7. Выбор режима работы нейтралей трансформаторов гпп

Электрические сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю, с эффективно или глухозаземлёнными нейтралями. В местах разрыва нейтрали устанавливаются ОПН. В схеме ГПП предусматриваем возможность разземления нейтрали трансформаторов ГПП в соответствии с указаниями диспетчерской службы питающей сети.

Рис.3. Режимы нейтралей трансформаторов ГПП

Компенсация емкостного тока замыкания на землю в сетях 10 кВ должна применяться при значениях тока более 20А. Величина емкостного тока зависит от протяженности кабельных линий 10 кВ.

Емкостной ток однофазного замыкания на землю определяется по ниже приведенной формуле:

I_з =L·U/а , (23)

где L - длина линии, км; U- напряжение в сети, кВ; а - коэффициент для кабельных линий равный 10 ( значение для воздушных линий 350);

I_з =7·10.5/10 = 7.35 А

Суммарная длина кабельных линий по проекту не превышает 7 км, что позволяет выбрать изолированную нейтраль

8. Расчет токов короткого замыкания

Составим расчетную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения при параллельном включении всех источников питания. В нормальном режиме блоки линия-трансформатор работают раздельно, расчетная схема представлена на рис.8.1а), схема замещения – на рис.8.1б).

Для расчета принимаем точки короткого замыкания на выводах ЛЭП-110 кВ (К1) и на шинах РУ-10 кВ (К2). На схеме рис.8б Z_c, Z_w,Z_т, – соответственно, сопротивления системы, воздушной линии электропередачи (ЛЭП) и трансформатора.

Расчет будем производить в относительных единицах. За базисные значения принимаем:

S_б = 1000 МВА, U_б1 = 115 кВ, U_б2 = 10,5 кВ, тогда

базисные токи:

5,02 кА; (24)

54,98 кА; (25)

принимаем мощность системы S_с = S_б = 1000 МВА

Определение относительных приведенных активных и реактивных сопротивлений схемы замещения в относительных единицах

рис.8.1. а) – расчетная схема б) – схема замещения

- для системы:

1 ,о.е.; (26)

= 0,02 ,о.е ; (27)

- для линии:

0,337 ,о.е, (28)

где x_о = 0,405 Ом/км удельное реактивное сопротивление

0,098 о.е., (29)

где r_о ≈ 0,25 Ом/км – удельное сопротивление выбранного для ЛЭП провода АС-120;

Индуктивные сопротивления на стороне высокого и низкого напряжения:

, (30)

где 3,5 – коэффициент расщепления;

= 7,8 , o.e.

, о.е. (31)

Определение результирующих активных и реактивных сопротивлений для точек К1 и К2.

Рис. 8.2. Результирующая схема замещения

Для точки К1:

1+0,33 = 1,337 , o.e ; (32)

=0,02+0,098=0,118 , o.e ; (33)

= , o.e.; (34)

Отношение: > 3 – следовательно, активное сопротивление в расчетах можно не учитывать и результирующее полное сопротивление принять z₁ = x₁.

Для точки К2:

х₂ = х_С + х_W + х_Т = 1+ 0,33+7,8 = 9,2, o.e.

r₂ = r_С + r_W + r_Т = 0,02+0,098+0,096= 0,214, o.e.

= ,o.e.

Отношение: > 3 – следовательно, активное сопротивление в расчетах можно не учитывать и принять z₂ = x₂.

Расчет начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

Для точки К1:

где z₁ – результирующее относительное сопротивление схемы замещения для точки К1, о.е., I_б1 – базисный ток для точки К1, кА.

Для точки К2:

где z₂ - результирующее относительное сопротивление схемы замещения для точки К2, о.е., I_б2 – базисный ток для точки К2, кА

Расчет ударного тока короткого замыкания

Максимальное мгновенное значение полного тока КЗ наступает обычно через 0,01 с после начала процесса трёхфазного КЗ. Оно носит название ударного тока, ударный ток определяется для момента времени t = 0,01 с.

_{ky - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ:}

где Та – постоянная времени цепи КЗ , с :

Т_а= Х/ ω·r , (40)

где ω = 2πf , f = 50 Гц – частота переменного тока сети.

_{Для точки К-1:}

Т_а1= Х₁/ ω·r₁ с,

,

Для точки К-2:

Т_а2= Х₂/ ω·r₂ с,

,