Струмоведучих частин

4.1. За заданою розрахунковою схемою робимо розрахунок робочих струмів

А)

Б)

Рисунок 4 – Розрахункова схема для розрахунку робочих струмів:

А) транзитної підстанції

Б) опорної підстанції

4.2. Робимо розрахунок робочих струмів

Таблиця 14

Найменування приєднання	Формула для розрахунку робочих струмів	Значення Ір
Робочий струм уводу 110 кВ, А		Ір1=
Робочий струм перемички, А		Ір2=
Струм обмотки високої напруги силового трансформатора, А		Ір3=
Струм уводу 27, 5 кВ, А		Ір4=
Струм збірних шин 27, 5 кВ, А /пст. Постійного струму/		Ір5=

Струм уводу 10 кВ, А /пст. постійного струму/		Ір4=
Струм збірних шин 10 кВ, А /пст постійного струму/		Ір5=
Струм уводу 10 або 35 кВ, районних споживачів для вибору вимірювальних трансформаторів, А		Ір5=
Струм уводу 10 або 35 кВ, районних споживачів для вибору струмоведучих частин і решти обладнання, А		Ір7=
Струм уводу 10 або 35 кВ, районних споживачів, А		Ір7=
Струм фідерів районних споживачів		Ір8=
Струм первинної обмотки перетворюючого трансформатора, А		Ір1Т=
Струм вторинної обмотки перетворюючого трансформатора, А (мостова схема)		Ір2Т=
Струм вторинної обмотки перетворюючого трансформатора, А (“дві зворотні зірки”)		Ір2Т=
Струм головної плюсової шини РП-3, 3 кВ тягової п/ст. постійного струму, А	Ір9=N× Іdn× Крн	Ір9=
Струм запасної шини тягової п/ст., А	Ір10=Іmax фід	Ір10=
Струм мінусової шини тягової п/ст. постійного струму, А	Ір11=N× Іdn× Крн	Ір11=
Струм первинної обмотки ТСН (ТВП), А		Ір12=
Струм фідера ДПР, А		Ір13=

5. Вибір струмоведучих частин та високовольтного обладнання

5.1. Вибір струмоведучих частин

5.1.1 Обираємо гнучку ошиновку. Для РП-27, 5 кВ і вище застосовують гнучкі шини, виконані проводами АС.

Таблиця 15

Найменування приєднання	Максимальни-й робочий струм, А	Марка струмоведучи-х частин та площа поперечного перерізу q, мм2	Допущений струм, вибраного перерізу, А	Умови вибору
Увід 110 кВ
ОМВ110 кВ
ШЗВ (СМВ) 110 кВ
Увід 110 кВ до перемички
Перемичка РУ 110 кВ
Обмотка високої напруги силового тр-ра.
Увід 27, 5 кВ
ТВП (підстанція змінного струму)
Збірні шини 27, 5 кВ
ДРП
Увід 35 кВ
Фідер контактної мережі та запасний МВ (підстанція змінного струму)
Збірні шини 35 кВ
Фідера районних споживачів 35 кВ

В таблиці 15 прийняті наступні позначення:

- обраний переріз, мм²;

- мінімальний допустимий переріз струмоведучих частин за умовою її термічної стійкості, мм²;

- тепловий імпульс струму короткого замикання для відповідної характерної точки підстанції, кА²с;

- коефіцієнт, відповідаючий максимальній температурі нагріву, який приймається для мідних шин і кабелів 165, для алюмінієвих – 90 АС^1/2 мм²;

- тривалий допустимий струм для вибраного перерізу;

- максимальний робочий струм збірних шин, А;

Е₀ - максимальне значення початкової критичної напруженості електричного поля, при якому виникає розряд у вигляді корони, кВ/см;

Е - напруженість електричного поля біля поверхні дроту, кВ/см.

5.1.2 Обираємо жорстку ошиновку

В закритих РП збірні шини виконуються жорсткими алюмінієвими шинами.

