формуле (30) находим минимальное сечение:

S_min=

S_min<S , мм² ,                                                                                     (32)

Шины термически устойчивы, подходят.

2) Выбор изоляторов.

Изоляторы выбираем по номинальному напряжению U_н=10 кВ.

Изолятор типа______________, F_разр=  кг*с

Проверяем на механическую нагрузку разрыва по формуле: [1, с.84]

F_расч=1,76* , кг*с                                                           (33)

где F_расч – расчетное усилие на головку изолятора.

F_расч=

Изоляторы проверяем на разрушающее воздействие от ударного тока К.З. по формуле

F_расч ,                                                                                   (34)

где 0,6 – коэффициент запаса,

F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, кг*с.

Изоляторы подходят.

3) Выбор предохранителей.

Предохранители выбираем по конструктивному выполнению, номинальному напряжению и предельно отключаемому току.

Выбираем предохранитель ______________

U_н=10 кВ;  I_н=

Проверяем выбранный предохранитель по предельно отключаемому току

I_{пр.откл} I_кз , кА                                                                                   (35)

где I_{пр.откл} – наибольший ток отключаемого предохранителя по каталогу для данного типа предохранителей.

I_{пр.откл} =

Предохранители подходят.

4) Выбор выключателей нагрузки.

Выбираю выключатель нагрузки _____________

По номинальному напряжению U_н=10 кВ I_н=   A,

по амплитудному значению предельно сквозного тока I_ампл=   кA,

по току термической стойкости I_t=   кA

Проверяем по току отключения

I_откл I_кз ,                                                                                               (36)

Условие выполняется.

Проверяем на динамическую устойчивость

I_ампл i_уд,                                                                                               (37)

Выключатель нагрузки динамически устойчив.

Проверяем на термическую устойчивость

 , кА²*с                                                                    (38)

где t – время, в течении которого допускается заводом изготовителем действия тока I_t.

    >

Выключатель нагрузки термически устойчив.

5) Выбор трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбираю по номинальному напряжению, номинальному току, роду установки и классу точности.

Выбираю трансформатор_________________________

U_н=кВ, I_н1=  А, I_н2=  А

S_н2=   ВА, К_t=____, К_д=____

К_t и К_д – допустимая кратность термической и динамической стойкости.

Проверяю трансформатор тока по нагрузке вторичной цепи

S_н2 S_расч ,   ВА                                                                               (39)

где S_н2 - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной стороны трансформатора тока, ВА;

S_расч – расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном (рабочем) режиме, ВА.

Расчетная нагрузка во вторичной цепи определяется по формуле: [1, с.90]

S_расч2=S_пр+ *(r_пр+r_к), ВА                                                                (40)

где I_н2 – номинальный ток вторичной обмотки, А;

S_пр – мощность подключаемых приборов, ВА;

r_пр – сопротивление соединительных проводов (r_пр=0,06), Ом;

r_к – сопротивление контактов (r_к=0,1), Ом.

S_расч2=

Трансформаторы тока подходят по нагрузке по вторичной цепи.

Проверяем на термическую устойчивость по формуле:

К_{t  ,}                                                                                                                                          (41)

I_н – из технических данных,   I_∞=I_кз  на низкой стороне

Условие выполняется.

Проверяем на динамическую устойчивость, должна удовлетворять условию

К_д ,                                                                                       (42)

Условие выполняется. Трансформатор тока подходит.

6) Выбор автоматов.

Выбор автоматических выключателей, установленных в шкафах ввода низкого напряжения, осуществляется по номинальному току и напряжению, по роду установки.

Выбираем автоматические выключатели типа______________

I_н=    А , I_ампл=   А, U_н=____В

Проверяем на динамическую устойчивость

I_ампл i_уд

Условие выполняется.

Проверяем на термическую устойчивость

I_t² * t  I_∞² * t_пр

Автомат подходит.