Дипломная работа: Анализ деятельности подстанции Костанайская

В случае, когда выполняется условие Smin<Sном, провод устойчив к действию токов КЗ.

В нашем случае 31,67 мм2 < 70 мм2. Значит, провод устойчив к действию токов КЗ.

Таким образом, в данном дипломном проекте выбираем провод марки АС-70.

1.7 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется непосредственное соединение двух или нескольких фаз, или фазы и нулевого провода, в одной точке не предусмотренной нормальными условиями работы.

Различают три основных вида короткого замыкания:

Трех фазным коротким замыканием при котором все три фазы замыкаются в одной точке. Это самый опасный вид короткого замыкания, который сопровождается взрывами, пожарами, и даже смертельными исходами обслуживающего персонала, на этот вид короткого замыкания приходится до 5% от других видов короткого замыкания.

Двух фазное короткое замыкание, при котором две фазы силовой сети замыкаются в одной точке. Такой вид короткого замыкания сопровождается расстройством технологического процесса, длительной остановкой электрического оборудования, не до отпуском продукции. На такой вид короткого замыкания приходится до 30% от других видов короткого замыкания.

При однофазном коротком замыкании одна фаза силовой электрической сети замыкается в точке на нулевой провод или на землю. Такой вид короткого замыкания сопровождается искрением, что приводит к ожогом кожи рук и лица обслуживающего персонала. На такой вид короткого замыкания приходится до 65% от всех видов короткого замыкания.

Физическая сущность процесса короткого замыкания в системе электроснабжения заключается в том, что при возникновении короткого замыкания резко падает сопротивление в электрической цепи, уменьшается напряжения на отдельных его участках и скачком возрастает ток, и представляет собой ток короткого замыкания.

Основными причинами возникновения короткого замыкания в СЭС является:

Старение и износ изоляции электрического оборудования и электрической сети;

Ошибочные действия обслуживающего персонала.

Расчет токов короткого замыкания в СЭС необходим для:

Выбора рационального варианта схемы электроснабжения;

Выбора электрических аппаратов на подстанцию и проверки их на электродинамическую и термическую устойчивость к токам короткого замыкания;

Выбора средств ограничения токов короткого замыкания;

Проектирования устройств релейной защиты и автоматики;

Проектирования защитного заземления.

При расчете токов короткого замыкания все выходящие в расчет величины можно выражать в именованных единицах, либо в относительных единицах. Так как параметры входящих в расчет схемы элементов указывают в различных единицах, то их необходимо приводить к базисным условиям.

За базисную мощность (Sб.) принимают либо мощность питающей ступени, либо число кратное единице, то есть 10, 100, 1000, 10000 МВА.

Расчетная схема ПС приведена на рисунке 1.2. На рисунке 1.3 показана схема замещения ПС.

Рисунок 1.2 - Расчетная схема ПС

Рисунок 1.3 - Схема замещения ПС

Для расчетов выбраны базисные величины:

SБ=10000 МВА - базисная мощность;

UБ1=115 кВ, UБ2=37 кВ, UБ3=10,5 кВ - базисные напряжения ступеней;

Базисные токи ступени КЗ рассчитываем по формуле:

кА

кА

кА

Сопротивления в схеме замещения в относительных единицах:

Сопротивление в энергосистеме определяем по формуле:

Сопротивление в линии определяется по формуле:

Сопротивление в трансформаторах определяем по формуле:

Преобразуем исходную схему: т.к. Q1 и Q2 отключены, то X2, X4, X6, X8 - не учитываются.

Рисунок 1.4 - Упрощенная схема замещения

Преобразовали схему замещения относительно точки К1(рисунок 1.5):

Рисунок 1.5 - Преобразование схемы для различных точек

Преобразование для К1 - К3 определяем по формуле:

Токи короткого замыкания.

Начальная периодическая составляющая тока КЗ для К1 - К3 определяется по формуле:

где - ЭДС источника в ое, равное 1.

Мгновенное амплитудное значение ударного тока КЗ определяем по формуле:

где Ку - ударный коэффициент

кА - для К1

кА - для К2

кА - для К3

Действующее значение ударного тока КЗ для К1 - К3 определяем по формуле:

кА - для К1

кА - для К2

кА - для К3

Для любого момента времени переходного процесса значение токов КЗ определяем по формуле:

где Та=0,03.

Находим ф по формуле:

кА

К2 кА

где Та=0,05, .

К3 кА

где Та=0,03, .

Полученные данные вносим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Сводная таблица токов КЗ

1.8 Выбор и проверка электрооборудования

Оборудование на стороне 110 кВ.

