На вводах распределительного устройства по высокой стороне 10кВ стоят трансформаторы тока которые предназначены для преобразования измеряемого первичного тока во вторичный и масляный выключатель для размыкании и замыкания цепей. Дальше стоит предохранитель служащий для защиты от токов коротких замыканий. Разъединители применяются для создания видимого разрыва в цепи. Силовые трансформаторы служат для понижения напряжений в сети с 10 до 0,4кВ.
По низкой стороне 0,4 стоят рубильники служащие для включения, отключения и обесточивания цепей.
Рисунок 3 – Схема подстанции.
Для трансформатора находим ток нагрузки Iн по формуле: [1, с.151]
Iн= 
, (14)
где Sтр – полная табличная мощность, кВА;
U1 – табличное напряжение по высокой стороне, кВ.
Iн= 
=57,8 А;
По таблице 5.16 Липкина Б.Ю. находим экономическую плотность тока jэк, А/мм 2 .
Для алюминиевого кабеля jэк=1.6 А/мм²
Экономическое сечение провода находим по формуле: [1, с.151]
Sэк= 
, (15)
где Sэк – экономическое сечение провода, мм 2
Sэк= 
=36,1 мм²
По величине Sэк выбираем стандартное сечение провода S= мм 2 .
По произведенным расчетам выбираем кабель и записываем в табличной форме.
Таблица 5 Кабельная линия.
| Тип | S, мм 2 | хо, Ом/км | ro, Ом/км | Iдоп, А |
| АСБ | 0.09 | 0.589 |
Кабель проверяем по току.
Кабель должен соответствовать условию
Iнагр 
Iдоп
57,8 0,2% (удовлетворяет условию)
2.4 Расчет токов короткого замыкания
Так как сеть выше 1 кВ, то расчет токов ведем в относительно базисных величинах. Учитываем только индуктивное сопротивление основных элементов.
10/0,4 кВ трансформатор на S= 1000 кВА, ВЛ= 1 км
Питающая энергосистема S=600 МВА
За базисные напряжения Uб1 и Uб2 принимаем генераторное напряжение ступени трансформатора 10/0,4 кВ.
Приводим схему электроустановки с указанием основных элементов и строим схему замещения.
Рисунок 4 – Схема замещения Рисунок 5 – Схема установки
По формулам определяем сопротивление всех элементов системы.
Сопротивление сети х1 определяем по формуле: [1, с.73]
х1=хн.с· 
, (18)
х1=1,4· 
=1,4 Ом
Определяем индуктивное сопротивление кабельной линии х2 по формуле: [1, с.73]
х2=хо·ℓ· 
, (19)
где хо – реактивное сопротивление на единицу длины линии, Ом/км.
х2=0.09·0,6· 
=0,2Ом/км
Находим индуктивное сопротивление трансформатора х3 по формуле: [1,с.73]
х3=хб тр= 
, (20)
где Uкз – напряжение короткого замыкания трансформатора из таблицы 4, %;
Sн.т – номинальная мощность трансформатора, кВА.
х3=хб тр= 
=39Ом/км ;
Находим результирующее сопротивление для точек К.З.
Производим расчет токов К.З. для точек К-1 и К-2. Для этого находим базисный ток
Iб= 
, (23)
Iб1= 
= 
=33,1кА;
Iб2= 
= 
=869,56кА;
Находим токи короткого замыкания по формуле: [1, с.82]
Iкз=I∞= 
, (24)
Iкз= 
=20,6 кА
Iкз= 
=21,4 кА
Находим ударный ток по формуле: [1, с.83]
iуд= 
·Куд· Iкз (25)
где iуд – ударный ток, кА;
Куд – ударный коэффициент.
Принимаем Куд=1,8 для цепи, когда не учитывается активное сопротивление.
Для точки К-1 → iуд= ·1.8·20,6=51,9кА;
Для точки К-2 → iуд= ·1.8· 21,4=53,9кА.
Находим мощность К.З. по формуле: [1, с.72]
Sкз= 
, (26)
где Sкз – полная мощность К.З., МВА.
Для точки К-1 → Sкз= 
=375МВА
Для точки К-2 → Sкз= 
=14,7МВА.
