Проектом предусмотрена установка РУ на высокой стороне трансформатора из общепромышленных ячеек типа КМ – 1 (согласно своему варианту).
Токоведущие части (шины, кабели), изоляторы и аппараты всех видов (выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы) необходимо проверять на соответствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.
2.7.1 Выбор и проверка шин на высокой стороне силового трансформатора.
Шины предназначены для связи электрических аппаратов,
установленных на подстанции, – это неизолированные проводники различного профиля и сечения, обладающие большой пропускной способностью по току.
Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению,
условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.
2.7.1.1 Выбор шин по расчетному току.
I расч. = 
I расч. = 
= 54 А
По [9. c. 395] принимаем к установке алюминиевой шины с размерами 60 х 8 (мм). Выбор данного сечения шин сделан из расчета того, что минимальный номинальный ток шин ячеек КМ – 1 составляет 1000 А. Параметры шины сводим в таблицу 9.
Таблица 9
| Размеры, мм | F, мм2 | I доп . А | h, мм | b, мм |
| 60 х 8 |
2.7.1.2 Проверка шин на термическую устойчивость к току короткого
замыкания. Минимальное сечение шин определяется по формуле:
Fмин = 
где: tпр – приведенное время короткого замыкания
С – коэффициент термической устойчивости, С = 88 –для алюминиевых шин.
Fмин = 
= 33,3 мм2
480 мм2 > 17,5 мм2,следовательно шины термически устойчивы.
2.7.1.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость.
Определяем расчетное напряжение в металле шин по формуле:
σрасч. = 
где: l – расстояние между опорными изоляторами, см (l = 75 cм для
ячейки КМ - 1)
а – расстояние между осями смежных фаз, см (а = 25 см для
ячейки КМ - 1)
W – момент сопротивления металла шин, см3.
W = 
при установке шин плашмя
W = 
= 4,8 см3
σрасч = 
= 0,86 МПа
Так как σдоп = 65 МПа (для алюминия), то шины с
σрасч = 0,86 МПа динамически устойчивы
2.7.2 Выбор опорных изоляторов (на высокой стороне трансформатора).
Изоляторы предназначены для крепления проводов и шинных конструкций и для изоляции токоведущих частей от заземленных частей.
Допускаемая нагрузка на головку изолятора:
Fдоп = 0,6 Fразр
где Fразр – разрушающая нагрузка на изгиб
Определим электродинамическую силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном коротком замыкании по формуле:
Fрасч. = 
[Анисимов, эл. техн. спр. Т. 2, с. 503]
F = 
= 5,5 Н
По [9 с. 282] выбираем изоляторы типа ИО – 6 – 3,75 У3, составляем сравнительную таблицу 10.
Таблица 10
| Тип | Условия выбора | Каталожные данные | Расчетные данные |
| ИО– 6 – 3,75 У3 | Uн ≥ Uу Fдоп ≥ Fрасч | Uн = 6 кВ Fразр. = 3750 Н Fдоп. = 0,6 Fразр Fдоп. = 2250 Н | Uн = 6 кВ Fрасч. = 5,5 Н |
Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным, следовательно, изоляторы выбраны правильно.
2.7.3 Выбор и проверка высоковольтного выключателя.
Выключатели предназначены для коммутации цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах. Выключатели выбирают:
- по Uн
- по Iн
- по конструктивному исполнению и роду установки
- проверяют на термическую и динамическую устойчивости и
отключающую способность в режиме к.з.
Принимаем к установке выключатели типа ВК – 10, которыми комплектуются ячейки КМ – 1 [8, табл. 41.4].
В соответствии с данными выключателя, приведенными в [9, с. 229] составляем сравнительную таблицу 11.
Таблица 11
| Тип | Условия выбора | Каталожные данные | Расчетные данные |
| ВК–10–630–20Т3 | Uн ≥ Uэу Iном ≥ Iрас. м iмакc ≥ iу Iоткл ≥ Iк I2·t4 ≥ I2к·tпр Sоткл ≥ Sк | Uн = 11 кВ Iном = 630 А iмакс = 52 кА Iоткл = 20 кА I2·t4 = 202·4 = =1600 кА·с Sоткл = 350 МВА. | Uн = 6 кВ Iрас.м = 54 А iу = 3,22 кА Iк = 2,28 кА I2к·tпр = 2,282·1,65= =8,6 кА·c Sк = √3 ·U·Iк = = 1,73 ·6 ·2,28 = = 23,7 МВА |
Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным, следовательно, выключатели выбраны правильно.
2.7.4 Выбор разъединителей.
Разъединители предназначены для создания видимых разрывов электрических цепей с целью обеспечения безопасности людей, осматривающих и ремонтирующих оборудование электрических установок высокого напряжения или линий электропередачи. В ячейках типа КМ–1 разъединители внутри ячеек отсутствуют, их функцию выполняет выкатная часть ячейки.
2.7.5 Расчет и выбор измерительных трансформаторов напряжения.
Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения. Трансформаторы напряжения выбирают:
- по Uн первичной цепи;
- по типу и роду установки;
- классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая
потребляется катушками и реле.
К трансформатору напряжения подключаем измерительные приборы сборных шин (cм. таблицу 12).
