Расчеты, связанные с аппаратурой в энергосистеме

Выбор трансформаторов напряжения

Выбор ТН выполняем:

- по напряжению установки (2.3.1.1);

- по конструкции и схеме соединения обмоток (в соответствии с измерительными приборами и реле, присоединёнными к ТН);

- по классу точности: при питании расчётных счётчиков – 0,5; щитовых приборов, контрольных счётчиков и реле – 1; 3.

Выбор ТН сводим в таблицу 19.

Маркировка ТН: Н – трансформатор напряжения; О – однофазный; М- с естественным масляным охлаждением; Г – с газовой изоляцией; З – заземляемый с одним заземляющим вводом обмотки высшего напряжения. Числа после букв: после первого дефиса – класс напряжения, кВ, после второго – год разработки конструкции. Буква после чисел: У – для работы в районах умеренного климата.

Последняя цифра: 1 – для работы на открытом воздухе; 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Таблица 19. Выбор ТН.

Выбор устройств защиты от перенапряжений

Здания и РУ подстанции защищаются от прямых ударов молнии и от волн перенапряжения, набегающих с линии, а также от коммутационных перенапряжений. Защита от прямых ударов молнии открытых подстанций и ОРУ напряжением 20-500 кВ выполняется молниеотводами, установленными на конструкциях открытых распределительных устройств или отдельно.

Защита от волн перенапряжений, набегающих по воздушным линиям, может выполняться тросовыми молниеотводами, кабельными вставками и разрядниками. Для РУ напряжением 10 кВ и выше, к которым присоединены воздушные линии, должны быть предусмотрены вентильные разрядники или ограничители перенапряжений (ОПН). Вентильные разрядники (ОПН) должны быть установлены без коммутационных аппаратов в цепи между защищаемыми трансформаторами и разрядниками.

Вид защищаемого оборудования влияет на серию устанавливаемого разрядника в связи с тем , что разные виды оборудования имеют различные уровни изоляции. Для защиты РУ переменного тока подстанции используют вентильные разрядники соответствующих напряжений: ТВС-220, РВМГ-220, РВС-110, РВС-35, РВО-10. Для защиты РУ тягового напряжения применяют для подстанций постоянного тока – РВКУ-3,3, устанавливаемые на выводах всех фидеров контактной сети, и РВПК-3,3, присоединяемых к шинам РУ 3,3 кВ. Для защиты от перенапряжений выпрямительных агрегатов на вторичной стороне преобразовательного трансформатора устанавливают разрядники.

В ряде случаев, определяемых ПУЭ, на вводах подстанции, на отходящих воздушных линиях, в том числе на фидерах контактной сети переменного тока и на линиях ДПР, устанавливают трубчатые разрядники.

В курсовом проекте для всех РУ выбираем ОПН.

ОПН выбирают: - по напряжению установки (2.3.1.1)

Выбор ОПН сводим в таблицу 20.

Таблица 20. Выбор ОПН

Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании любой электроустановки необходим расчёт токов короткого замыкания, так как на основании его результатов производится проверка выбранного оборудования, аппаратуры, токоведущих частей и расчёт релейных защит. Расчётным режимом для проверки аппаратуры и токоведущих частей ТП является режим трёхфазного к.з..

Расчётная схема тяговой подстанции

Составляем расчётную схему цепи к.з.. Для этого заданную схему внешнего электроснабжения дополняют схемой ТП, на которой указывают понижающие трансформаторы, преобразовательные агрегаты и шины всех РУ. Схему составляем для максимального расчётного режима, т.е. учитываем параллельную работу понижающих трансформаторов.

Рисунок 5. Расчётная схема ТП

Электрическая схема замещения

По расчётной схеме составляется электрическая схема замещения (рис.6), на которой все элементы представляются в виде сопротивлений. Сопротивления схемы замещения считаются чисто индуктивными, т.к. в высоковольтных цепях активные сопротивления много меньше индуктивных.

