Материал: Система электроснабжения сельскохозяйственного района Нечерноземной зоны

Трансформаторы Т1, Т2:

Активное сопротивление трансформаторов во много раз меньше индуктивного, поэтому в расчете не учитываем активное сопротивление обмоток трансформатора.

.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчет проводится для следующих возможных режимов работы сети:

Нормальный режим работы (максимальный), когда по стороне 110 кВ осуществляется транзит мощности (Q1 включен), трансформаторы на раздельной работе по стороне 10 кВ.

Минимальный, когда линия W1 отключена (W1, так как режим минимума подразумевает питание подстанции от энергосистемы с меньшим значением S_k⁽³⁾, т.е. в данном случае С1), трансформаторы на раздельной работе по стороне 10 кВ.

Ток трехфазного короткого замыкания:

, (6.5)

где - полное суммарное эквивалентное сопротивление от источника питания до расчётной точки КЗ.

Установившееся значение тока при двухфазном КЗ определяется по значению тока трёхфазного КЗ:

, кА.(6.6)

Ударный ток в точке КЗ:

кА, (6.7)

где  - ударный коэффициент.

Ударный коэффициент определяется по формуле:

, (6.8)

где - расчётная постоянная времени, учитывающая затухание амплитуды периодической составляющей тока КЗ.

Постоянная времени определяется из выражения:

с, (6.9)

где  и - суммарные сопротивления схемы замещения, в которую все элементы введены соответственно только индуктивными и только активными сопротивлениями.

Расчёт токов КЗ производим без учёта подпитки со стороны нагрузки.

В качестве примера рассмотрен расчет токов КЗ в точке К1.

Максимальный режим.

Преобразуем схему замещения к простейшему виду. Простейшей называется схема, в которой каждый источник э.д.с. связан с местом повреждения через одно сопротивление.

Изначально схема замещения для расчета точки К1 имеет вид, представленный на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Начальная схема замещения для расчета точки К1

Сложим сопротивления последовательно соединенных ветвей 0 - 1 и 1 - 2, 2 - 3 и 3 - 0:

Z₅ =

Z₆ = .

Полученная в результате такого преобразования схема является простейшей и представлена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 - Начальная схема замещения для расчета точки К1

Находим ток трехфазного короткого замыкания в точке К1:

Суммарный ток к. з. в точке К1:

Определим ударный ток в точке К1.

Постоянная времени первой ветви:

Ударный коэффициент:

Постоянная времени 2-ой ветви:

Ударный коэффициент:

Тогда, ударный ток 2-ой ветви:

Суммарный ударный ток трехфазного к. з. для точки К1:

Расчеты для других точек проводятся аналогично. Результаты расчетов представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Результаты расчета токов короткого замыкания

.4 Расчет токов замыкания на землю

Расчет токов замыкания на землю в сетях, работающих с изолированной нейтралью, производится с целью определения необходимости компенсации емкостных токов, путем установки заземляющих дугогасящих реакторов. Согласно ПУЭ, компенсация предусматривается в нормальном режиме в сетях 3-20 кВ, имеющих железобетонные опоры на воздушных линиях, и во всех сетях 35 кВ, при емкостном токе более 10 А.

Ток однофазного замыкания на землю в соответствии с [8], с точностью для практических расчетов, в том числе, для решения вопроса о необходимости компенсации емкостного тока замыкания на землю, рассчитываем по формуле:

I_з⁽¹⁾ = 3 ∙ U_ф ∙ ω ∙ С_уд∙ L, А, (6.10)

где U_ф - напряжение фазы сети, кВ;

ω - угловая частота напряжения сети, с^-1;

С_уд - емкость 1 км фазы сети относительно земли, мкФ/км;

L - общая протяженность сети, км.

Но с точностью для практических расчетов, в том числе, для решения вопроса о необходимости компенсации емкостного тока замыкания на землю, расчет производим по формуле:

 А, (6.11)

где U_ном - номинальное напряжение сети, кВ;

L_в - общая протяженность воздушных линий сети, км;

L_к - общая протяженность кабельных линий , км.

В данном случае, раздельная работа силовых трансформаторов (секционные выключатели отключены) является нормальным режимом.

Определим ток однофазного замыкания на землю для ля отходящих линий 10 кВ:

 (А).

Согласно [4], компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А. В нашем случае компенсация не требуется.