Данные по токам К.З. заносим в таблицу.
Таблица 6 Расчет токов К.З.
| Точка К.З. | Iкз, кА | I∞, кА | iуд, кА | Sкз, МВА |
| К-1 | 20,6 | 20,6 | 51,9 | |
| К-2 | 21,4 | 21,4 | 53,9 | 14,7 |
Дата добавления: 2015-08-31 ; Просмотров: 728 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
КТП — трансформаторная подстанция, повышающая или понижающая напряжение в сети переменного тока. Кроме того, одной из основных задач этого оборудования считается распределение электроэнергии по системам электроснабжения потребителей. Устройство позволяет избежать скачков напряжения, которые зачастую происходят во время передачи электрического тока.
Конструктивные особенности
Электроснабжение КТП осуществляется по линиям электропередач напряжением от 6 до 10 кВ. Это значение понижается оборудованием электроустановки до потребительского значения 0,4 кВ.
В конструкцию КТП входят:
- РУВН — устройство распределения высшего напряжения.
- РУНН — устройство распределения низшего напряжения.
- Один или две силовые трансформаторы.
- Дополнительные и второстепенные устройства.
РУВН обеспечивает прием высокого напряжения и дальнейшее его распределение. В устройство входят предохранители, которые обеспечивают защиту работы трансформаторов и оборудования. Автоматические выключатели служат для отключения нагрузки при аварийной ситуации. В РУВН входит комплект низковольтных устройств, которые принимают и распределяют переменный ток напряжением 0,4 кВ. В состав РУНН входят:
- Защитные автоматические выключатели ввода и распределения.
- Силовые рубильники, которые отключают оборудование, находящееся под напряжением.
- Трансформаторы тока, которые относятся к дополнительному оборудованию и предназначены для использования измерительных приборов.
- Система обогрева помещения подстанции и счетчиков электроэнергии.
- Устройство защиты и подключения резерва.
На подстанции КТП могут применяться масляные и сухие силовые трансформаторы. Если электроустановки масляные, то используется более сложная изоляция, а в полу находятся отсеки для аварийного сброса масла. При использовании сухого преобразователя применяется упрощенная изоляция.
К дополнительному оборудованию относятся:
- опорные, штыревые и проходные изоляторы;
- ограничители напряжения.
Эти устройства используются для подключения КТП при помощи воздушной линии от ближайшей ЛЭП. Оборудование для приема крепится болтовым соединением на крыше преобразователя непосредственно над отсеком РУВН и РУНН.
Чтобы обезопасить специалистов, которые обслуживают оборудование, предусмотрен контур заземления. Выполнен он из металлической полосы, закопанной по периметру КТП на 40—50 см вглубь. К ней подсоединяется все оборудование для защиты его от блуждающих токов.
Классификация электроустановок
Оборудование классифицируется по конструктивным элементам, месту расположения, принципиальным схемам и используемым устройствам. По месту расположения электроустановки могут быть закрытыми (ЗКТП) и открытыми (ОКТП). Открытое оборудование устанавливается непосредственно на площадках, а закрытые — внутри помещений и цехов.
По виду сборки КТП бывают:
- блочные электроустановки в корпусе из бетона;
- в корпусе, изготовленном из сэндвич-панелей;
- в металлическом корпусе.
По способу обслуживания КТП могут быть с коридором или без него. Электроустройства низшего напряжения разделяются на тупиковые (КТПТ) и проходные (КТПП). Эти оба вида относятся к подстанциям киоскового типа, то есть они считаются передвижным оборудованием.
Мобильная компактная сборка защищена от посторонних воздействий оболочкой из металла. Частотная подстанция (КЧТП) монтируется на ровной утрамбованной площадке, бетонных плитах или залитом фундаменте.
Схема оборудования
Схема подстанции разрабатывается с учетом системы обеспечения электроэнергией конкретного объекта. Производитель старается выполнить ее как можно проще, чтобы количество коммутационных приборов было минимальным. Для этого используются автоматические устройства.
При разработке схемы приоритетными считаются:
- применение шин одинаковой конструкции;
- использование блочных схем;
- монтаж систем автоматики и телемеханики.