Рисунок 6. Электрическая схема замещения

Выполняем расчёт каждого из сопротивлений схемы замещения. Преобразовываем схему замещения цепи к.з. до состояния: от каждого источника до места к.з. одно результирующее сопротивление.

По расчётной рисунок и электрической схемах замещения (рис.6) находим относительные сопротивления энергосистемы до шин подстанции:

где Sб – базисная мощность, МВА;

Sкз1,2 – мощность трёхфазного к.з. каждой системы, МВА.

Расчёт относительного сопротивления энергосистемы до шин подстанции.

Относительные сопротивления линий:

где x0 – активное сопротивление 1 км линии, Ом/км;

l‘1,2 – длина каждой линии, км;

Uср – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ.

Длина линий:

l2=l14(3.3.4)

Расчёт длины каждой линии, км:

Расчёт относительных сопротивлений линий, о.е.:

Расчётные значения напряжения к.з. обмоток трансформаторов:

где uкВ-С, uкВ-Н, uкС-Н – напряжения к.з. для каждой пары обмоток силового трансформатора, %.

Расчёт значений напряжений к.з. обмоток силового трансформатора, %:

Относительные сопротивления обмоток силового и районного трансформаторов:

,(3.3.12)

где Sн тр – номинальная мощность трансформатора, МВА; uк – напряжение к.з. для обмотки районного трансформатора, %. Расчёт относительных сопротивлений обмоток силового и районного трансформатора, о.е.:

Расчёт эквивалентного сопротивления до точки К-1 , о.е.:

,(3.3.14)

 (3.3.15)

 (3.3.16)

Расчёт эквивалентного сопротивления до точки К-2 , о.е.:

, (3.3.17)

, (3.3.18)

, (3.3.19)

, (3.3.20)

 (3.3.21)

При условии, что э.д.с. источников одинаковы по значению и фазе, сопротивление X*б6 линии, соединяющей оба источника, можно исключить, т.к. ток по нему не протекает.

, (3.3.22)

Расчёт эквивалентного сопротивления до точки К-3 , о.е.:

При условии, что э.д.с. источников одинаковы по значению и фазе, сопротивление X*б12 линии, соединяющей оба источника, можно исключить, т.к. ток по нему не протекает.

, (3.3.23)

, (3.3.23)

, (3.3.25)

, (3.3.26)

, (3.3.30)

Схема замещения для расчёта эквивалентного сопротивления до точки КЗ.

Расчёт токов короткого замыкания на шинах РУ

Расчёт токов к.з. на шинах 110 кВ.

Удалённость точки к.з. по величине расчётного сопротивления:

где X *рез1,2 – результирующее сопротивление от источника до места к.з. (X *рез1= X *б1; X *рез2= =X *б2);

Sc1,2 – мощность системы, МВА.

Расчёт удалённости точки к.з. для источников, о.е.:

По удалённости точки к.з. выбираем каким методом необходимо определять величины тока к.з.:

Действующее значение периодической составляющей 3-х фазного тока удалённого к.з. с помощью приближённого метода:

Расчёт периодической составляющей, кА:

Номинальный ток источника:

Расчёт номинального тока источника, кА:

Расчёт ведём для выключателя типа: ВГТ-220-40/2500 У1.

Для данного выключателя tСВ=0,035, с.

Время от начала к.з. до расхождения контактов выключателя:

где tРЗ min – время срабатывания релейной защиты, с, принимаемое tРЗ=0,01 с;

tСВ – собственное время отключения выключателя: от момента подачи импульса на электромагнит отключения привода выключателя до момента расхождения контактов, с.

Расчёт времени отключения, с:

Определяем n* по типовым кривым при τ=0,045 с. Получаем n*=0,945.

Расчёт действующего значения периодической составляющей 3-х фазного тока к.з., кА:

.

Максимальное значение апериодической составляющей 3-х фазного тока к.з. в момент расхождения контактов выключателя:

где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с, получаемая из табл.7 [6]; для выключателя класса 110 кВ Та=0,03 с.

