Материал: Разработка системы электроснабжения завода по производству металлообрабатывающих станков

Подключение резервных линий к РУ ТП осуществляется через автоматические выключатели серии ВА 51-37. Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

; (7.5)

, (7.6)

, (7.7)

где  - номинальный ток выключателя; для ВА 52-37  А;

 - номинальный ток расцепителя, А;

 - пиковый ток защищаемой линии, А;

 - кратность тока отсечки по отношению к , А.

Выключатель серии ВА 51-37 имеет большую кратность тока отсечки: , поэтому ток срабатывания электромагнитного расцепителя будет во много раз превышать значение пикового тока линии. Следовательно, условие (7.7) будет выполняться.

Далее выбранные выключатели проверяются на возможность отключения тока КЗ:

, (7.8)

где  - предельная коммутационная способность; предельный ток, который может отключить выключатель, кА;

 - величина тока КЗ в начале защищаемой линии, кА; расчет токов КЗ подробно изложен в пункте 8 пояснительной записки.

Произведем выбор автоматических выключателей для линии РЛ1. В соответствии с условием (7.6)  А. Принимаем номинальный ток расцепителя  .

Предельная коммутационная способность выключателя ВА 51-37  кА. Следовательно, условие (7.8) выполняется: 25 кА > 12,5 кА.

Выбор выключателей остальных линий аналогичен. Результаты выбора сведены в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Результаты выбора автоматических выключателей РЛ

8. Расчет токов короткого замыкания

Расчетным видом КЗ является трехфазное, т. к. это наиболее тяжелый вид КЗ, при котором имеют место большие значения сверхпереходного и ударного токов, чем при двухфазном и однофазном.

Для вычисления токов КЗ составляется расчетная схема, включающая все элементы, по которым протекают токи к выбранным расчетным точкам (сборные шины подстанции системы, шины РП, шины ТП). На схеме приводятся основные параметры оборудования, которые потребуются для дальнейшего расчета. Расчетная схема и основные параметры оборудования показаны на рисунке 7.2.

Рисунок 7.1 - Схема питания завода

Завод получает питание от электростанций, представленных: ТЭЦ-460 на напряжении 110 кВ, расположенной на расстоянии 65 км, на которой установлены 3 генератора по 160 МВт и 3 трансформатора по 200 МВА, а также ТЭС 900 с 3 генераторами по 300 МВт и 3 трансформаторов по 400 МВА, расположенной на расстоянии 45 км. Питание завод получает от ПС 110/10, расположенной на расстоянии 1,2 км от РП завода. На основании приведенных данных производим расчет токов короткого замыкания в двух точках на сборных шинах подстанции (точка К1), и заводского РП (точка К2).

На подстанции установлены два трансформатора мощностью по 63 МВ∙А каждый со следующими параметрами: ТРДН 63000/110, Sн=63 МВ∙А, Uвн=115кВ, Uнн=10,5 кВ, ΔРкз=260 кВт, ΔРхх=59 кВт, Uк=10,5 %, Iх=0,6%.

Принимаем, что ТЭЦ выполнена по блочному принципу с генераторами ТВВ-160-2УЗ, Pн=160 МВт, ’’=1,13 (Xd’’=0,192) и повышающими трансформаторами ТДЦ-200000/110, Sн=200МВ∙А, Uн=121 кВ, Uнн=10,5 кВ, ΔРкз=400 кВт, ΔРхх=120 кВт, Uк=10,5 %, Iх=0,55%.

По расчетной схеме составляем схему замещения (рисунок 7.3), в которой каждый элемент заменяем своим сопротивлением. Генераторы, трансформаторы, высоковольтные линии и короткие участки распределительных сетей представляем индуктивными сопротивлениями, линию питающую РП заменяем полным сопротивлением.

Расчет токов КЗ выполняем в относительных единицах, при котором все расчетные данные приводим к базисным напряжению и мощности.

Принимаем базисные величины = 1000 МВА,  = 10,5 кВ, тогда ток, кА:

; (8.1)

.

Подставляем данные от генераторах, трансформаторах и линиях [6,стр.76] в расчетную схему рисунок (7.2).

Рисунок 7.2 - Расчетная схема

Для турбогенераторов мощностью от 100 МВт до 1000 МВт принимаем по [6,стр.80] =1,13.

Рассчитаем сопротивления всех элементов в относительных единицах.

