Рисунок 3.2 – Схема замещения

Принимаем S_б = 100 МВА и рассчитываем все сопротивления схемы замещения при этой базисной мощности.

Сопротивление источника питания определяем по (формуле, 3.5):

S_КЗ.И = 1100 МВА

Х_{1 =} = = = 0,09 Ом; (3.5)

Сопротивление линии при напряжении 230 кВ определяем

по (формуле, 3.6):

X₂=X₃= = X₀*L₁* = 0,4*5,2* = 0,004 Ом, (3.6)

где Х₀ = 0,4 Ом/км [1]

3.3.1 Расчет тока трехфазного КЗ для точки К1

Определяем относительное базисное сопротивление до точки К₁:

= +0,5* = 0,09+0,5*0,004 = 0,092. (3.7)

Расчет токов и мощности КЗ выполняем в следующей последовательности:

– определяем базисный ток I_б:

I_б = = = 0,25 кА; (3.8)

– определяем ток трехфазного короткого замыкания :

I_k = = = 2,72 кА; (3.9)

– определяем ток двухфазного замыкания I_к⁽²⁾:

= 0,866* = 0,866*2,72 = 2,35 кА; (3.10)

– определяем ток однофазного замыкания I_к⁽¹⁾, кА:

= 0,55* = 0,55*2,72 = 1,496 кА; (3.11)

– определяем ударный ток i_у:

i_y = 2,55* I_k = 2,55*2,72 = 6,936 кА; (3.12)

– определяем мощность трехфазного КЗ:

S_k = = = 1086,96 МВА. (3.13)

3.3.2 Расчет тока трехфазного КЗ для точки К2 (шина 10 кВ)

Х_ВН=Х_В.*б = * = * = 2,415; (3.14)

Х_НН=Х_В.*б = * = * = 0,11. (3.15)

Определяем относительное базисное сопротивление до точки К2:

- трансформатор Т₁

= +0,5*( Х_ВН + Х_НН) = 0,098+0,5(2,415+0,11) = 2,525. (3.16)

Расчет токов и мощности КЗ выполняем в следующей последовательности:

– определяем базисный ток I_б:

I_б = = = 5,5 кА;

– определяем ток трехфазного короткого замыкания :

I_k = = = 2,18 кА;

– определяем ток двухфазного замыкания I_к⁽²⁾:

= 0,866* = 0,866*2,18 = 1,89 кА;

– определяем ток однофазного замыкания I_к⁽¹⁾:

= 0,55* = 0,55*2,18 = 1,2 кА;

– определяем ударный ток i_у:

i_y = 2,55* I_k = 2,55*2,18 = 5,559 кА;

– определяем мощность трехфазного короткого замыкания:

S_k = = = 39,6 МВА,

3.3.3 Расчет токов короткого замыкания до точки К3

Рисунок 3.3 – Схема замещения

для точки К3

Длительный рабочий ток для трансформатора собственных нужд, А:

, (3.17)

где – мощность трансформатора собственных нужд, кВА.

I_{дл.раб.ТСН} = = 144,34 А.

Трансформатор присоединен к шинам 0,4 кВ двумя кабелями ПвПу – мм², максимальный допустимый ток которых:

, (3.18)

Где – количество параллельно включенных кабелей; – длительно допускаемый ток для принятого сечения кабеля 4; – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения кабелей, проложенных рядом.

А.

Принимая длину кабеля 35 м получаем сопротивление кабеля в относительных базисных единицах:

, (3.19)

.

где x₀ – сопротивление кабеля = 0,4 Ом/км 4.

Аналогично находится активное сопротивление:

.

Находим сопротивления трансформатора собственных нужд в относительных базисных единицах:

Х_ТСН1*б = * , (3.20)

где U_k – напряжение короткого замыкания = 6%; – мощность трансформатора собственных нужд = 100 КВА.

r_ТСН1*б = , (3.21)

где – потери активной мощности в трансформаторе при коротком замыкании = 3,7 кВт,

r_ТСН1*б = = 37.