Расчёт апериодической составляющей 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Ударное значение 3-х фазного тока к.з.:

где kу – ударный коэффициент, определяемый по табл.3 [4]; для выключателя класса 110 кВ

kу=1,72.

Расчёт ударного 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Полный 3-х фазный ток к.з.:

Расчёт полного 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Находим суммарные составляющие 3-х фазного тока к.з., кА:

Расчёт токов к.з. на шинах 2×25 кВ.

Расчёт удалённости точки к.з. для источников, о.е.:

Расчёт периодической составляющей 3-х фазного тока к.з., кА:

Расчёт номинального тока источника, кА:

Расчёт ведём для выключателя типа: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1.

Для данного выключателя tСВ=0,06, с.

Расчёт полного времени отключения, с:

Определяем n* по типовым кривым при τ=0,07 с. Получаем n*=1,01.

Расчёт действующего значения периодической составляющей 3-х фазного тока к.з., кА:

Расчёт апериодической составляющей 3-х фазного тока к.з. для двух источников (для выключателя класса 27,5 кВ Та=0,04 с), кА:

Расчёт ударного 3-х фазного тока к.з. для двух источников (для выключателя класса 27,5 кВ kу=1,6), кА:

Расчёт полного 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Расчёт токов к.з. на шинах 10 кВ.

Расчёт удалённости точки к.з. для источников, о.е.:

Расчёт периодической составляющей 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Расчёт ведём для выключателя типа: ВВ/TEL-10-12,5/1000.

Для данного выключателя tСВ=0,015, с.

Расчёт полного времени отключения, с:

Расчёт апериодической составляющей 3-х фазного тока к.з. для двух источников (для выключателя класса 10 кВ Та=0,01 с), кА:

Расчёт ударного 3-х фазного тока к.з. для двух источников (для выключателя класса 10 кВ kу=1,72), кА:

Расчёт полного 3-х фазного тока к.з. для двух источников, кА:

Проверка токоведущих частей, изоляторов и аппаратуры по результатам расчёта токов короткого замыкания

Выбранные по условию нормального режима работы аппараты, необходимо проверить по условиям короткого замыкания, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.

Расчёт величины теплового импульса для всех РУ

Для удобства проверки выполняют расчёт величины теплового импульса для всех РУ по выражению:

где Iп – начальное значение периодической составляющей тока к.з., кА;

Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с.

Полное время отключения:

где tРЗ – время срабатывания релейной защиты рассматриваемой цепи;

tВ – полное время отключения выключения до погасания дуги, с.

РУ-110 кВ:

Марка выбранного выключателя: ВГТ-110-40/2500 У1.

Параметры для расчётов: tРЗ=2 с, tВ=0,055 с, Та=0,03 с.

Полное время отключения, с:

Расчёт величины теплового импульса, кА2×с:

РУ-2×25 кВ:

Марка выбранного выключателя: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1.

Параметры для расчётов: tРЗ=1 с, tВ=0,08 с, Та=0,04 с.

Полное время отключения, с:

Расчёт величины теплового импульса, кА2×с:

РУ-10 кВ:

Марка выбранного выключателя: ВВ/ТЕL-10-20/1000.

Параметры для расчётов: tРЗ=1 с, tВ=0,025 с, Та=0,01 с.

Полное время отключения, с:

Расчёт величины теплового импульса, кА2×с:

Фидера 2×25 кВ:

Марка выбранного выключателя: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1.

Параметры для расчётов: tРЗ=0,5 с, tВ=0,08 с, Та=0,04 с.

Полное время отключения, с:

Расчёт величины теплового импульса, кА2×с:

Фидера 10 кВ:

Марка выбранного выключателя: ВВ/ТЕL-10-20/1000.

Параметры для расчётов: tРЗ=0,5 с, tВ=0,025 с, Та=0,01 с.

Полное время отключения, с:

Расчёт величины теплового импульса, кА2×с:

Проверка токоведущих элементов

Страницы: 1, 2, 3, 4