7. Выбор и проверка оборудования на пс к воздействию токов кз

.1 Выбор и проверка выключателей и разъединителей

Выключатели и разъединители выбираются по следующим условиям:

1)      ;

)        ;

)        ,

где ток короткого трёхфазного замыкания в максимальном

режиме (из таблицы 6.2);

)

где  ток динамической стойкости выключателя или разъединителя;

 сквозной предельный ток выключателя или разъединителя;

 ударный ток короткого замыкания (из таблицы 6.2).

)

где  номинальный ток термической стойкости выключателя;

 номинальное время термической стойкости (3-4 сек.);

тепловой импульс тока короткого замыкания.

 кА²∙с. (7.1)

 с. (7.2)

где  полное время срабатывания выключателя, с;

 время срабатывания релейной защиты, с;

собственное время отключения выключателя, с.

.1.1 Выбор выключателей и разъединителей на стороне 110 кВ

Рассчитываем максимальный рабочий ток:

 А, (7.3)

где S_р.п/ст - максимальная расчётная мощность подстанции.

Следует отметить, что так как подстанция проходного типа, максимальный рабочий ток, проходящий через секционный выключатель, зависит не только от максимальной расчетной мощности подстанции, но и параметров транзитного режима. Исходя из этого, максимальный рабочий ток через секционный выключатель принимается  = 300 А.

Согласно напряжению электроустановки и максимального рабочего тока, предварительно выбираем выключатель ВГТ-110-II*-40/2000УХЛ1.

Проверим выключатель по отключающей способности и на электродинамическую стойкость.

Согласно таблице 6.2, значения периодической составляющей тока КЗ и ударного тока КЗ в месте установки выключателя имеют значения  и соответственно. Проверяем выполнение условий для выбранного выключателя:

Условия выполняются.

Проверяем выключатель по термической стойкости.

Для выбранного выключателя:

По (7.1) рассчитываем тепловой импульс тока короткого замыкания:

То есть, условие термической стойкости выполняется:

.

Таким образом, выключатель ВГТ-110-II-40/200УХЛ1 удовлетворяет всем условиям выбора и окончательно принимается к установке.

Выбираем разъединители РДЗ-110, с моторными приводами типа ПРГ-2БУХЛ1. Для трансформаторных выбираем разъединители с одним комплектом заземляющих ножей; для линейных разъединителей, разъединителей ремонтной перемычки и разъединителей шинных I и IIс.ш. - с двумя комплектами заземляющих ножей.

Проверка разъединителей проводится аналогично проверке выключателей. Выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям.

Технические данные выключателей и разъединителей 110 кВ приведены в приложении 3.

.1.2 Выбор выключателей на стороне 10 кВ

Максимальный рабочий ток:

Согласно напряжению электроустановки и рассчитанного максимального рабочего тока, предварительно выбираем выключатель BB/TEL -10-12.5/1000-У2.

Проверим выключатель по отключающей способности и на электродинамическую стойкость.

Согласно таблице 6.2, значения периодической составляющей тока КЗ и ударного тока КЗ в месте установки выключателя имеют значения  и соответственно. Проверяем выполнение условий для выбранного выключателя:

Условия выполняются.

Проверяем выключатель по термической стойкости.

Для выбранного выключателя:

По (7.1) рассчитываем тепловой импульс тока короткого замыкания:

То есть, условие термической стойкости выполняется:

Таким образом, выключатель BB/TEL-10-12.5/1000-У2 удовлетворяет всем условиям выбора и окончательно принимается к установке.

Выбор линейных выключателей осуществляется по наиболее нагруженной линии. Принимается к установке выключатель BB/TEL-10-12.5/1000-У2. Выключатель удовлетворяет всем условиям проверки.

Технические данные выбранных выключателей по стороне 10 кВ приведены в приложении 3.

.2 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока предназначены для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения, а также для питания цепей вторичной коммутации.

Выбор трансформаторов осуществляется:

) по напряжению установки U_цеп≤U_ном;

) по току I_pmax≤I_1ном ;

) по конструкции и классу точности;

) по электродинамической стойкости i_уд≤i_дин ;

) по термической стойкости B_k≤I_T²t_T; По напряжению и максимальному рабочему току на стороне 110 кВ выбираем трансформаторы тока, встроенные в силовой трансформатор типа ТВТ-110-I-300/5.