PRORAUN TRANSFORMATORSKE STANICE 10/0,4 kV

Jednoplona ema transformatorske stanice:

Slika 1

Slika 21) rastavlja snage sa noevima za uzemljenje 10 kV, 630 A2) sabirnice visokog napona Cu 20x3 mm3) rastavlja snage sa osiguraima i mehanizmom za ukljuenje 10 kV, 630 A4) visokonaponski osigurai 10 kV, 50 A5) transformator 630 kVA, 10/0,4 kV6) strujni transformatori 1000/5 A, 15 VA, kl. 1, n < 5;77) tropolni rastavni prekida 500 V, 1000 A8) visokonaponski osigurai 1000 A9) sabirnice niskog napona Cu 60x10 mm

Osnovne karakteristike transformatorske stanice su:Nominalni vii napon10000 V,Nominalna snaga TS630 kVA,Nominalni nii napon400/231 V,Nominalna snaga transformatora630 kVA,Sprega transformatoraYz11,Frekvencija50 Hz,Snaga kratkog spoja na sabirnicama 10 kV250 MVA.

Izbor visokonaponskih elemenata

Proraun kratkog spoja

Osnovni podatak za proraun kratkog spoja je data snaga kratkog spoja na sabirnicama 10 kV:

Sk = 250 MVA

Na osnovu ove snage odreujemo efektivnu vrednost naizmenine ( subtranzijentne) komponente struje kratkog spoja:

=

Udarna struja kratkog spoja je merodavna za mehanika naprezanja elemenata postrojenja, a dobija se pomou obrasca:

U ovom sluaju uee omskog otpora iznosi 10% pa se dobija iznos udarnog koeficijenta k = 1,8 .Amplituda udarne struje kratkog spoja sada iznosi:

.

Trajna struja kratkog spoja , odreuje se iz obrasca:

.

U ovom sluaju je , pa je :

Izbor sabirnica

Sabirnice se biraju prema nominalnoj struji koja protie kroz njih, a koja se odreuje obrascem:

[A]

Gde je:

(kVA) snaga transformatora koji napaja sabirnice,

(kV) - nominalni sloeni napon sabirnica

Nominalna struja u naem sluaju iznosi:

[A]

Prema tabeli 1 biramo sabirnice od pljosnatog bakra preseka 20x3 mm.Sabirnice treba obojiti, pa dozvoljena struja iznosi 245[A].

Izabrane sabirnice se proveravaju na dinamiku i termiku vrstou.

Dinamika vrstoa sabirnica

Sila koja deluje na sabirnice data je izrazom :

[N]

Gde je:

[N] sila izmeu sabirnica,

[m] duina sabirnica,

[cm] razmak izmeu oslonaca sabirnica,

[ kA] amplituda udarne struje kratkog spoja.

Razmak izmeu sabirnica i izolatora, nain postavljanja i pravac delovanja sila vidi se sa slike 2 ( mere su date u cm ).Sila koja deluje na sabirnice iznosi:

[N] .

Sila F, izaziva naprezanje na savijanje koje e biti naroito opasno ako uestalost usled delovanja naizmenine struje kratkog spoja doe u rezonansu sa sopstvenom uestalosti sabirnica . Naprezanje na savijanje sabirnica rauna se pomou izraza:

[N/cm2] ,

Gde je:

- frekventni faktor za sabirnice (sainilac rezonanse)W otporni moment, koji za usvojene sabirnice dimenzija 15x3 mm iznosi:

cm3 .

Za odreivaqnje frekventnog faktora, prvo treba da se izrauna sopstvena uestalost sabirnica pomou izraza:

[Hz] .

Posle zamene ranije datih vrednosti u ovaj obrazac, dobija se sopstvena uestalost sabirnica:

[Hz] .

Sa dijagrama za odreivanje frekventnog faktora dobija se sledea vrednost frekventnog faktora:

.

Sada se rauna naprezanje sabirnica:

[N/cm2] .

Poto se za izabrane sabirnice dozvoljava naprezanje od 29420 N/cm2 , znai da one imaju zadovoljavajuu mehaniku vrstou.

Termika provera sabirnica

Dozvoljena trajna struja kratkog spoja za bakarne sabirnice se rauna po obrascu:

Itd =

Gde je:t (s) trajanje kratkog spoja, koje za savremene prekidae iznosi 0,25 s,t (s) produenje kratkog spoja dela udarne struje kratkog spoja. Ono zavisi od odnosa Iud / It , koje u naem sluaju iznosi:

= = 2,54

Na osnovu tabele se interpolacijom dobija :

t = 0,15 .

Za date vrednosti, dozvoljena trajna struja kratkog spoja iznosi:

Itd = = 15,4 kA.

Ova struja je vea od Ik = 14,5 kA , pa sabirnice zadovoljavaju u termikom pogledu.