Если в подстанции используются два силовых трансформатора, то планируется раздельная их работа. Это позволяет снизить токи короткого замыкания.
Иногда трансформаторные подстанции используются в параллельной работе, так как в некоторых случаях это вполне целесообразно. Если при параллельной работе понижающих трансформаторов в одной цепи происходит аварийная ситуация, то автоматически отключаются оба оборудования.
Принципы выбора
В электрических системах используются подстанции с одним или двумя силовыми трансформаторами. КТП с тремя силовыми установками используются очень редко, только в вынужденных ситуациях, так как это вызывает лишние затраты.
Обычно такую схему применяют при раздельном питании силового и осветительного оборудования или для обеспечения электроэнергией объектов при резких переменах нагрузок. На крупных подстанциях специалисты стараются применять только два трансформатора для обеспечения потребителей более надежным электрообеспечением.
Когда на производстве используется несколько мест для электроснабжения или осуществляется обеспечение электроэнергией по схеме более сложного ввода, то допускается применение одного силового трансформатора. При электрическом снабжении по магистральным линиям подстанции рекомендуется подключать к разным цепям, при условии, что есть наличие резерва.
Подстанции с одним и двумя трансформаторами
Электроустановки с одним силовым трансформатором считаются более выгодными, так как при небольших нагрузках за счет перемычек можно часть устройств отключать. При этом создаются более экономические условия эксплуатации, то есть потери мощности в электроустановках незначительны. Однотрансформаторные подстанции могут быть более выгодными и в плане приближения линий передач напряжением 6—10 кВ к потребителям.
Поэтому пользователи зачастую применяют две однотрансформаторные подстанции вместо одной двухтрансформаторной. КТП с двумя трансформаторами чаще используются при большом количестве электропотребителей 1 и 2 категорий. При планировании системы электроснабжения мощность трансформаторов подбирается так, чтобы при выходе из строя одного устройства другое приняло нагрузку на себя.
Обеспечение электричеством населенного пункта, микрорайона города или предприятия может осуществляться от одной или нескольких подстанций. Выбор осуществляется после проведения технического и экономического сравнения нескольких возможностей обеспечения электричеством. Предпочтение получает вариант, который дает минимум затрат на устройство всей системы электроснабжения.
При этом сравниваемые альтернативы должны обеспечивать необходимый уровень надежности снабжения электроэнергией. В этом случае большое значение имеет точный расчет мощности каждого трансформатора. На промышленных предприятиях предпочтение специалисты отдают мощности одного электроустройства равной 630, 1000 или 1600 кВА, а в микрорайонах городов — 400, 630 кВА.
Проектировщики стараются учитывать применение однотипных КТП, так как это более удобный в монтаже и обслуживании вариант. При выборе мощности электроустановки в расчет принимается нагрузка потребителя, продолжительность максимального значения нагрузки, скорость ее возрастания, расценка на электроэнергию. В этом случае важное значение имеет точный расчет нагрузочной способности каждого трансформатора подстанции.
На практике нагрузка силового электроустройства длительный период не превышает номинальное значение, что продлевает его срок эксплуатации. Кроме того, при расчете силовых электроустановок учитывается температура окружающей среды +40 °C, а на практике она в среднем не поднимается выше +30 °C. Средний срок эксплуатации комплектной трансформаторной подстанции составляет 20—25 лет.
Трансформаторной подстанцией (ТП) называется электрическая установка, предназначенная для преобразования напряжения и распределения электрической энергии потребителям. Подстанция, изготовленная в заводских условиях, называется комплектной трансформаторной подстанцией (КТП).
Комплектная трансформаторная подстанция — подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектные трансформаторные подстанции (далее — КТП) или их части, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним установкам, устанавливаемые па открытом воздухе, — к наружным.
КТП мощностью 63 — 400 кВА тупикового типа с воздушным (кабельным) вводом ВН и воздушно-кабельными выводами НН и напряжением 6(10) кВ
В конструкцию КТП входят силовой трансформатор и шкаф высоковольтного и низковольтного оборудования (0,38/0,22 кВ).
