Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов

В задании на курсовое проектирование указывается три напряжения подстанции 110 кВ, 35 кВ, 6 кВ, поэтому по количеству обмоток выбираем трехобмоточные трансформаторы. Мощность силовых трансформаторов должна обеспечивать в нормальных условиях питание всех потребителей. При выборе мощности трансформаторов надо добиваться экономически целесообразного режима их работы, а также обеспечения резервирования питания потребителей при аварийном отключении и выводе из работы на продолжительное время одного из трансформаторов.

Мощность трансформатора на двух трансформаторной подстанции выбираем по заданной мощности с учетом графика нагрузки.

.

где — номинальная мощность трансформатора — максимальная нагрузка подстанции с учетом компенсирующих устройств.

.

— максимальная реактивная мощность.

МВАр.

где определяется по заданному .

Реактивная мощность компенсирующих устройств определяется:

МВАр.

при U=110 кВ.

МВА.

По шкале ГОСТ 1265–85.

МВА По шкале выбираем трансформатор типа ТДТН-16 000/110 с кВА.

Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) является всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственно или через пренебрежительно малое сопротивление).

Причинами КЗ являются механические повреждения изоляции, её пробой из-за перенапряжения и старения, обрывы, набросы и схлёстывания проводов воздушных линий (ВЛ), ошибочные действия персонала и тому подобное. В следствии КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, которые могут вывести их из строя. Поэтому для обеспечения надёжной работы электрооборудования, устройств релейной защиты и автоматики (РЗиА), электрической сети в целом производится расчёт токов КЗ.

В трёхфазных сетях и устройствах различают трёхфазные (симметричные), двухфазные и однофазные (не симметричные) КЗ. Могут иметь место также двухфазные КЗ на землю, КЗ с одновременным обрывом фаз. Наиболее частыми являются однофазные КЗ на землю (до 65% от общего числа КЗ), значительно реже случаются двухфазные КЗ на землю (до 20% от общего количества КЗ), двухфазные КЗ (до 10% от общего количества КЗ) и трёхфазные КЗ (до 5% от общего количества КЗ).

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитывают для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора и оценки устройств релейной защиты.

Расчётным является трёхфазное короткое замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения. При расчётах токов КЗ принимаются допущения:

• — все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно и с номинальной нагрузкой;
• — расчётное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения принимается на 5% выше номинального значения;
• — короткое замыкание наступает в момент времени, при котором ударный ток КЗ будет иметь наибольшее значение;
• — сопротивление места КЗ считается равным нулю;
• — не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему;
• — не учитываются ёмкости, а, следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;
• — не учитываются токи намагничивания трансформаторов;
• — напряжение источников питания остаются неизменным.

В сетях менее 110 кВ, расчёт токов КЗ производится для трёхфазного вида КЗ.

В связи с необходимостью проверки выбираемого силового и коммутационного электрооборудования на правильную работу в режимах коротких замыканий, а также для правильной работы устройств РЗиА расчётным видом КЗ является трёхфазное симметричное КЗ.

В зависимости от назначения расчёта выбираются соответствующие режимы работы электрической сети.

Например, выбор и проверка коммутационной аппаратуры на термическую стойкость требует, чтобы в ветви с КЗ протекал максимально возможный ток. Этот режим требует включения в расчетной схеме всех источников питания и ветвей связи. Такой режим называется максимальным.

Наоборот, проверка чувствительности устройств релейной защиты должна производиться с учётом ремонтных режимов сети, при которых отключена часть источников питания и ветвей связи, для того чтобы ток КЗ через проверяемую защиту был минимальным.

Однако, хотя расчётные режимы и виды повреждения для проверки чувствительности устройств РЗиА должны устанавливаться, исходя из наиболее неблагоприятных условий работы системы, выбранный режим работы должен быть реально возможным.

Находим токи короткого замыкания в точках К1, К2, К3. Для нахождения токов в системе относительных единиц, примем базовыми следующие величины:

• · Базовая мощность МВА;
• · Базовое высшее напряжение Uб1 = 115 кВ,

Uб2 = 35 кВ,.

Uб3 = 10,5 кВ.

Рис. 4. Исходная схема замещения

Находим базовый ток:

Находим относительное сопротивление системы:

о.е.

Находим относительные сопротивления линий электропередач:

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.

Находим относительные сопротивления нагрузки:

о.е.;

о.е.

Находим относительные сопротивления генераторов:

о.е.;

о.е.

Находим относительные сопротивления силовых трансформаторов:

Т22, Т23 SH =16 МВА ТДТН 16 000/110 кВ :

UKB = 0,5(UKB-C +UKB-HUKC-H) = 0,5(10,5+17,5−6,5) =10,75.

UKC = 0,5(UKB-C +UKC-HUKB-H) = 0,5(10,5+6,5−17,5) = -0,25.

UKH = 0,5(UKB-H +UKC-HUKB-C) = 0,5(17,5+6,5 — 10,5) = 13,5.

о.е.

о.е.

о.е.

Т9, Т10 SH =40 МВА ТДТН 40 000/110 кВ:

UKB = 0,5(UKB-C +UKB-HUKC-H) = 0,5(10,5+17,5−6,5) =10,75.

UKC = 0,5(UKB-C +UKC-HUKB-H) = 0,5(10,5+6,5−17,5) = -0,25.

UKH = 0,5(UKB-H +UKC-HUKB-C) = 0,5(17,5+6,5 — 10,5) = 13,5.

о.е.

о.е.

о.е.

Т3, Т4 SH =63 МВА ТДТН 63 000/110 кВ х 4:

UKB = 0,5(UKB-C +UKB-HUKC-H) = 0,5(10,5+18−7) =10,75.

UKC = 0,5(UKB-C +UKC-HUKB-H) = 0,5(10,5+7−18) = -0,25.

UKH = 0,5(UKB-H +UKC-HUKB-C) = 0,5(18+7 — 10,5) = 7,25.

о.е.

о.е.

о.е.

Находим токи короткого замыкания в точке К3.

Рис. 5. Первое преобразование схемы замещения

Объединяем последовательные и параллельные ветви схемы 2:

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

Е1 = о.е.;

о.е.;

Рис. 6. Второе преобразование схемы замещения

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.

Рис. 7. Третье преобразование схемы замещения

о.е.;

Е2 = о.е.;

о.е.;

Е3 = о.е.;

о.е.;

Х69= о.е.;

Е4 = о.е.;

о.е.;

Х71= о.е.;

Х72= о.е.

Рис. 8. Последнее преобразование схемы замещения

Находим токи короткого замыкания в точке К3:

о.е.;

кА;

кА.

Находим токи короткого замыкания в точке К2.

Составляем схему, используя данные предыдущего расчета:

Рис. 9. Схема для расчета токов короткого замыкания в точке К2

о.е.;

о.е.

Рис. 10. Последнее преобразование схемы замещения

Находим токи короткого замыкания в точке К2:

о.е.;

кА;

кА.

Находим токи короткого замыкания в точке К1.

Составляем схему, используя данные предыдущего расчета.

Рис. 11. Схема для расчета токов короткого замыкания в точке К1

о.е.

Рис. 12. Последнее преобразование схемы замещения

Находим токи короткого замыкания в точке К1:

о.е.;

кА;

кА.