рим с.з (1226854), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Расчёт токов короткого замыкания с учётом действительных характеристик и действия режима работы всех элементов энергосистемы весьма сложен. Вместе с тем для решения большинства задач, встречающихся на практике, можно ввести допущения, упрощающие расчёты и не вносящие существенных погрешностей. К таким допущениям относят следующие:

- не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

- пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

- не учитывают ёмкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю;

- сопротивление шин распределительных устройств, электрических аппаратов (выключателей, трансформаторов тока и др.), кабельных и воздушных перемычек сравнительно небольшой длины не учитывают из-за их малого значения;

- считают, что трёхфазная система является симметричной; влияние нагрузки на ток короткого замыкания учитывают приближённо; при вычислении тока короткого замыкания обычно пренебрегают активным сопротивлением цепи, если отношение X/R более трёх.

Указанные допущения наряду с упрощением расчётов приводят к некоторому преувеличению токов короткого замыкания (погрешность расчёта не превышает 10%, что принято считать допустимым).

Расчёт токов при трёхфазном коротком замыкании выполняется в следующем порядке:

- для рассматриваемой энергосистемы составляется расчётная схема;

- по расчётной схеме составляется электрическая схема замещения;

- путём постепенного преобразования приводят схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определённым значением результирующей ЭДС, были связаны с точкой короткого замыкания одним результирующим сопротивлением;

- зная результирующую ЭДС источников питания и результирующее сопротивление, по закону Ома определяют начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания I_п0, затем ударный ток и при необходимости периодическую и апериодическую составляющую тока короткого замыкания для заданного момента времени.

Расчётная схема, на основе которой составляется схема замещения, показана на рисунке 1.2, а схема замещения – на рисунке 1.3.

Расчет токов КЗ проведем в относительных единицах по средним напряжениям (без учета точных коэффициентов трансформации) по методу, изложенному в [7]. Приняты следующие базисные мощность и напряжения:

S_б=1000 МВА; U_б1=37 кВ; U_б2=10,5 кВ.

Рисунок 1.2 − Расчётная схема

Рисунок 1.3 − Схема замещения для расчёта токов КЗ

Сопротивление системы Х_С*б, в относительных единицах (о.е.) и приведенное к базисным условиям, находится по формуле:

Х_С*б= , (1.13)

где I_КЗ=8,2 кА – значение максимального тока трехфазного КЗ на шинах 35 кВ подстанции, от которых получает питание ПС ; U_ср=37 кВ – среднее номинальное напряжение на шинах питающей подстанции;

Х_С*б= =1,903 о.е.

Сопротивление воздушной линии Х_ВЛ*б, о.е., определяется по формуле:

Х_ВЛ*б=Х_ВЛ· =х_уд·L· , (1.14)

где Х_ВЛ – индуктивное сопротивление воздушной линии в именованных единицах, Ом; х_уд=0,4 Ом/км – среднее удельное индуктивное сопротивление воздушной линии напряжением до 220 кВ [7]; L=5,96 км – длина питающей линии «Южная»–;

Х_ВЛ*б=0,4·5,96· =1,741 о.е.

Сопротивление обмоток трансформатора Х_Т*б, о.е.:

Х_тр*б= , (1.15)

здесь u_к – сопротивление короткого замыкания трансформатора, %; S_ном.тр – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Х_тр*б= =18,750 о.е.

Начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ I_п0, кА, определяется по формуле:

I_п0= , (1.16)

где Е_С=1 – ЭДС системы, о.е.; X_рез*б – результирующее относительное сопротивление цепи КЗ, приведенное к базисным условиям, о.е.; U_ср – среднее напряжение в точке КЗ, кВ.

Результирующие сопротивления для расчёта токов КЗ в точках К1 и К2 для максимального режима:

X_рез1*б=Х_С*б+Х_ВЛ*б; (1.17)

X_рез2*б=Х_С*б+Х_ВЛ*б+Х_Т*б; (1.18)

X_рез1*б=1,903+1,741=3,644 о.е.;

X_рез2*б=1,903+1,741+18,750=22,394 о.е.

Начальные значения периодической составляющей тока трёхфазного КЗ для точек К1 и К2:

I_{п0 К1}= =4,28 кА;

I_{п0 К2}= =2,46 кА.

Ударный ток i_уд, кА, определяется следующим образом:

i_уд= К_удI_п0, (1.19)

где К_уд – ударный коэффициент, определяемый по [8].