Цеховые КТП, как правило, не имеют распределительного устройства на стороне ВН, питающий кабель присоединяется к трансформатору через шкаф высоковольтного ввода, который может содержать высоковольтный коммутационный аппарат (выключатель нагрузки или разъединитель), аппарат зашиты (предохранитель), и блок шинных накладок, которыми формируется схема электроснабжения выше 1 кВ.
Глухое подключение (без коммутационного аппарата) возможно только для радиальных схем питания КТП, когда коммутация высоковольтного выключателя на питающем РУ приводит к отключению/включению только одного трансформатора. При магистральной и смешанной схемах питания КТП коммутационный аппарат на вводе КТП обязателен. Назначение этого коммутационного аппарата — снятие напряжения для вывода в ремонт трансформатора и других элементов схемы, относящихся к данной секции шин.
РУ НН формируется из набора шкафов: шкаф/шкафы низковольтного ввода, секционный шкаф (для двухтрансформаторных КТП), линейные шкафы, которые содержат соответствующие коммутационные аппараты (вводные, секционный, линейные) — автоматические выключатели или предохранители с рубильниками.
Электрические соединения оборудования подстанции и подсоединение к нему отходящих линий представлены на рис. 1.
В таблице приведены наименование и функциональное назначение оборудования КТП.
| Обозначение на схеме | Наименование и тип оборудования | Назначение |
| QS1 | Разъединительный пункт РП IV | Включение и отключение КТП |
| TV | Трансформатор ТМ-160/10 | Преобразование напряжения 10 кВ в напряжение 0.38/0,22 кВ |
| FU1 — FU3 | Предохранитель ПК-10 | Защита трансформатора от токов короткого замыкания |
| FV1 — FV3 | Разрядники РВО-10, РВН-0,5 | Защита КТП от атмосферных перенапряжений на линиях напряжением 10 и 0,38 кВ |
| QS2 | Рубильник Р-3243 | Отключение низковольтного шкафа |
| ТА1 — ТА5 | Трансформатор тока ТК-20У3 | Снижение тока для подключения счетчика энергии и реле защиты от перегрузок |
| FU4 — FU6 | Предохранитель Е-27 | Защита линий уличного освещения от тока короткого замыкания |
| КМ | Магнитный пускатель ПМЕ-200 | Автоматическое включение и отключение уличного освещения |
| Р1 | Счетчик СА4У | Учет потребления активной энергии |
| R1 — R3 | Резистор ПЭ-50 | Подогрев счетчика в холодное время |
| SA1 | Переключатель ПКП-10 | Включение подогрева счетчика |
| SA2 | Переключатель ПКП-10 | С для проверки наличия напряжения и освещения шкафа |
| HL | Лампа накаливания | Сигнализация наличия напряжения на фазах и освещение шкафа |
| SA3 | Переключатель ПКП-10 | Переключение на автоматическое или ручное управление уличным освещением |
| XS | Штемпельная розетка | Подключение приборов и электроинструмента |
| SQ | Конечный выключатель ВПК-2110 | Отключение линий напряжением 0,38 кВ при открывании дверцы шкафа |
| КК | Тепловое реле ТРН-10 | Защита трансформатора от токов перегрузок |
| QF1 — QF3 | Автоматические выключатели А3700 | Включение и выключение линий напряжением 0,38 кВ |
| КА1 — КА3 | Токовое реле РЭ-571Т | Защита линий напряжением 0,38 кВ от однофазных замыканий проводов на землю |
Схема столбовой КТП
Комплектные трансформаторные подстанции мачтового типа служат для приема, преобразования и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 6(10) кВ на стороне высокого напряжения и 0,4 кВ па стороне низкого напряжения.
Комплектная трансформаторная подстанция мачтового типа используется для электроснабжения сельскохозяйственных, жилых, промышленных и других объектов.
КТП подключается к линии электропередачи посредством разъединителя, который устанавливается на ближайшей опоре. Размещение шкафов низкого напряжения КРУН и высоковольтного оборудования на КТП производится в соответствии с типовыми проектами.
В комплекте с КТП мачтового типа поставляются разъединитель, силовой трансформатор, высоковольтные разрядники и предохранители. Принципиальная электрическая схема подстанции представлена на рисунке.
Схема КТП мачтового типа
Схема однофазной мачтовой трансформаторной подстанции
