7.2 Расчет токов короткого замыкания на шинах 110 кВ
Расчет токов короткого замыкания ведем в относительных единицах. Базисную мощность принимаем равной Sб =1000МВА
Расчетная схема представлена на рисунке 7.1:
Рисунок 7.1 – Расчетная схема подстанции
По расчетной схеме составляется схема замещения, представленная на рисунке 7.2:
Рисунок 7.2 – Схема замещения подстанции
Определяем сопротивление энергосистемы по формуле:
(7.1)
Определяем сопротивление линии по формуле:
(7.2)
где Худ=0,4 Ом/км – удельное сопротивление 1км линии, определяем по таблице 3.1 [2];
Определяем сопротивление трансформатора по формуле:
(7.3)
(7.4)
Выполним преобразование для точки К1. Для точки К1 будет одна генерирующая ветвь.
Составляем лучевую схему представленную на рисунке 7.3
Рисунок 7.3 – Лучевая схема для точки К1
Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К1
Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания по формуле:
,
(7.5)
где Е*’’– сверхпереходная
ЭДС, для источников бесконечной мощности
Е*’’= 1;
Хрез – сопротивление генерирующей ветви до точки КЗ;
Iб – базисный ток, кА; Базисный ток определяется по формуле:
(7.6)
;
Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле:
,
(7.7)
где Куд – ударный коэффициент, определяется по [2] , табл.3.8;
Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент отключения:
(7.8)
где Та – постоянная времени затухания, определяется по [2], табл.3.8;
Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания, которая для источника бесконечной мощности определяется по формуле:
;
(7.9)
;
7.3 Расчет токов короткого замыкания на шинах 10 кВ
Производим расчет токов короткого замыкания для точки К2, при коротком замыкании на шинах 10кВ при включенном секционном выключателе.
Выполним преобразования для точки К2. Для точки К2 будет одна генерирующая ветвь:
;
Составляем лучевую схему, которая приведена на рисунке 7.4:
Рисунок 7.4 – Лучевая схема для точки К2 (СВ включен)
Расчет токов короткого замыкания производим аналогично предыдущему случаю и результаты сводим в таблицу 7.1.
Производим расчет токов короткого замыкания для точки К2 при отключенном секционном выключателе.
Выполним преобразования для точки К2. Для точки К2 будет одна генерирующая ветвь:
,
Составляем лучевую схему, которая приведена на рисунке 7.5:
Рисунок 7.5 – Лучевая схема для точки К2 (СВ отключен)
Результаты расчета токов короткого замыкания сводим в таблицу 7.1.
7.4 Расчет токов короткого замыкания на шине собственных нужд.
Производим расчет токов короткого замыкания для точки К3, при коротком замыкании на шине собственных нужд при включенном секционном выключателе.
Выполним преобразования для точки К3. Для точки К3 будет одна генерирующая ветвь:
;
Составляем лучевую схему, которая приведена на рисунке 7.6:
Рисунок 7.6 – Лучевая схема для точки К3
Результаты расчета токов короткого замыкания сводим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Сводная таблица токов короткого замыкания
Точка КЗ |
Iп.0, кА |
iу, кА |
iаτ, кА |
Iп.τ, А |
К1 |
5,565 |
13,51 |
0,281 |
5,565 |
К2 (СВ включен) |
20,99 |
56,52 |
4,01 |
20,99 |
К2’ (СВ отключен) |
13,15 |
35,41 |
2,51 |
13,15 |
К3 |
125,42 |
283,8 |
1,18 |
125,42 |
8 Выбор выключателей и разъединителей
8.1 Выбор выключателей и разъединителей 110кВ
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.
К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:
- надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);
- быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;
- пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т. е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
- возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
- легкость ревизии и осмотра контактов;
- взрыво- и пожаробезопасность;
- удобство транспортировки и эксплуатации.
Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток Iном и номинальное напряжение Uном.
В пределах одного распределительного устройства выключатели и разъединители выбираются однотипными по цепи самого мощного присоединения, в данном случае по цепи трансформатора связи
Предполагаем установить на ОРУ 110 кВ элегазовые выключатели серии ВЭБ-110, изготовленные на ОАО «УРАЛЭНЕРГОТЯЖМАШ».
Выбираем выключатели по условиям:
(8.1)
(8.2)
(8.3)
где
- номинальное напряжение выключателя;
- номинальный ток выключателя;
- номинальный и максимальный токи цепи
[2].
(8.4)
(8.5)
– номинальная мощность трансформатора,
следующего по шкале ГОСТ;
Выбранный выключатель проверяем по следующим условиям:
- на ток отключения:
(8.6)
- на возможность отключения
:
(8.7)
где н% - нормативное содержание апериодической составляющей в полном токе короткого замыкания.
- на динамическую устойчивость:
(8.8)
- на термическую устойчивость:
,
(8.9)
где It – ток термической стойкости, кА;
tT – время протекания тока термической стойкости, определяем из паспортных данных, с.
Выбранный выключатель типа ВЭБ - 110 удовлетворяет всем требованиям.
Разъединители выбираются в тех же цепях, что и выключатели и по тем же условиям, а проверяются на термическую и динамическую устойчивость.
Предполагаем установить на ОРУ 110 кВ разъединители типа
РГ –110/2000 УХЛ 1.
Разъединители выбираем по следующим условиям:
Выбранный разъединитель проверяем по следующим условиям:
- на динамическую устойчивость:
- на термическую устойчивость:
Выбранный разъединитель типа РГ –110/1000 УХЛ 1 удовлетворяет всем требованиям.