ВКР Бушуев А.А. (Подстанция Ургал 220-110-35 кВ с компенсацией ёмкостных токов в сети 35 кВ), страница 3

Проверка выключателейПо результатам расчетов проверим выключатели и разъединители, которыеподключаются к выводам автотрансформатора. Согласно [1] оборудованиеподстанции выбрано по условиям работы в нормальном режиме и режимааварийных перегрузок.Проверка выключателей производится по следующим параметрам:1.

По напряжению:UНОМгде UНОМВВ UНОМ(5.1)РУ ,– номинальное напряжение выключателя, кВ; UНОМРУ –рабочеенапряжение распределительного устройства, кВ.2. По длительно допустимому току:IН  IР.МАХ ,(5.2)где I Н – номинальный ток выключателя, А; IР.МАХ – максимальный рабочий токприсоединения, где устанавливают выключатель, А.3. По номинальному периодическому току отключения:IНОМ.ОТКЛ  Iк(3) ,где IНОМ.ОТКЛ – номинальный ток выключателя по каталогу, кА.4. Коммутационной способности: наибольший пик тока включения:24(5.3)i ВКЛ.Д.  iУД. ,(5.4)где iвык – ток электродинамической стойкости, кА; термическая стойкость:I2т  t т  Вк ,(5.5)где Вк – величина теплового импульса; Iнотк – номинальный ток отключениявыключателя, кА; I т – предельный ток термической стойкости (по каталогу),кА; t т – время прохождения тока термической стойкости (по каталогу), с.Величина теплового импульса, методика расчета принята из [5], кА2с:Вk   I(3)кз    t откл  Tа  ,2(5.6)где I(3)кз – начальное действующее значение периодической составляющей токатрехфазного короткого замыкания, кА; Т а – постоянная времени цепикороткого замыкания; t откл – время протекания тока короткого замыкания, с:t откл  t защ  t в ,(5.7)где t защ – время срабатывания основной защиты, с; t в – полное времяотключения выключателя, из паспортных данных на выключатель;Tав цепях напряжения 1000 В с относительно малым активнымсопротивлением среднее значение Tа  0,05 с, вследствие чего длительностьзатухания апериодической составляющей обычно составляет 0,1 – 0,2 с. возможность отключения полного тока короткого замыкания:25i НА  iat ,(5.8)где номинальное относительное содержание апериодической составляющей,кА:iна  2  Iнотк ном ;(5.9)апериодическая составляющая тока короткого замыкания, кА:iat  2  I  e(3)кз tмTa(5.10)Приведем расчет для ввода 220 кВ автотрансформатора.

Проверимвыключатель МВ-220:- по напряжению:UНОМ  220 кВ  UНОМ.РУ  220 кВ,IНОМ  1000A  IР.МАХ  229,308 А,- по току:- по номинальному току отключения:IНОМ.ОТКЛ = 25кA  I(3)КЗ = 2,247кА,- по току термической стойкости:I2т  t ч  252  3  1875кA2  с  Вk  4,29кА2  с,22B K   I(3)кз    t откл  Tа   2,247  (0,88  0,05)  4,29кА  с,2t откл  t защ  t в  0,8  0,08  0,88с,26- по току электродинамической стойкости iВЫКЛ.Д.

 25кА  i УД.  8,796кА,iНА  3,53кА  iat  0 кА,- по полному току отключенияiна  2  IНОМ.ОТКЛ ном  2  25  0,1  3,53кА, ,t М  t защ  t в  0,8  0,08  0,88с, по определяем ном  0,1iat  2  I  e(3)кз tмTa 2  2,247  е0,880,05 7,2  108 кА.Все необходимые условия выполняются, значит, проверку прошел.Результаты расчетов приведены в приложении Б.5.2.

Проверка разъединителейВыбор разъединителей производится по следующим параметрам:– по номинальному напряжению:UНОМВ UНОМРУ ,(5.11)– по номинальному длительному току:IН  IР.МАХ ,27(5.12)Проверка разъединителей производится по следующим параметрам:– на электродинамическую стойкость:i ВКЛ.Д.

 iУД.(5.13)– на термическую стойкость:I2т  t т  Вк .Приведемрасчетдляпитающего(5.14)ввода220кВ.Выбираемтипразъединителя РНДЗ 2-220.Проверка:220 кВ  220 кВ ;– по номинальному напряжению:– по номинальному длительному току:1000 А  276,752 А ;– на электродинамическую стойкость:40 кА  2,247кА ;– на термическую стойкость:4800 кА2  c  65.076 кА2  c .Все необходимые условия выполняются, значит, выключатель проверкупроходит.

Результаты расчетов приведены в приложении В.286 КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В СЕТИ 35 кВ6.1. Анализ проблемы компенсации емкостных токовПодавляющее большинство нарушений нормальной работы сетей сизолированной нейтралью связано с повреждением изоляции относительноземли, то есть с однофазным замыканием на землю (рисунок 6.1).Существование однофазных замыканий может быть длительным. Симметриялинейных напряжений при этом не нарушается, а вот фазные напряжения, двух“здоровых”фазподнимаютсядоуровнялинейных.Нагляднотакоеперераспределение напряжений можно увидеть на векторной диаграмметреугольника напряжений (рисунок 6.2).

