Комплектная трансформаторная подстанция. Расчет и выбор компонентов КТП

Трансформаторы тока отличаются от силовых трансформаторов следующими особенностями: работают в условиях близких к короткому замыканию (амперметр является нагрузкой измерительной обмотки ТА); ток во вторичной цепи не зависит от значения и характера нагрузки (источник тока), а определяется значением и характером изменения первичного тока. В противоположность этому в силовых трансформаторах первичный ток определяется мощностью, потребляемой во вторичной цепи.

Рис.3

В общем случае ТА можно представить в виде двух обмоток первичной N1 и вторичной N2, размещенных на одном магнитопроводе из трансформаторной стали (рис. 3). Принцип действия ТА основан на явлении электромагнитной индукции (закон Ленца).

РА1...РАЗ амперметры

Амперметры для измерения электрического тока устанавливают на всех трансформаторах и линиях, питающих приемники электроэнергии или их группы. Амперметры устанавливают в одной фазе. Три амперметра предусматривают только в тех цепях, где возможна несимметрия нагрузки фаз приемников (освещение, сварочные посты, конденсаторные батареи). Амперметры включают непосредственно в сеть или через трансформаторы тока.

SA1 переключатель (рубильник)

Переключатель (рубильник) - предназначен для ручного включения и отключения цепей с постоянным или переменным напряжением. В данном случае применяется трехполюсный переключатель с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой. Включение и отключение линии уличного освещения осуществляется вручную выключателем SA1.

3. Определение номинальных токов двигательной нагрузки и нагрузки уличного освещения

а) Номинальный ток двигателя:

;

где: Pном – номинальная мощность двигателя;

Uном.л – номинальное линейное напряжение на обмотке статора;

η – к.п.д. при номинальном моменте на валу двигателя.

,

.

б) Номинальный ток линии освещения:

.

где: Pном.осв – суммарная номинальная мощность линии освещения.

сosφ = 1 – для осветительной нагрузки.

4. Определение суммарной мощности комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

Полная суммарная мощность КТП SКТП равна сумме полных мощностей отходящих фидеров:

,

.

Округлим суммарную мощность трансформатора до стандартной SТ=160кВ∙А.

Выбор КТП

Номинальное вторичное напряжение силового трансформатора должно соответствовать номинальному напряжению нагрузки. Мощность силового трансформатора ST должна быть не менее суммарной мощности нагрузки, т.е. ST > SКТП. Из таблицы 1 выбираем КТП.

Таблица 1.

КТП 160 – 10/0,4; где: 160 кВА – номинальная мощность;

10 кВ – входное напряжение;

0,4 кВ – выходное напряжение.

5. Выбор силового трансформатора КТП. Расчёт параметров трансформатора: номинальные токи и токи КЗ первичной и вторичной обмоток, сопротивления

Силовые трансформаторы являются основной составляющей всех понижающих подстанций.

Существует шесть уровней систем электроснабжения, в которых применяются подстанции в зависимости от назначения номиналов напряжений.

Для электроснабжения потребителей напряжением до 1 кВ (220 В, 380 В, 500 В, 600 В) создают трансформаторные подстанции с высшим напряжением на 6,10 кВ.

В большинстве случаев для КТП применяют масляные трансформаторы, т.к. сухие или элегазовые (SF6) в 2 - 2,5 раза дороже масляных. Таким образом, выбираем масляные трансформаторы по следующим критериям:

·                   Мощность трансформатора должна быть больше или равной суммарной мощности нагрузки (как правило, равна мощности КТП).

·                   По номинальному вторичному напряжению, равному номинальному линейному напряжению нагрузки.

·                   Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора должен быть больше суммы токов всех трех линий нагрузки.

Из таблицы 2 выбираем:

ТМ-160/10, где: S = 160 кВА;

Uк =4,5 %;

Р х =0,565 кВт;

Р к = 2,365 кВт.

Таблица 2.

Расчет параметров силового трансформатора

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяется по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

где: Sтр – полная мощность трансформатора в кВА.

Полное сопротивление трансформатора вычисляется по формуле:

где: UK - напряжение короткого замыкания (КЗ) трансформатора в процентах (определяется по мощности силового трансформатора, см. табл. 2). Активное сопротивление обмоток трансформатора:

где: Рк - активные потери в обмотках трансформатора на три фазы в Вт (см. табл. 2). Реактивное сопротивление обмоток:

Определим ток трехфазного КЗ на зажимах трансформатора:

6. Рассчитать и выбрать соединительные кабели низкого напряжения отходящих линий КТП. Определить их сопротивления

Назначение и конструкции кабелей.

Существует несколько групп кабельных изделий, которые делятся по назначению:

-неизолированные провода;

-силовые кабели;

-кабели связи;

-контрольные кабели;

-кабели управления;

-монтажные провода;

-установочные провода;

-обмоточные провода;

-радиочастотные кабели.

Силовые кабели предназначены для передачи распределения электрической энергии. Кабели выпускаются, с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами с изоляцией из бумажных лент, пропитанных маслом или специальным составом, а также с изоляцией из полихлорвинила хлоридного пластиката, полиэтилена, резины.

Диапазон переменного напряжения силовых кабелей от 660 В до 500 кВ.