Таблиця 16

Найменування приєднання	Марка струмоведучих частин і площа поперечного перерізу, мм2	Умови вибору
Увід 110 кВ
Збірні шини 110 кВ
Фідера районних споживачів 10 кВ
Первинна обмотка перетворюючого трансформатора
Вторинна обмотка перетворюючого трансформатора
Головна позитивна та мінусова шина
Запасна шина
ТВП
Фідера контактної мережі
Повздовжнє електропостачання 110 кВ

В таблиці 16 прийняті наступні позначення:

- найбільші розрахункові механічні напруги в матеріалі шин при к.з., МПа;

- допустимі механічні напруги, МПА (для шин марки АДО =40 МПа; для шин марки АДЗ1Т =75 МПа);

- відстань між сусідніми опорними ізоляторами (для КУ-10; КУ-10М- =1м);

- відстань між осями шин сусідніх фаз, м (для КУ-10; КУ-10М-а=1м);

- ударний струм трифазного к.з., кА;

- момент опору шин відносно осі, перпендикулярної дії зусилля, мм³;

- товщина і ширина шини, мм.

Інші позначення аналогічні таблиці 15.

5.2. Вибір ізоляторів

Для монтажу гнучкої ошиновки застосовуються підвісні ізолятори, зібрані в гірлянди, причому натяжні гірлянди мають на один ізолятор більше. Вибір ізоляторів здійснюється за додатком. Для монтажу жорсткої ошиновки 6-10кВ застосовуються опорні та прохідні ізолятори.

1) Обираємо опорні ізолятори

Таблиця 17

Найменування приєднання	Тип ізолятора	Умови вибору
Увід 10 кВ
Збірні шини 10кВ
Фідера районних споживачів 10кВ та ФПЕ
Первинна обмотка перетворюючого трансформатора
Вторинна обмотка перетворюючого трансформатора
Головна позитивна та мінусова шини
Запасна шина
ТВП
Фідера контактної мережі

В таблиці 17 прийняті наступні позначення:

- номінальна напруга ізолятора, кВ;

- робоча напруга РП, кВ;

- сила, діюча на ізолятор при короткому замиканні, Н;

L – відстань між сусідніми опорними ізоляторами;

а – відстань між осями шин сусідніх фаз, м;

і_у – ударний струм трифазного к.з., кА;

- руйнівне навантаження на вигин ізолятора, за додатком, Н.

2) Обираємо прохідні ізолятори

Таблиця 18

Найменування приєднання	Тип ізолятора	Умови вибору
Увід 10 кВ

В таблиці 18 прийняті наступні позначення:

U_н – номінальна напруга ізолятора, кВ;

U_раб– робоча напруга РП, кВ ;

Таблиця 20

Найменування приєднання	Тип вимикача	Тип провода	Співвідношення паспортних і розрахункових даних
Увід 110 кВ
Перемичка 110 кВ
Обмотка в/н силового трансформатора
Обхідний МВ
Увід 27, 5 кВ
Увід 10 кВ /пст постійного струму/
Фідер КМ запасний МВ 27, 5 кВ
Увід 10 або 35 кВ районних споживачів
Первинна обмотка перетворюючого трансформатора
ТВП
Фідер ДПР
Фідера районних споживачів 10 і 35 кВ
Фідера повздовжнього електропостачання 10 кВ
ШЗВ 110 кВ
СМВ 10 кВ /пст постійного струму/

В таблиці 20 прийняті наступні позначення:

- номінальна напруга, кВ;

- номінальний струм вимикача, А;

- робоча напруга РП, кВ;

- максимальний робочий струм приєднання, де розміщують вимикач, А;

- номінальний струм відключення вимикача, кА;

- періодичний струм короткого замикання, який потрібно вимикати вимикачу за розрахунком, кА;

- найбільший пік крізного струму к.з. (струм електродинамічної стійкості);

- ударний струм короткого замикання за розрахунком, кА;

І_т - струм термічної стійкості, кА;

- час протікання струму термічної стійкості, с;

- тепловий імпульс струму короткого замикання за розрахунком, кА²с.

