Проектирование подстанции 110/6 кВ с решением задачи координации изоляции

Выбор аппаратов и проводников

Определение расчетных условий для выбора аппаратов и проводников по продолжительным режимам работы.

- на стороне 110 кВ

 А

где - следуйщая мощность СТ или АТ по шкале ГОСТа.

 А

- на стороне 6 кВ

 А

 А

Выбор высоковольтных выключателей (ВВ) и разъединителей (РЗ) на всех напряжениях

а стороне ВН 110 кВ СТ:

Расчетные токи продолжительного режима в цепи 110 кВ Т:

Iнорм.= 54,6 А

Imax= 113,4 А

Расчетные токи КЗ на шинах 110 кВ:

Iп0= 4,7 iуд=10,7

Iпτ= 4,7 iaτ=1,13

Тепловой импульс на шинах 110 кВ:

4,7*4,7(0,155+0,02)=3,87 кА2 сек

0,1+0,055

Выбираем по [12] высоковольтный выключатель для наружной установки типа ВГУ-110-40У1

Привод высоковольтного выключателя: откл – пневматическое вкл - пружинное

Выбираем по [12] разъединитель для наружной установки типа РНДЗ-1-110/1250Т1

Привод разъединителя ПРН-110У1

Сравнение расчетных и каталожных данных.

Таблица 2.4

На стороне НН 6 кВ СТ:

Расчетные токи продолжительного режима в цепи 6 кВ Т:

Iнорм.=1000 А

Imax=2076,9 А

Расчетные токи КЗ на шинах 6 кВ:

Iп0=11,47 кА iуд=25,3 кА

Iпτ=11,47 кА iaτ=4,7 кА

Тепловой импульс на шинах 6 кВ:

11,47*11,47(0,125+0,02)=19,076 кА2 сек

0,17+0,025

Выбираем по [1] высоковольтный выключатель для внутренней установки типа ВБЭ-10(6)-31,5(40)

Привод высоковольтного выключателя электромагнитный.

Сравнение расчетных и каталожных данных.

Таблица 2.5

Выбор проводников в основных цепях ПС

На напряжения 110 кВ выбираем гибкие сталеалюминевые провода; на напряжение 6 кВ – жесткие алюминиевые шины.

В цепях отходящих линий 6 кВ – силовые кабели. Для крепления шин на 6 кВ выбираем опорные изоляторы.

Выбор сборных шин и токоведущих частей на U 110 кВ в цепи

Таблица.2.6

Выбор сборных шин и ошиновки на ПС

Сборные шины 6,6 кВ и токоведущие части СШ 6,6.

Таблица.2.7

Выбор изоляторов

 Выбор опорных и проходных изоляторов внутренней установки для крепления жестких сборных шин 6 кВ.

Выбираем опорный изолятор ИО-10-3,75У3 на напряжение 6кВ с минимальной разрушающей силой на изгиб Fразр=3750кН, высота изоляторов Hиз=120 мм. Проверяем изолятор на механическую прочность. Максимальная сила, действующая на изгиб:

 где принято расстояние между фазами а=0,5 м, пролет между изоляторами l=2 м.

Поправка на высоту шины:

 где b – ширина для полосовых шин

Таким образом, изолятор ИО-10-3,75У3 проходит по механической прочности.

3. Выбор электрооборудования подстанции

3.1 Устройство и принцип действия воздушного выключателя типа ВВБ-110 кВ

Iном.=2000 А, Iоткл. =31,5 кА,

Сопротивление контура полюса = не более 80 мкОм,

Сопротивления одного элемента = 100 Ом.

Характеристики выключателя, снятые при номинальном, минимальном и максимальном рабочих давлениях при простых операциях и сложных циклах, должны соответствовать данным завода изготовителя. Количество операций и сложных циклов, выполняемых каждым выключателем, устанавливается согласно табл.3.1.1.

Таблица 3.1.1 - Условия и число опробований выключателей при наладке

Устройство и принцип действия воздухонаполненного выключателя типа ВВБ-110 (выключатель воздушный баковый для номинального напряжения 110 кВ) научно-производственного объединения (НПО) «Электроаппарат»). Выключатель рассчитан на давление воздуха 2 МПа. Гасительное устройство с двумя разрывами заключено в стальной бачок, изолированный от земли с помощью колонны фарфоровых изоляторов. Объем бачка рассчитан на две операции отключения. Расход воздуха пополняется из ресивера и общестанционной магистрали сжатого воздуха по изолирующему воздуховоду. Давление в бачке поддерживается близким к номинальному. В бачок встроены вводы 6 из эпоксидной смолы, наружные части которых защищены фарфоровыми покрышками. Неподвижные контакты укреплены на вводах, а подвижные в виде ножей на металлической траверсе, которая, в свою очередь, жестко связана со штоком. Неподвижные контакты со встроенными контактными ламелями находятся внутри металлических сопл, направляющих воздух в процессе отключения к выхлопному клапану (его также называют дутьевым клапаном). Контактная траверса и тарелка выхлопного клапана приводятся в движение поршневыми устройствами, действие которых согласовано. Клапаны управления поршневыми устройствами расположены внизу и находятся под потенциалом земли. Основные разрывы дугогасительного устройства шунтированы резисторами с вспомогательными контактами для отключения сопровождающего тока. Резисторы укреплены в бачке на вводах. Вспомогательные контакты помещены под резисторами. Клапаны управления этими контактами вынесены наружу. Для равномерного распределения напряжения между разрывами в положении «отключено» предусмотрен делитель напряжения емкостного типа.