При проектировании электротехнических устройств, кабель, прежде всего, выбирается по допустимому напряжению. Кабель напряжением от 1 до 35 кВ состоит из (Рис. 4):

Рис.4

Проводящие жилы кабеля 1 выполняются из нескольких скрученных вместе медных или алюминиевых проволок. Чтобы обеспечить достаточную гибкость кабеля, который наматывается на барабан для транспортировки, каждая токопроводящая жила кабеля обматывается лентами из кабельной бумаги. Это и есть фазная изоляция 2.

Все три фазы с их изоляциями скручиваются вместе. В промежутке между фазами для получения общей круглой формы кабеля помещается междуфазное заполнение 8 из скрученного бумажного жгута. Сверху скрученных фаз наматывается общая бумажная поясная изоляция 3. Затем кабель подвергается вакуумной сушки и пропитки горячим маслоканифольным составом, чтобы улучшить изоляционные свойства бумажной изоляции.

Пропитанный кабель покрывается свинцовой или алюминиевой оболочкой 4 которая надежно защищает изоляцию от увлажнения и окисления воздухом, но не защищает от механических повреждений.

Поэтому кабель покрывается бронёй 6, которая состоит из стальных лент или проволоки. Под бронёй наносится подушка 5 из грубой кабельной пряжи (конопляная пенька) которая создает мягкую прокладку, чтобы броня не врезалась в оболочку 4. Поверх брони 6 наносится второй слой кабельной пряжи, которая пропитывается битумным составом, чтобы защитить стальную броню от коррозии (защитный покров 7).

Кабели с изоляцией, из бумажных лент, пропитанных маслоканифольным составом, изготавливаются по ГОСТ 1840 — 73.

Кабели с пластмассовой изоляцией изготавливаются на напряжение 0,66 — 6 кВ по ГОСТ 16442 — 80.      Конструкция кабеля с пластмассовой изоляцией представлена на рис.5.

1 – токопроводящая жила.

2 – изоляция.

3 – заполнение.

4 – обмотка прорезиненной

лентой.

5 – оболочка.

6 – броня.

7 – защитные покровы.

Рис. 5.

Кабель низкого напряжения выбирается по номинальному напряжению, номинальному току нагрузки и току термической стойкости. Выбор производим по справочнику правил устройства электроустановок.

Выберем кабель для отходящих линий КТП с алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией и оболочкой по допустимому длительному току.

Определим длительно допустимый ток кабелей, учитывая то, что он должен быть на 20% больше тока номинального:

Iном.доп.осв. = Iном.осв. 1,2 = 44,737  1,2 = 53,684 А;

Iном.доп..дв1 = Iном.дв1 1,2 = 83,049. 1,2 = 99,659 А;

Iном.доп..дв2 = Iном.дв2  1,2 = 59,582.  1,2 = 71,498 А.

Таблица 3.

Из таблицы 3 выбираем сечение токопроводящей жилы, выполненной из Cu: для линии освещения выбираем марку кабеля АВВГ фазное сечение – 10 мм2, нулевое сечение — 6 мм2; для двигательной нагрузки 1 марку кабеля АВВГ: фазное сечение - 35 мм2,нулевое сечение — 16 мм2;для двигательной нагрузки 2 марку кабеля АВВГ: фазное сечение - 16 мм2 , нулевое — 10 мм2 .

Из таблицы 4 выбираем удельные сопротивления для осветительной и двигательной нагрузки.

Таблица 4. Удельное сопротивление прямой последовательности кабелей с алюминиевыми и медными жилами при t=65°C.

Замечание: для кабелей с медными жилами приведенные в табл.6 значения активного сопротивления следует rуд уменьшить в 1,7 раза.

Сопротивление кабеля: Rк=Rуд lк, Xк=Xуд lк,

где: lк - длина соединительного кабеля, м.

Полное сопротивление определяется как:

где: Хс - приведенное индуктивное сопротивление энергосистемы,

Rпк - переходное сопротивление контактов в местах соединения

(принимаем равным 15мОм). Активным сопротивлением

системы пренебрегаем.

Хс / Хт=0,1 ,

тогда;

ХС=ХТ  0,1=0,038  0,1=0,0038 Ом.

Линия освещения:

гуд = 2,26 / 1,7 = 1,33 мОм/м;

худ = 0,088 мОм/м.

Xк.осв= Xуд  lк = 0,088  60 = 5,28 мОм;

Rк.осв = Rуд  lк = 1,33  60 = 80 мОм;

;

Первая линия:

гуд = 0,65 / 1,7 = 0,38 мОм/м;

худ = 0,068 мОм/м.

Хк.дв1 = Худ  lк = 0,068  90 = 6,12 мОм;

Rк.дв1 = Rуд  lк= 0,38  90 = 34,2 мОм;

;

.

Вторая линия:

гуд = 1,41 / 1,7 = 0,83 мОм/м;

худ = 0,084 мОм/м.

Хк.дв2 = Худ  lк = 0,084  80 = 6,72 мОм;

Rк.дв2 = Rуд  lк = 1,41  80 = 66 мОм;

;

7. Определить токи КЗ, ударный ток. Проверить условие нормального пуска двигателя. Определение токов короткого замыкания (КЗ)

В месте установки двигателя ток трехфазного КЗ находится как:

Ток однофазного КЗ в том же месте:

где: r0 и х0 - соответственно активное и индуктивное сопротивления

нулевой последовательности, Ом;

r1 и х1 - соответственно активное и индуктивное сопротивления цепи, Ом. Их значения приведены в таблице 5.

Таблица 5. Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 6(10)/0,4 кВ.

Страницы: 1, 2, 3