Сопротивления генераторов находится как:

. (7.2)

где Рн - номинальная активная мощность генератора, МВт,

- сверхпереходное сопротивление генератора, о.е.,

Сопротивление двухобмоточного трансформатора:

. (7.3)

где - номинальная полная мощность трансформатора, МВ∙А,

 - напряжение короткого замыкания, %.

Для трансформатора с расщепленной обмоткой схема замещения состоит из двух лучей, сопротивления которых:

 (7.4)

Сопротивления воздушных и кабельных линий:

, (7.5)

, (7.6)

, (7.7)

где - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км;

- длина линии, км;- удельное активное сопротивление, Ом/км.

Рисунок 7.3 - Расчетная схема

Выполним расчет для точки К1. По формуле (7.3) сопротивления:

генераторов ТЭЦ-460 и ГРЭС-900:

;

По формуле (7.3) сопротивления блочных трансформаторов ТДЦ-200000/110 и ТДЦ-400000/110 :

;

Сопротивления воздушных линий, питающих ПС по формуле (7.5):

;

;

.

Сопротивление трансформатора ПС 110/10 ТРДН-63000/110 по формуле (7.4):

Все сопротивления наносим на схему замещения (рисунок 7.4):

Рисунок 7.4 - Схема замещения

Преобразуем схему замещения. Последовательно складываем сопротивления генератора и трансформатора и затем складываем их параллельно, получаем:

Преобразуем треугольник сопротивлений,, в звезду с сопротивлениями ,,, преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду покажем на схеме замещения, рисунок 7.6.

Преобразуем схему замещения к виду рисунка 7.5:

Рисунок 7.5 - Преобразование схемы замещения

Рисунок 7.6 - Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду

; (7.8)

; (7.9)

. (7.10)

Согласно формулам (8.8-8.10) сопротивления элементов преобразованной схемы равны:

;

;

.

Преобразуем схему замещения к виду рисунка 7.7:

Рисунок 7.7 - Преобразование схемы замещения

По рисунку 7.7 преобразовываем схему далее:

;

;

.

;

;

.

Рисунок 7.8 - Преобразование схемы замещения

Для дальнейшего преобразования схемы, сложим параллельно соединенные сопротивления  и  :

;

;

;

;

;

;

Преобразуем схему замещения для расчета тока КЗ в точке К1 к виду рисунка 7.9:

Рисунок 7.9 - Схема замещения для расчета тока короткого замыкания в точке К1

Периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания:

 (7.11)

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

, (7.12)

где - ударный коэффициент ( для шин ПС  = 1,82, для шин РП завода  = 1,369).

Sк=. (7.13)

где Sк - мощность короткого замыкания, МВ·А;

- ток установившегося короткого замыкания, кА;

- номинальное среднее напряжение в точке короткого замыкания, на шинах РП, шинах ПС и шинах ВН трансформаторных подстанций =10,5 кВ;

Определяем действующее значение периодической составляющей тока КЗ в точке К1, на шинах 10 кВ:

;

Ударный ток на шинах 10 кВ: ;

Мощность короткого замыкания на шинах РП завода:

.

Для выбора коммутационных и защитных аппаратов, а также для расчета схемы сетей, связующих цеховые ТП, необходимо знать значения токов КЗ на шинах до 1 кВ.

Найдем величину тока КЗ на шинах до 1 кВ ТП1, а также в начале отходящей от шин кабельной линии. С этой целью составим расчетную схему и схемы замещения для определения активного и индуктивного сопротивлений цепи КЗ, представленные на рисунках 8.4 и 8.5 соответственно.

Рисунок 7.12 - Расчетная схема участка сети электроснабжения

Рисунок 7.13 - Схемы замещения цепи КЗ

Сопротивление системы в мОм до понижающего трансформатора

, (8.15)

где  - среднее номинальное напряжение сети высшего напряжения, кВ;

 - начальное значение периодической составляющей тока КЗ на выводах высшего напряжения трансформатора,  кА

 мОм.

Сопротивление  приводится к ступени низшего напряжения:

, (8.16)

где  - среднее номинальное напряжение сети, в которой рассчитывается ток КЗ, кВ.

 мОм.

Активное сопротивление трансформатора ТМГ12-1250/10 в мОм

; (8.17)

 мОм.

Индуктивное сопротивление трансформатора ТМГ11-1250/10

; (8.18)

 мОм.