Результирующее реактивное сопротивление до точки К3:

= Х_б*К2 + 0,5* Х_ТСН1 + 0,5*Х_k, (3.22)

= +0,5* =32,83.

Результирующее активное сопротивление до точки К3:

r_рез.3*б = 0,5*r_T1 + 0,5*r_k; (3.23)

r_рез.3*б =0,5*5,92+0,5*37 = 21,46.

Результирующее полное сопротивление до точки К3

Z_рез.3*б = , (3.24)

Z_рез.3*б = = 39,22.

Расчет токов и мощности КЗ выполняем в следующей последовательности:

– определяем базисный ток I_б:

кА;

– определяем ток трехфазного короткого замыкания :

I_k = = = 3,68 кА;

– определяем ток двухфазного замыкания:

= 0,866* = 0,866*3,68 = 3,19 кА;

– определяем ток однофазного замыкания:

= 0,55* = 0,55*3,68 = 2,024 кА;

– определяем ударный ток i_у:

i_y = 2,55* I_k = 2,55*3,68 = 9,384 кА;

– определяем мощность трехфазного КЗ:

S_k = = = 2,55 МВА.

Таблица 3.2 — Сводная таблица расчетов

4. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДСТАНЦИИ

4.1 Максимальные рабочие токи сборных шин и присоединений подстанции

– вводы подстанции, А:

I_{раб.макс} = = = 34,2 А; (4.1)

где К_пр – коэффициент перспективы развития подстанций и потребителей = 1,3.

– сборные шины РУ-220 кВ:

I_{раб.макс} = = = 20,47 А; (4.2)

где К_Р.Н. – коэффициент распределения нагрузки на шинах распределительного устройства = 0,5…0,7.

– первичная обмотка трансформатора:

I_{раб.макс.} = = = 39,36 А; (4.3)

где К_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора = 1,5.

– обмотка низшего напряжения трансформатора:

I_{раб.макс. НН} = = = 577,35 А; (4.4)

- сборные шины РУ–10 кВ:

I_{раб.макс.} = = = 346,41 А; (4.5)

- первичные обмотки ТСН:

I_{раб.макс.ВН} = = = 8,66 А;

где К_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора = 1,5;

– питающие линии потребителей 10 кВ СЦБ-ЮГ:

I_{раб.макс.} = = = 805,804 А,

Питающие линии остальных потребителей рассчитывается аналогично, результаты расчетов заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 — Максимальные рабочие токи основных присоединений подстанции

Окончание таблицы 4.1

4.3 Выбор высоковольтных выключателей

Начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания на шинах ОРУ 220 кВ = 3 кА

Проверка по условиям рабочих продолжительных режимов:

U_ном = 220кВ 220кВ

Максимальный рабочий ток в цепи выключателя рассчитывается по мощности обмотки 220 кВ трансформатора 10 МВ∙А:

I_раб = = = 26,25А;

Номинальный ток для выключателя 220 кВ - 2500 А.

I_ном = 2500A 26,25A.

Ударный коэффициент

к_уд = 1+е^-0,01/0,03 = 1,717; где Т_а = 0,03с,

Ударный ток

i_уд * * к_уд = *3*1,717 = 7,285 кА;

Проверка на электродинамическую стойкость:

Наибольший пик тока электродинамической стойкости для выключателя 220 кВ составляет 125 кА.

I_вкл. = 125кА 7,285кА;

Проверка по термической стойкости:

Ток термической стойкости для выключателя 220 кВ составляет 50 кА, а время протекания тока термической стойкости 3 с.

t_откл. 3*Т_аэк;

t_откл. t_терм.;

В_{ккаталожн.} = * t_терм. = 50²*3 = 7500кА²*с;

В_красч. = * (t_откл.+Т_а) = 3²*(0,16+0,03)=1,71кА²*с;

7500кА²*с 1,71кА²*с

Выбор по коммутационной способности:

I_вкл. = 50кА 3кА;