5.3. Вибір роз’єднувачів

Таблиця 21

Найменування приєднання	Тип апарата	Тип проводу	Співвідношення паспортних і розрахункових даних
Увід 110 кВ
СМВ 110 кВ
Обхідний МВ 110 кВ
Робоча перемичка 110 кВ
Ремонтна перемичка 110 кВ
Обмотка вищої напруги силового трансформатора
Увід 27, 5 кВ
Шини РУ 27, 5 кВ
Увід 10 кВ /пст постійного струму/
Увід 10 або 35 кВ районних споживачів
Районні споживачі 35 кВ
Фідер контактної мережі і запасний МВ
ТВП
Фідер ДПР
Трансформатор напруги

5.4. Вибір швидкодіючих вимикачів постійного струму

Таблиця 22

Найменування приєднання	Тип апарата	Співвідношення паспортних і розрахункових даних
, кВ	, А	, кА
Ланцюг випрямляча
Ланцюг фідерів контактної мережі

В таблиці 22 прийняті наступні позначення:

і U_раб. -номінальна напруга вимикача і робоча напруга на шинах, кВ

і - номінальний струм вимикача і максимальний струм фідера контактноїмережі, кА

- сталий максимальний струм к.з. на шинах 3, 3 кВ, кА

К –коефіцієнт, враховуючий струмообмежуючий ефект вимикача, так як струм к.з. відключається раніше, ніж він досягає сталого значення, дорівнює 0, 6-0, 7.

1) Вибір установок швидкодіючих вимикачів постійного струму.

На дільницях з інтенсивним рухом поїздів рекомендується обирати уставку виходячи з умов:

+100< < 1.05 ,

де:

- максимальний робочий струм фідера, контактної мережі, А /приймається із завдання на проектування/;

- мінімальний струм к.з. в кінці зони захисту, А /приймається із завдання на проектування/.

Якщо - визначена для випадку к.з. біля сусідньої підстанції за зазначеними вище умовами уставки не може бути обрана, потрібно передбачити постійне секціонування між підстанціями і перевірити можливість вибору уставки, визнавши при к.з. біля посту.

2) Вибір роз’єднувачів для РП-3, 3 кВ.

Таблиця 23

Найменування приєднання	Тип апарата	Тип привода	Співвідношення паспортних і розрахункових параметрів
Увід РП-3, 3 кВ	РВРЗ-1-10/4000	ПР-ЗУЗ ПЧ-50УЗ
Головна позитивна шина	РВРЗ-1-10/4000	ПР-ЗУЗ ПЧ-50УЗ
Фідер контактної мережі
Шинний	РВРЗ-1-10/4000	ПР-ЗУЗ ПЧ-50УЗ
Запасний	РВР-10/4000	ПЧ-50У3
Лінійний	РС-3000	УМП-ІІ
Запасна шина	РВРЗ-2-10/4000	ПР-ЗУ3 ПЧ-50У3
Запасний швидкодіючий вимикач	РВРЗ-1-10/4000	ПР-ЗУ3 ПЧ-50У3

В таблиці 23 прийняті наступні позначення:

- максимальний робочий струм приєднання, де розміщують трансформатор струму, кА;

І_g - Струм електродинамічної стійкості, кА;

І_т - струм термічної стійкості, кА;

- ударний струм к.з. в місці встановлення трансформатора струму за розрахунками, кА²× с;

t_т - час термічної стійкості, с;

- тепловий імпульс струму к.з. в місці встановлення трансформатора струму за розрахунком, кА²с.

5.6. Вибір трансформаторів струму

Таблиця 24

Найменування приєднання	Тип трансформатора	Співвідношення паспортних і розрахункових параметрів	Стійкість	Перевірка на стійкість
термічна	динамічна
					, кА
Увід 110 кВ
Робоча перемичка 110 кВ
Обмотка в/н силового трансформатора
Увід 27, 5 кВ
Увід 10 кВ /пст постійного струму/
Увід 10 або 35 кВ районних споживачів
Первинна обмотка перетворюючого трансформатора
ТСН (ТВП)
Фідер ДПР
Районні споживачі 10 або 35 кВ
СМВ 110 кВ
СМВ 10 кВ /пст постійного струму/
СМВ 10 або 35 кВ районних споживачів
Фідер КМ та запасний, МВ, 27, 5 кВ
Обхідний МВ
ФПЕ 10 кВ

В таблиці 24 прийняті наступні позначення:

І_{р мах} - максимальний робочий струм приєднання, де встановлюють ТТ, А;

І_Д - струм електродинамічної стійкості, кА;

І_Т - струм термічної стійкості;

і_у - ударний струм к.з. в місці встановлення ТТ, кА;

t_T - час термічної стійкості, с;

В_к - тепловий імпульс струму к.з. в місці встановлення ТТ за розрахунком, кА²с.