При уменьшении вектора напряжения,к примеруA,вектора напряженийBиCстремятся к векторамнапряжений BA и CA . Величина тока, протекающего в месте замыкания,находится в прямой пропорциональной зависимости от величины емкостилинии. Емкость линии зависит от ее протяженности и разветвленности. Этотток имеет небольшие значения, однако опасность такого режима, заключается впериодическом зажигании перемежающейся дуги.CBAРисунок 6.1.

Процесс протекания однофазногозамыкания на землю29AAO’OOBCCа)б)а) векторная диаграмма симметричной сети;б) векторная диаграмма сети с замыканием наземлю фазы АРисунок 6.2. Векторная диаграммаПри горении дуги, во-первых, увеличивается фазное напряжение, во-вторыхв силу малых токов замыкания горение дуги является нестабильным. Придлительном горении более 60 % замыканий из-за сложных переходныхпроцессовсбольшойкратностьюперенапряженийразвиваютсявмногоместные пробои изоляции, приводя к многоместным междуфазнымкоротким замыканиям.

Принято считать, что порядка 30 % из них возникаютвследствие воздействия на изоляцию нестабильного горения дуги, а более 50 %вследствие появления перенапряжений высокой кратности.Установившееся значение тока в месте повреждения, определяетсяемкостью фаз на землю. Для обеспечения максимально возможной надежностиработы сети необходимо, чтобы ток замыкания был настолько мал, чтобы втечение достаточно длительного времени (времени, необходимого для поиска иустранения повреждения)можно было бы обойтись без отключенияпотребителей. Согласно, РД 34.20.179 и правилам технической эксплуатацииэлектростанций и сетей [6,7], допустимыми токами замыкания, не требующими30немедленного отключения таких поврежденных присоединений считаютсятоки: в воздушных сетях 35 кВ - не более 10 А; в воздушных сетях, неимеющих железобетонных или металлических опор, при напряжении 6 кВ - неболее 30 А, при напряжении 10 кВ - не более 20 А, при напряжении 15-20 кВ не более 15 А.

Если токи превышают приведенные значения, то требуетсякомпенсация емкостного тока замыкания на землю.Компенсация емкостного тока замыкания на землю является бесконтактнымсредством дугогашения. В сравнении с сетями, работающими с изолированнойнейтралью, а также с эффективным и неэффективным заземлением нейтралиэффективноиспользуемаякомпенсацияемкостныхтоковобладаетследующими выгодными для эксплуатации качествами:уменьшает ток через место повреждения до минимальных значений(в пределе до активных составляющих и высших гармоник), обеспечиваетнадежное дугогашение (предотвращает длительное воздействие заземляющейдуги) безопасность при растекании токов в земле;облегчает требования к заземляющим устройствам;ограничивает перенапряжения, возникающие при дуговых замы-каниях на землю, до значений 2,5—2,6 U ф (при степени расстройки 0—5%),безопасных для изоляции оборудования и линий;значительно снижает скорости восстанавливающихся напряженийна поврежденной фазе, способствует восстановлению диэлектрических свойствместа повреждения в сети после каждого погасания перемежающейсязаземляющей дугипредотвращает набросы реактивной мощности на источники пи-тания при дуговых замыканиях на землю, чем сохраняется качествоэлектроэнергии у потребителей ( Q  Iс  Uф  0 при резонансной настройке);частности,предотвращает развитие в сети феррорезонансных процессов (всамопроизвольныхнесимметрииемкостейфазсмещенийсети,нейтрали),возникающие31еслиприучитываютсянеполнофазныхперегоранияхплавкихпредохранителей,установленныхналинияхэлектропередачи;обеспечивает высокую надежность работы высоковольтных линийбез грозозащитного троса.При компенсации емкостных токов воздушные и кабельные сети могутдлительно работать с замкнувшейся на землю фазой.

В этих сетях не требуетсярелейная защита от замыкания на землю, действующая на отключение линий,трансформаторов,генераторов,работающихвблочныхсхемахилинепосредственно на распределительную сеть, а также электродвигателей,питающихся непосредственно от сети.B сети достаточно иметь селективную сигнализацию замыкания на землю,при которой не нарушаются настройки компенсации. Исключением являютсясети 3-35 кВ с повышенной опасностью обслуживания оборудования, вкоторых замыкания на землю должны селективно отключаться.Компенсация емкостных токов замыкания на землю путем применениядугогасящихреакторовимеетнеоспоримыепреимущества,вслучаяхразветвленной сети, труднодоступности сети для ремонта, отсутствииавтоматического резервирования поврежденной линии.

В таких случаяхнемедленное отключение повреждения нецелесообразно, ввиду нарушенияэлектроснабжения потребителей. При этом необходимо уменьшить объемповреждения оборудования при протекании тока однофазного замыкания наземлю и обеспечить безопасность при работе поврежденного элемента [8].Компенсация емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВприменяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скоростивосстановлениянапряжениянаповрежденнойфазепослегашениязаземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганияхдуги и создания условий для ее самопогасания [8]. Правила техническойэксплуатации электростанций и сетей допускают для компенсации емкостныхтоков замыкания на землю применять заземляющие дугогасящие реакторы сручным или автоматическим регулированием.