Для шин 35 кВ подстанции К_уд35=1,608, а для стороны 10 кВ – К_уд10=1,6 [8], следовательно, значения ударных токов для шин ВН и НН подстанции :

i_{уд К1}= ·1,608·4,28=9,73 кА;

i_{уд К2}= ·1,6·2,46=5,57 кА.

Аналогичным образом рассчитаны значения токов КЗ для минимального режима КЗ (при I_КЗmin=5,7 кА): I_{п0 К1 min}=3,48 кА; I_{п0 К2 min}=2,37 кА.

Минимальное значение тока двухфазного КЗ , кА, необходимого при расчёте РЗиА, определяется по формуле:

, (1.20)

здесь – значение тока трехфазного КЗ, кА;

·3,48=3,01 кА;

·2,37=2,05 кА.

1.4 Выбор и проверка электрооборудования

Силовое электрооборудование должно быть выбрано по условиям работы в максимальном нагрузочном режиме (режим зимнего максимума) и проверено на термическую и электродинамическую стойкость при расчетном коротком замыкании (трехфазное КЗ на шинах распределительного устройства, в котором устанавливается проверяемое оборудование).

На подстанции необходимо заменить устаревшие выключатели и разрядники 35 и 10 кВ, а также изношенные разъединители 35 кВ.

Необходимые для выбора коммутационно-защитного оборудования максимальные рабочие токи находятся по формуле:

I_max=1,4· , (1.21)

где I_max – максимальный рабочий ток в цепи трансформатора с учётом 40%-ой допустимой перегрузки, А; S_ном.тр=4000 кВА – номинальная мощность трансформаторов, принятых к установке на подстанции; U_ном – номинальное напряжение на шинах подстанции, кВ.

Максимальные рабочие токи на сторонах 35 и 10 кВ ПС :

I_max.35=1,4· =92,4 А;

I_max.10=1,4· =323,3 А.

Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах.

Выключатель выбирается по номинальному напряжению, длительному номинальному току и проверяется по отключающей способности, динамической и термической устойчивости к токам КЗ. Выбор и проверка выключателей проводятся согласно [7].

В настоящее время на подстанциях обычно устанавливаются вакуумные или элегазовые выключатели, обладающими целым рядом преимуществ по сравнению с масляными или воздушными, а именно:

– высокое быстродействие;

– взрыво- и пожаробезопасность;

– при установке этих выключателей в КРУ 10 кВ значительно проще решается проблема «дуговых коротких замыканий»;

– высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и номинальных токов отключения, число отключений номинальных токов для вакуумных выключателей без замены вакуумно-дугогасительной камеры в 10-20 раз превышает соответствующие параметры маломасляных выключателей;

– отсутствие в процессе работы внешних эффектов и загрязнения окружающей среды;

– отсутствие дополнительных динамических нагрузок на фундамент при коммутации токов КЗ;

– широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа выключателей;

– низкие затраты на установку и обслуживание;

– бесшумность, чистота, удобство обслуживания;

– высокая надёжность;

– компактность и небольшая масса, меньшие габариты по сравнению с масляными выключателями.

Поэтому предварительно вместо масляных выключателей С–35М–630/10 принимаем к установке следующий тип выключателей – ВГБЭ-35-II-12,5/630 УХЛ1. Данный выключатель является элегазовым баковым, для наружной установки (для работы в умеренном или холодном климате) с электромагнитным приводом, со встроенными трансформаторами тока [9].

Принимая во внимание значительную удаленность шин реконструируемой подстанции от источников питания, тепловой импульс квадратичного тока (интеграл Джоуля) В_к, (кА)²·с, определяется по формуле:

, (1.22)

где I_п0 – начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя, кА; t_откл – время отключения КЗ, с; Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с; для шин 35 кВ Т_а=0,02 с; для шин 10 кВ на подстанции с трансформаторами мощностью 4 МВА – Т_а=0,02 с [8].

Время отключения КЗ находится следующим образом:

t_откл=t_р.з.+t_отк.В, (1.23)

где t_р.з. =1–2 с – максимальное время срабатывания релейной защиты с учётом селективности; t_отк.В – полное время отключения выключателя.

Полное время отключения выключателя ВГБЭ-35-II-12,5/630УХЛ1 t_отк.В=0,07 с [9], следовательно:

t_откл=1,5+0,07=1,57 с;

В_к=4,28²(1,57+0,02)=29,1 (кА)²·с.

Апериодическая составляющая тока КЗ i_аτ, кА, в момент расхождения дугогасящих контактов , с:

Характеристики

Список файлов ВКР