Potporni i provodni izolatori

Izolatori se biraju prema nominalnom naponu i prelomnoj sili. Sila, koja deluje na izolator se rauna prema obrascu:

Fi = kf Fs ,

Gde je:kf - frekventni faktor,Fs dinamika sila, koja deluje na sabirnice.U naem sluaju sila koja deluje na izolatore iznosi:

Fi = 1,3 x 1064 = 1383 N

Ova sila je manja od sile koju izdravaju izolatori grupe >>A36,4 A,Dinamika struja Idyn Iud = 36,9 kA,Termika struja Iterm It = 14,5 kA.

Nazivna struja iskljuenja rastavljaa snage treba da bude:

Pi UnIn = x10x0,0364=0,630 MVA

Iskljuivanje struje kvara preuzimaju prekidai. Nazivna struja umetaka osiguraa visokog napona transformatora bira se prema snazi i naponu transformatora.Za transformator snage 630kVA i napona 10kV biraju se iz tabele topljivi osigurai od 50A.Nazivna snaga iskljuenja osiguraa mora da bude vea od snage kratkog spoja ispred osiguraa:

Pk 250MVA.Izbor elemenata na niskonaponskoj strani

Reaktansa ispred transformatora ograniava struju kratkog spoja koja tee iz mree. Meutim, sa dovoljnom tanou pretpostavlja se da je mrea visokog napona veoma snana, tako da se njen napon ne menja u toku kratkog spoja. Usled toga struju kratkog spoja ograniavaju samo aktivni i reaktivni otpori od visokonaponske strane transformatora do mesta kratkog spoja. Struja tropolnog kratkog spoja Ik(kA) rauna se po obrascu:

Ik = [kA],

gde je: U [V] sekundarni napon transformatora, R [m] ukupni aktivni otpor po fazi od transformatora do mesta kratkog spoja, X [m] ujupni induktivni otpor transformatora do mesta kvara.

Sabirnice nisjig napona (0,4kV)Sabirnice biramo prema nazivnoj sekundarnoj struji transformatora:

Int = =

Prema tabeli, biramo sabirnice od pljosnatog bakra, preseka 60x10mm. Sabirnice treba obojiti, pa dozvoljena struja iznosi 1025 A. Radi provere termike i dinamike izdrljivosti odreujemo struje kratkog spoja.Iz tabele uzimamo vrednosti aktivnog i induktivnog otpora transformatora nazivne snage 630 MVA: R = 0,003 , X = 0,010 Efektivna vrednost struje kratkog spoja na strani sabirnica niskog napona iznosi:

Ik = ,

Udarni koeficijent kratkog spoja se dobija na osnovu odnosa:

= sa dijagrama. On iznosi 1,12. Udarna struja kratkog spoja sada je:

Iud = x1,12x21 = 33,2 kA

Trajna struja kratkog spoja je priblino:

It = Ik = Ii = 21 kA

Provera dinamike izdrljivosti sabirnica niskog napona

Sabirnice se postavljaju pljotimice u odnosu na potporne izolatore. Neka razmak izmeu osa sabirnica iznosi 12 cm, rastojanje izmeu potpornih izolatora na istoj sabirnici 90 cm. Sila koja deluje na sabirnice je:

Fs = 20Iud2x10-2 = 20x33,22 =1653 [N].

Naprezanje sabirnica usled delovanja ove sile raunamo po obrascu:

f [N/cm2]

Sopstvena uestalost sabirnica iznosi:

fs = 3,8 [Hz], odnosno fs = 28,1 Hz.

Ona je van kritinog opsega. Frekventni faktor se dobija na osnovu dijagrama i on iznosi: kf =0,85

otporni moment sabirnica iznosi:

W = 1= 6 cm3.

Naprezanje sabirnica na savijanje je sada:

= 0,85 = 19,5 [N/cm2],

to je daleko nie od dozvoljenog naprezanja.

Termika provera niskonaponskih sabirnica

Dozvoljena trajna struja sabirnica, odreuje se pomou obrasca:

Itd = [kA],Gde je : S = 60x10mm - presek sabirnica, t = 0,25 s - trajanje kratkog spoja t = 0,06 s - produenje trajanja kratkog spoja zbog udela udarne struje kratkog spoja.

Sa datim podacima, dozvoljena struja kratkog spoja iznosi:

Itd = = 175,6 [kA]

Poto trajna struja kratkog spoja na sekundarnoj strani iznosi Ikt = 21 kA, to sabirnice zadovoljavaju u termikom pogledu.

Potporni izolatori

Sila koja deluje na izolator iznosi:

Fi = kf F = 0,85x1653 = 1405 N.

Ova sila je manja od dozvoljene prelomne sile za izolatore grupe >>A