5.7. Вибір трансформаторів напруги

Таблиця 25

Найменування приєднання	Тип трансформатора напруги

5.7. Перевірка обраних трансформаторів струму по класу точності

1) Перевірка по класу точності здійснюється за умовою:

Z_2н³ Z₂ (3)

де:

Z_2н – номінальне допустиме навантаження перевіряємої обмотки ТТ у вибраному класі точності за додатком, Ом;

Z₂ – вторинне навантаження, приєднане до перевіряємої обмотки ТТ за розрахунком, Ом.

Z₂=Z_пр+å Z_прил+Z_конт., (4)

де:

Z_пр – опір приєднуючих проводів;

å Z_прил – опір котушок усіх послідовно увімкнених приладів, Ом;

Z_конт – опір перехідних контактів прийнятий 0, 05 Ом при двох-трьох приладах та 0, 1 Ом при більшій кількості приладів.

, (5)

де:

r - питомий опір матеріала провода; провода контрольних кабелів з мідними жилами;

r=1, 75× 10^-6 Ом× м

застосовують у вторинних ланцюгах підстанції з U=220 кВ та більше, в інших випадках використовують провода і кабелі з алюмінієвими жилами

r=2, 83× 10^-8 Ом× м

L_розр – розрахункова довжина з’єднуючого провода залежить від схеми з’єднання ТТ з приборами, м;

q_пр – переріз з’єднуючих проводів, мм².

2) Трансформатори струму типу ТЛМ-10УЗ-0, 5/10р на вводах в РП 10кВ

а) Обмотка класу точності “0, 5”

Z₂=0, 049+0, 22+0, 05=0, 319 Ом;

Z₂=0, 319< Z_2н=0, 4 Ом.

б) Обмотка класу точності “10р”

Z₂=0, 018+0, 3+0, 05=0, 53 Ом;

Z₂=0, 53< Z_2н=0, 6 Ом.

3) Трансформатори струму типу ТЛМ-10УЗ-0, 5/10р на фідерах районних споживачів (рисунок 4)

а) Обмотка класу точності “0, 5”

Z₂=0, 06+0, 22+0, 05=0, 33 Ом;

Z₂=0, 33< Z_2н=0, 4 Ом.

б) Обмотка класу точності “10р”

Z₂=0, 36+0, 08+0, 1=0, 54 Ом;

Z₂=0, 54< Z_2н=0, 6 Ом.

4) Трансформатор струму типу ТЛМ-10УЗ-0, 5/10р на приєднанні ТВП (рисунок 5)

а) Обмотка класу точності “0, 5”

Z₂=0, 36+0, 04+0, 05=0, 45 Ом;

Z₂=0, 45< Z_2н=0, 6 Ом.

5) Трансформатори струму типу ТЛМ-10УЗ-0, 5/10р на приєднанні перетворюючого трансформатора (рисунок 5)

а) Обмотка класу точності “0, 5”

Z₂=0, 06+0, 22+0, 05=0, 33 Ом;

Z₂=0, 33< Z_2н=0, 4 Ом.

б) Обмотка класу точності “10р”

Z₂=0, 36+0, 04+0, 05=0, 45 Ом;

Z₂=0, 45< Z_2н=0, 6 Ом.

6) Трансформатори струму типу ТФЗМ35Б-1У1-0, 5/10р₁/10р₂ на вводах в РП-35 кВ

а) Обмотка класу точності “0, 5”

Z₂=0, 66+0, 22+0, 05=0, 93 Ом;

Z₂=0, 93< Z_2н=1, 2 Ом.

б) Обмотка класу точності “10р”

Z₂=0, 66+0, 3+0, 05=1, 01 Ом;

Z₂=1, 01< Z_2н=1, 2 Ом.

5.8. Вибір трансформаторів напруги

Вибираються за місцем розташування, номінальною напругою

U_н> U_р

Перевіряються на відповідність класу точності

S_2н> S_2,

де:

S_2н – номінальна потужність вторинної обмотки трансформатора напруги в даному класі точності, ВА;

S₂ – потужність споживаюча обмотками приладів та реле, ВА.

Таблиця 26

Найменування приєднання	Тип трансформатора напруги	, кВ

1) Перевірка обраних трансформаторів напруги по класу точності