Расчет токов короткого замыкания

Разработка главной схемы Подстанции

Главная схема ПС разрабатывается на основании схемы развития энергосистемы и должна:

• 1. обеспечивать требуемую надежность электроснабжения потребителей и перетоков мощностей по межсистемной связи в нормальном и послеаварийном режимах;
• 2. учитывать перспективу развития;
• 3. допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжений;
• 4. обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплутационных работ без отключения смежных присоединений.

Подстанция предназначенная для приема и распределения электрической энергии (ЭЭ) потребителям, расположенным в РТ.

ПС подключена к энергосистеме по 110кВ ВЛ. С шин 6 кВ отходит Для обеспечения надежного питания потребителей во всех режимах работы на проектируемой ПС выбраны 2 трансформатора типа ТДН 16 000/110/6,6 — 76У1.

В соответствии с нормами технологического проектирования на стороне.

6 кВ принята раздельная работа трансформаторов. Все силовые трансформаторы должны иметь устройство автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

Расчет нагрузок на ПС.

Максимальная нагрузка на всех уровнях напряжения определяется по выражениям:

МВА где: nколичество линий;

P_н.max— максимальная нагрузка одной линии;

K_одн— коэффициент одновременности, принимаем K_одн=0.8;

сosцкоэффициент мощности.

Произведем расчет нагрузки:

МВА.

МВА.

Выбор Силовых Трансформаторов.

Мощность Т выбирается так, чтобы при отключении одного из них на время ремонта или замены второго, оставшийся в работе, с учетом допустимой перегрузки резерва по сетям среднего напряжения (СН) и низкого напряжения (НН), обеспечил питание нагрузки, т. е. исходя из условия:

МВА.

Выбираем ТС:

16 000 МВА Выбираем трансформатор типа ТДН 16 000/110/6,6 Данные приводим в табл.

Тип автотрансформатора:

Данные о типах выбранных трансформаторов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Тип трансформатора.	Номинальная мощность, МВА.	Потери кВт ХХ КЗ.	%.
ВН, кВ.	НН, кВ.	Uкз.	Iхх.
ТДН 16 000/110/6,6.		6,6.			10,5.	0,7.

Производим проверку выбранных Т в нормальном и аварийном режимах (при отключении одного Т) по условию:

— в нормальном режиме.

— в аварийном режиме.

.

где К_з — коэффициент загрузки.

Для Т: 15,06/2*10,54=0,7.

15,06/10,54=1,4.

Расчет токов трехфазного КЗ.

Для проверки аппаратов и проводников по режиму КЗ на электродинамическую и термическую стойкость и высоковольтных выключателей по отключающей способности необходимо определить следующие токи КЗ:

I_по— начальный периодический ток КЗ (кА);

i_у— ударный ток КЗ (кА).

I_nф, i_aф— периодическая и апериодическая составляющие тока КЗ для момента времени ф (кА) фвремя размыкания контактов.

Расчет производим в следующем порядке:

На основании структурной схемы с учетом принятого режима работы трансформаторов составляется расчетная схема, в которой показываются основное оборудование и источник (Т, Т, энергосистема и связь с энергосистемойЛЭП) и приводятся их параметры.

На U= 6кВ принята раздельная работа СТ в целях ограничения токов КЗ в соответствии с НТП ПС.

Составляем схему замещения (смотри рисунок 2.1) для всех элементов расчетной схемы. Производим расчет сопротивлений в относительных единицах относительно базовой мощности, которую принимаем S_б=1000 МВА.

Рисунок 2.1.

Производим расчет сопротивлений элементов схемы в относительных единицах:

Х1=Хс*Sб/Sсист=1,8*1000/1200=1,5 о.е.

Х2=Х3=Х0*L*Sб/Uср=0,28*30*1000/13 225=0,64 о.е.

Х4=Х5=Uк/100*Sб/Sнт=10,5/100*1000/16=6,56 о.е.

Производим преобразование схемы замещения относительно точек КЗ:

т. К1: U= 110 кВ Х6=(Х1+Х2)/2=1,07 о.е.

т. К2: U= 6 кВ Х7=Х6+Х5=1,07+6,56=7,63 о.е.

Расчетная таблица токов трехфазного КЗ. Таблица 2.2.

очка КЗ.	К1.	К2.
Базовая мощность. Sб (МВА).
Среднее напряжение. Uср (кВ).		6,6.
Источники.	Система.
Ном. Мощность источников. Sном (МВА).
Результирующие сопротивления. Xрез (е.о.).	1,07.	7,63.
Базовый ток. (кА).	5,02.	87,5.
ЭДС источника Е``.	1,0.
(кА).	4,7.	11,47.
Куд.	1,608.	1,56.
Та.	0,02.	0,02.
(кА).	10,7.	25,3.
(кА).	6,02.	10,5.
(кА).	4,7.	11,47.
©.	0,035. tсв=0,025.	0,025. tсв=0.015.
0,17.	0,29.
(кА).	1,13.	4,7.

t_с.в.— собственное время отключения (без времени, затраченного на гашение дуги).

Сводная таблица результатов расчетов токов КЗ.

Таблица 2.3.

Точка КЗ.	Uср (кВ).	Источник.	Токи трехфазного КЗ (кА).
Iп0.	Iпф.	iаф.	iуд.
К1.		система.	4.7.	4.7.	1.13.	10.7.	7.77.
К2.	6.6.	11.47.	11.47.	4.7.	25.3.	20.9.