Рабочий ток определяем по формуле:

А

Максимальный рабочий ток определяем по формуле:

А

Гибкая ошиновка.

Трансформатор тока встроенный - ТА.

Выключатель наружной установки - Q.

Разъединитель наружной установки - QS.

Выбор выключателя и разъединителя.

Выбран выключатель ВГБУ-110У1 элегазовый баковый, усиленный по скорости восстанавливающего напряжения.

Выключатели выбранной серии разработаны на базе принципа гашения дуги. Гашение дуги, возникающее при срабатывании выключателя, происходит за счет выбрасывания через контакты выключателя сжатого элегаза.

Такая конструкция дугогасительных камер и используемых в них принцип гашения хорошо зарекомендовали себя в комплексных распределительных устройствах (КРУ) и выключателях с элегазовой изоляцией, которые стоят отдельно. Данные выключатели соответствуют российским и международным стандартам. Эксплуатируются в районах с холодным и умеренным климатом - исполнение У1 и УХЛ1, на открытом воздухе.

Достоинства: простота конструкции; повышенная надежность и безопасность (заземленный резервуар); необходимость в обслуживании минимальна; встроенные трансформаторы тока; время монтажа минимально; пластиковые вводы с кремнийорганической резиной.

По каталогу выбран разъединитель типа РНДЗ.2-110/1000У1 - двухколонковый разъединитель наружной установки; с двумя, с одним заземляющими ножами; напряжением 110 кВ; усиленной изоляцией; номинальный ток 2000 А; для работы в умеренном холодном (ХЛ) климате, категория размещения на открытом воздухе.

Таблица 1.4 - Данные для выбора ТТ

Проверка по отключающей способности находим по формуле:

А

Выбор трансформатора тока.

Выбран трансформатор тока встроенный, класс точности 0,5 тип ТВ-110.

Рисунок 1.6 - Схема соединения вторичных цепей ТТ

Данные трансформатора и данные для выбора трансформатора тока сводим в таблицы 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5 - Данные трансформатора

Таблица 1.6 - Данные для выбора трансформатора тока

Выбор гибких шин.

Шины в пределах расчетных условиях выбраны, согласно ПУЭ, с учетом минимального сечения по коронированию по допустимому току:

Выбираем провод марки АС-7ОЛ1 с параметрами: d=11,4 мм Iдоп=265 А>IPmax=185 А

Так как Iпо? 20 кА, поверка на схлестывание не производится.

По условию коронирования выбрано минимальное сечение 70 мм2.

Так как на ОРУ- 110 кВ расстояние меньше по сравнению с ВЛ, то проведен расчет параметров:

Начальная критическая напряженность по формуле:

где r0 - радиус поворота равный 0,57 см;

m - коэффициент, который учитывает шероховатость поверхности провода, равный 0,82.

кВ/см

Напряженность электрического поля вокруг не расщепленного провода определяем по формуле:

где U - максимальное линейное напряжение, равное 121 кВ;

Дср - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, равный 378 см.

кВ/см

Условие образования короны записывается в виде формулы:

Провод АС-70/11 проходит по условию коронирования.

Выбраны 8 штук подвесных изоляторов типа ПС-70Д для крепления проводов на опоры.

Оборудование на стороне 35 кВ.

Рабочий ток определяем по формуле:

А

Гибкая ошиновка.

Трансформатор тока - ТА.

Разъединитель - QS.

Элегазовый выключатель - Q.

Выбор выключателя и разъединителя.

Выбран выключатель элегазовый баковый наружной установки типа ВГБ-35У1. Используется для осуществления коммутации при нормальных и аварийных режимах электрических цепей. Может работать в стандартных циклах при АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц с номинальным напряжением 35 кВ. Выключатель состоит из привода, шести высоковольтных вводов и одного газоплотного алюминиевого сварного бака, внутри, которого размещены дугогасительные устройства 3-х фаз.

Данные выключатели используются для замены маломасляных выключателей ВМК-35-20/1000 У1 ‚ ВМУЭ-35II-25/1250 УХЛ1 и масляных баковых выключателей С-35М-630-10 У1, МКП-35-20/1000 У1, ВТ-35-12,5/630 У1. Выбранные выключатели требованиям ГОСТ 687-78, ГОСТ 18397-86, КУ-ЮЖ.674153.003ТУ соответствуют.

Выбираем разъединитель типа РНД-35/1000У1 - разъединитель наружной установки двухколонковый; напряжение 35 кВ; номинальный ток 1000 А. Предназначен для работы в умеренном климате, категория размещения на открытом воздухе.