В процессе отключения поршневое устройство привода поднимает тарелку выхлопного клапана. Поднимается также контактная траверса, и контакты размыкаются. Дуги, образующиеся на контактах, перебрасываются на концы неподвижных контактов и вспомогательные электроды. Они гасятся в потоке воздуха, вытекающего из бачка через сопла и выхлопной клапан. После погасания дуг выхлопной клапан закрывается, а траверса с ножами остается в верхнем отключенном положении. Промежуток между контактами обеспечивает достаточную электрическую прочность при давлении 2 МПа. Вспомогательные контакты размыкаются приблизительно через 0,035 с после размыкания главных контактов, и возникшие между ними дуги гасятся потоком воздуха вытекающего в атмосферу через внутренние полости контактов. После погасания дуг вспомогательные контакты остаются разомкнутыми. При включении выключателя контактная траверса опускается поршневым устройством. Ножи входят в прорези в верхней части сопл, и контакты замыкаются. Предварительно замыкаются вспомогательные контакты.

Поршневые устройства и, приводящие в движение контактную траверсу и выхлопной клапан, расположены в зоне высокого потенциала. Соответствующие клапаны управления расположены в шкафу управления и находятся под потенциалом земли. Они связаны с поршневыми устройствами изолирующим воздуховодом, расположенным внутри опорной колонны. Номинальный ток отключения выключателей серии ВВБ составляет 31-35 кА. Время отключения 0,08 с (4 периода).

3.2 Устройство и принцип действия элегазового выключателя типа ВГУ-110У1

Iном = 2000 А

Iоткл = 40 кА

Элегаз (SF6 - шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2- 3 раза выше прочности воздуха. При давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.

В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, в 100 раз превышающим ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется сильным сродством его с электронами. Молекулы газа улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще более интенсивно.

В элегазовых выключателях гасительное устройство помещено в герметизированный заземленный бак с проходными изоляторами и встроенными трансформаторами тока. Бак заполнен элегазом при давлении 0,4-0,6 МПа. Применение получили автопневматические дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Таким образом, элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систему (без выброса газа наружу). Он во многом схож с баковым масляным выключателем, однако в нем отсутствуют горючие материалы и масса его значительно меньше массы масляного выключателя.

Поршень и полый контакт неподвижны. Цилиндр с соплом из фторопласта и розеточным контактом перемещаются по горизонтальной оси с помощью пневматического привода. соответствует положению «включено», контакты замкнуты. В. процессе отключения цилиндр перемещается приводом вправо. При этом газ в полости сжимается, контакты размыкаются и между ними образуется дуга. По выходе вспомогательного электрода из внутренней полости контакта газ начинает вытекать через эту полость. Если отключаемый ток мал (порядка нескольких десятков ампер), поток газа через внутреннюю полость контакта достаточен для гашения дуги при относительно небольшой ее длине в течение приблизительно 10 мс. При отключении тока к.з. гашение дуги происходит по выходе контакта из сопла, когда вследствие увеличивающегося давления газа в полости создается сильный поток газа сквозь столб дуги. При включений цилиндр с соплом и розеточным контактом перемещаются влево.

Исследования показали, что более эффективным является гасительное устройство аналогичной конструкции, но с двусторонним дутьем. Выключатель с таким усовершенствованным гасительным устройством удовлетворяет требованиям, предъявляемым к выключателю ПО кВ с отключаемым током 31,5 кА. Отключение обеспечивается при скорости восстанавливающегося напряжения 5 кВ/мкс. Гашение дуги происходит при расстоянии между контактами около 100мм. Длительность горения дуги составляет 20-25 мс. В отличие от воздушных выключателей отключение происходит бесшумно.

При ремонте выключателя и вскрытии баков необходимо сберегать газ с целью дальнейшего его использования, так как стоимость газа относительно высока. Для этого служат вакуумный насос, запасный резервуар для газа и компрессор. Перечисленные элементы установлены на монтажной тележке. С помощью компрессора газ из выключателя перемещают в запасный резервуар. Компрессор позволяет снизить давление в баке до 100 Па, т. е. позволяет удалить из бака почти весь газ. После этого могут быть открыты дверцы в баке для доступа к гасительному устройству. Заполнение бака газом производится в следующем порядке. Дверцы бака закрывают и с помощью вакуумного насоса удаляют из бака воздух. Давление в баке снижают до 100 Па. После этого бак наполняют газом из запасного резервуара.

Элегаз не ядовит, однако продукты его распада под действием дуги ядовиты. Поэтому при ремонте выключателей принимают меры предосторожности: вскрытие бака, и выемку гасительного устройства производят в противогазах.

Первый отечественный элегазовый выключатель 110 кВ предназначен и соответствующим образом выполнен для комплектного герметизированного РУ с газовой изоляцией. Аналогичные устройства предполагается выпускать для напряжения 220 кВ и выше.

3.3 Устройство и технические характеристики вакуумного выключателя ВБЭ-10(6) – 31,5(40)

Вакуумные выключатели внутренней установки предназначены для коммутации электрических цепей переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 10 (6) кВ в нормальном и аварийном режимах б системах с изолированной или компенсированной нейтралью.

Выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 687-78, ГОСТ 18397-86, КУЮЖ.674152.001 ТУ КУЮЖ. 674152.024 ТУ.

Выключатели поставляются на все КРУ - строительные предприятия России, Украины, Польши, а также широко используются для замены масляных и маломасляных выключателей, отработавших свой ресурс, по программе Ретрофит во всех КРУ и КСО прежних лет выпуска.

Поставка осуществляется согласно опросного листа (см. www.kontakt-saratov.ru)

Табл. 3.3.1 - Технические характеристики выключателя

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8