Выбор аппаратов и проводников

Определение расчетных условий для выбора аппаратов и проводников по продолжительным режимам работы.

— на стороне 110 кВ.

А где — следуйщая мощность СТ или АТ по шкале ГОСТа.

А.

— на стороне 6 кВ.

А.

А Выбор высоковольтных выключателей (ВВ) и разъединителей (РЗ) на всех напряжениях.

На стороне ВН 110 кВ СТ:

Расчетные токи продолжительного режима в цепи 110 кВ Т:

I_норм.= 54,6 А.

I_max= 113,4 А Расчетные токи КЗ на шинах 110 кВ:

I_п0= 4,7 i_уд=10,7.

I_пф= 4,7 i_aф=1,13.

Тепловой импульс на шинах 110 кВ:

• 4,7*4,7(0,155+0,02)=3,87 кА² сек
• 0,1+0,055

Выбираем по [12] высоковольтный выключатель для наружной установки типа ВГУ-110−40У1.

Привод высоковольтного выключателя: откл — пневматическое вкл — пружинное Выбираем по [12] разъединитель для наружной установки типа РНДЗ-1−110/1250Т1.

Привод разъединителя ПРН-110У1.

Сравнение расчетных и каталожных данных.

Таблица 2.4

Расчетные данные.	Справочные денные.
ВГУ-110−40У1.	РНДЗ-1−110/1250Т1.
Uуст.=110.	Uном=110 кВ.	Uном=110кВ.
Imax=113,4.	Iном= 2000 А.	Iном=2000А.
Iпф=4,7.	= 40 кА.	;
iаф=1,13.	Iaном= 56,6.	;
Iп0=4,7.	Iдин=40кА.	;
iуд=10,7.	iдин=102 кА.	;
Вк=3,87кА2 сек.	=3200.	=4800.

На стороне НН 6 кВ СТ:

Расчетные токи продолжительного режима в цепи 6 кВ Т:

I_норм.=1000 А.

I_max=2076,9 А Расчетные токи КЗ на шинах 6 кВ:

I_п0=11,47 кА i_уд=25,3 кА.

I_пф=11,47 кА i_aф=4,7 кА Тепловой импульс на шинах 6 кВ:

• 11,47*11,47(0,125+0,02)=19,076 кА² сек
• 0,17+0,025

Выбираем по [1] высоковольтный выключатель для внутренней установки типа ВБЭ-10(6)-31,5(40).

Привод высоковольтного выключателя электромагнитный.

Сравнение расчетных и каталожных данных.

Таблица 2.5

Расчетные Данные.	Справочные денные.
Uуст.=6кВ.	Uном=10(6) кВ.
Imax=2076,9.	Iном=3150 А.
Iпф=11,47.	=31.5(40) кА.
iаф=4,7.	iа ном=58.
Iп0=11,47.	Iдин=31,5(40) кА.
iуд=25,3.	iдин=80 кА.
Вк=19,076кА2 сек.	=.

Выбор проводников в основных цепях ПС.

На напряжения 110 кВ выбираем гибкие сталеалюминевые провода; на напряжение 6 кВ — жесткие алюминиевые шины.

В цепях отходящих линий 6 кВ — силовые кабели. Для крепления шин на 6 кВ выбираем опорные изоляторы.

Выбор сборных шин и токоведущих частей на U 110 кВ в цепи Таблица.2.6.

Условия выбора.	Сборные шины 110 кВ и токоведущие части от ТДН-16 000/110/6,6 до сборных шин 6 кВ.
Imax.	Согласно п. 1.3.28 ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах ОРУ выбирается по нагреву (по допустимому току наиболее мощного присоединения). Imax=113,4 А,. Iнорм=54,6А.
Тип проводника, его параметры[2] c.428.	АС300/39. Iдоп=690 А, d=24мм, r0=1,2 см.
Проверка шин на схлестывание, электродинамическую стойкость.	Не производится, т.к. Iпо=4,7кА<20 кА.
Проверка шин на термическое действие тока КЗ.	Не производится, т.к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования. 1.07 Е < 0.9 Е0. Дср=.

Выбор сборных шин и ошиновки на ПС.

Сборные шины 6,6 кВ и токоведущие части СШ 6,6.

Таблица.2.7.

Условия выбора.	Согласно п. 1.3.28 ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах ЗРУ выбираются по нагреву (по допустимому току наиболее мощного присоединения).
Imax < Iдоп Тип проводников.	Imax=2076,9А Однополосные шины расположены «плашмя» ША Iдоп=2410 (2289) А. b=80 мм, h=10 мм, q=800 мм2, l=2м, а=0,5 м.
Проверка шин на термическую стойкость при КЗ по условию: qmin < qвыбр	мм. qmin=47.995<800. Значение С см. 12], стр. 192.
Проверка шин на электродинамическую стойкость по условию: МПа.	Gрасч=8,36 мПа. 8,36 < 75. Условие выполняется.

Выбор изоляторов.

Выбор опорных и проходных изоляторов внутренней установки для крепления жестких сборных шин 6 кВ.

Выбираем опорный изолятор ИО-10−3,75У3 на напряжение 6кВ с минимальной разрушающей силой на изгиб F_разр=3750кН, высота изоляторов H_из=120 мм. Проверяем изолятор на механическую прочность. Максимальная сила, действующая на изгиб:

где принято расстояние между фазами а=0,5 м, пролет между изоляторами l=2 м.

Поправка на высоту шины:

где b — ширина для полосовых шин Таким образом, изолятор ИО-10−3,75У3 проходит по механической прочности.