Одновременное питание измерительных приборов и контроль состояния изоляции можно осуществить через трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НТМИ – 6 – 66 [11. c. 335]. В этом случае должен быть обеспечен класс точности 0,5; что диктуется присоединением счетчиков.
Так как схемы соединения обмоток трансформатора напряжения и катушек приборов отличны, то на точность измерения проверяем приближенно, сравнивая суммарную трехфазную нагрузку от всех измерительных приборов с трехфазной номинальной мощностью трансформатора напряжения в классе точности 0,5.
Пользуясь [10, с. 378] сведем нагрузки трансформатора в табл. 12.
Таблица 12
| Приборы | Тип | Р одной обмотки, Вт | Число обмоток | cos φ | tg φ | Общая потребляемая мощность | |
| Р, Вт | Q, В·А | ||||||
| Счетчик активной энергии | И– 680 | 0,38 | 2,43 | 9,7 | |||
| Счетчик реактивной энергии | И– 673 | 0,38 | 2,43 | 14,6 | |||
| Вольтметр | Э – 335 | – | |||||
| Итого | 24,3 | ||||||
| Sмакс | 27,1 В·А |
Составляем сравнительную таблицу 13.
Таблица 13
| Тип | Условия выбора | Каталожные данные | Расчетные данные |
| НТМИ – 6 – 66 | Uн = Uэу S2доп ≥ Sприб | Uн = 6 кВ S2доп = 75 В·А | Uн = 6 кВ Sприб = 27,1 В·А |
Выбираем трансформатор типа НТМИ – 6 – 66, который в классе точности 0,5 допускает присоединение общей мощности 75 В·А
2.7.6 Выбор трансформатора тока.
Трансформаторы тока предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле. Трансформаторы тока выбирают
- по Uн
- по Iн
- по типу и роду установки;
- нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах
паспортного класса точности, и проверяют на термическую и
динамическую устойчивость к токам короткого замыкания.
Предварительно принимаем к установке трансформатор ТЛМ – 6 [11, табл. 33.3], см. табл. 15
2.7.6.1 Проверка на термическую устойчивость. Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется, если
Kt ≥ 
где Kt –коэффициент термической устойчивости, который приводится в
каталогах, для ТЛМ – 6 при Iном = 300 А, Kt = 33000: 300 = 110
= 2280 
= 9,8;
110 > 9,8; следовательно, трансформатор тока термически устойчив.
2.7.6.2 Проверка на динамическую устойчивость. Условие динамической устойчивости трансформатора тока выполняется, если
Kд ≥ 
где Kд –коэффициент динамической устойчивости, который приводится в
каталогах, для ТЛМ – 6 при Iном = 300 А, Kд = 125000: 300 = 417.
= 
= 5,4;
417 > 5,4; следовательно, трансформатор тока динамически устойчив.
2.7.6.3 Проверка трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения требуемого класса точности (0,5) состоит в соблюдении условия
S2 ≥ Sприб. + I22· (rпров. + rк)
где S2 – номинальная мощность вторичной обмотки ТТ, В·А, S2 = 10 В·А
Sприб. – мощность, потребляемая приборами, В·А
I2 – ток вторичной обмотки, I2 = 5А
rк – сопротивление контактов, rк ≈ 0,1Ом
Отсюда rпров.. – сопротивление проводов, определим по формуле:
rпров. = 
,
Пользуясь [10, с. 377, 378 и 9, с. 387, 389, 390] сведем нагрузки трансформатора в табл. 14.
Таблица 14
| Прибор | Тип | Нагрузка, В·А, фазы | ||
| А | В | С | ||
| Счетчик активной энергии | И - 680 | 2,5 | - | - |
| Счетчик реактивной энергии | И - 673 | 2,5 | - | - |
| Амперметр | Э - 351 | 0,5 | - | - |
| Итого | 5,5 | - | - |
Тогда сопротивление проводов не должно превышать
rпров. = 
= 0,08 Ом
Сечение проводов при соединении трансформаторов в неполную звезду определится по формуле:
s = 
где ρ – удельное сопротивление материала провода, ρ = 0,0175 для меди,
ρ = 0,0283 для алюминия.
l – длина соединительных проводов от ТТ до приборов в один конец (принимаем l = 5 м).
s = 
= 1,9 мм2
По условию прочности сечение должно быть не менее 2,5 мм2 для алюминиевых жил и не менее 1,5 мм2 для медных жил. Сечение более
6 мм2 обычно не применяется.
По [11, с. 33] принимаем контрольный кабель КРВГ сечением 2,5 мм2
Составляем сравнительную таблицу 15.
Таблица 15
| Тип | Условия выбора | Каталожные данные | Расчетные данные |
| ТЛМ – 6 | Uн ≥ Uэу
Iном ≥ Iрас. м
S2 ≥ Sпр + I22 · ∙(rпров. + rк)
Kt ≥
Kд ≥ 
| Uн = 10кВ Iном= 300 А S2 = 10 В·А Kt = 110 Kд = 417 | Uн = 6кВ
Iрас. м = 54 А
Sпр+I22· (rпров. + rк) = 5,5+52·(0,08+0,1) = 9 В·А
 = 9,8
 = 5,4
|
Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ – 6, который в классе точности 0,5 допускает вторичную нагрузку 10 В·А.
Схемы подключения приборов с трансформаторами тока и напряжения показаны на рисунке 3.
