Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции "Василево", с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока
1.2 Выбор
сечения проводов на участках линии и определение потерь напряжения
Сечение проводов в сельских воздушных линиях напряжением 10кВ выбираем в
соответствии с магистральным принципом построения сетей напряжением 10кВ,
принятых в проектных организациях. При этом магистраль воздушной линии
выполняют из сталеалюминевых проводов сечением не менее 70мм2, а
отпайки к трансформаторным подстанциям напряжением 10/0,4кВ - сечением не менее
35мм2. [5]
Принимаем к выполнению магистраль воздушной линии 10кВ проводом АС - 70, а
отпайки проводом АС - 35.
Определяем потери напряжения на участках линии 10кВ.
, [5]
Где DUi - потеря напряжения на i м
участке, %; Рi, Qi - расчётная активная и реактивная
мощности передаваемые по участку, ВА, ВАр; Rio, Xio -
удельное активное и реактивное сопротивление линии, Ом/км; Li -
длина i го участка, км; Uном - номинальное напряжение линии, В.
Участок линии Т12 - 11
выполнен проводом АС - 35, которому соответствует:
RoТ12-11=0,77
Ом/км,XoТ12-11=0,37 Ом/км [5]
РТ12-11=160 кВт,QТ12-11=120
кВт,
LТ12-11=0,3 км,Uном=10000
В.
=0,05%
Расчёт потерь напряжения на
отпайках и на магистрали аналогичен, поэтому его сводим в таблицу 3.
Таблица 3. - Потери
напряжения на магистрали и на отпайках линии.
Участок
Руч, КВт
Qуч, КВАр
Iуч, А
Провод
RO, Ом/км
XO, Ом/км
Lуч, км
Rуч, км
Xуч, км
DUуч, %
Отпайка Т12-10
Т12-11
160
120
11,56
АС-35
0,77
0,37
0,3
0,23
0,11
0,05
Т11-11
160
120
11,56
АС-35
0,77
0,37
0,225
0,17
0,08
0,04
11-10
288
216
20,81
АС-35
0,77
0,37
0,15
0,12
0,06
0,05
Отпайка Т4-3
Т4-4
72
35
4,62
АС-35
0,77
0,37
0,75
0,58
0,28
0,05
4-3
199,8
150,3
14,45
АС-35
0,77
0,37
0,15
0,12
0,06
0,03
Отпайка Т2-1
Т2-2
22
10
1,39
АС-35
0,77
0,37
1,95
1,5
0,72
0,04
Т2-1
22
10
1,39
АС-35
0,77
0,37
0,09
0,07
0,03
0,002
2-1
39,6
18
2,51
АС-35
0,77
0,37
1,28
0,99
0,47
0,05
Магистраль Т10-0
Т10-10
180
87
11,56
АС-70
0,42
0,34
0,75
0,32
0,26
0,08
10-9
339,6
232,9
19,31
АС-70
0,42
0,34
0,68
0,29
0,23
0,15
9-8
407,34
258,21
27,88
АС-70
0,42
0,34
0,225
0,09
0,08
0,06
8-7
476,84
82,2
27,97
АС-70
0,42
0,34
1,43
0,6
0,49
0,33
7-6
555,84
92,5
32,57
АС-70
0,42
0,34
1,58
0,66
0,54
0,42
6-5
570,84
104,5
33,54
АС-70
0,42
0,34
1,8
0,76
0,61
0,5
5-3
648,76
212,85
39,47
АС-70
0,42
0,34
0,9
0,38
0,31
0,31
3-1
763,7
363,15
48,88
АС-70
0,42
0,34
0,9
0,38
0,31
0,4
1-0
789,9
374,35
50,47
АС-70
0,42
0,34
1,43
0,6
0,49
0,66
Потеря напряжения на магистрали
2,89
Потеря напряжения на удалённом трансформаторе
2,89
Суммарная длина магистрали
9,7
1.3 Расчёт
токов короткого замыкания
Расчет токов к. з. необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов
электроустановок (шин, изоляторов, автоматов, кабелей) на электродинамическую и
термическую устойчивость, настройки релейной защиты, выбора и расчета токоограничивающих
и заземляющих устройств.
Определение токов короткого замыкания будем вести методом именованных
единиц (практических). В этом случае параметры схемы выражают в именованных
единицах - Ом, А, В и т.д. .
Этот метод применяют при расчете токов короткого замыкания сравнительно
простых электрических схем с небольшим числом ступеней трансформации. В
частности этот метод удобно использовать при определении токов короткого
замыкания сельских электрических сетей, питающихся от районных энергосистем или
от изолированно работающих электростанций, а также сетей напряжением 380/220 В.
Произведем расчет токов короткого замыкания на примере фидера 10-01.
Для расчета минимальных токов короткого замыкания необходимо определить
наиболее удаленную от источника питания трансформаторную подстанцию и считать
местом замыкания ввод этой подстанции. Для фидера 10-08 подстанции
“Василево" этим местом является показанная на рисунке 1.1 трансформаторная
подстанция номер 10.
По расчетной схеме составляем упрощенную схему сети и схему замещения на
рисунке 2. (а, б) На этих схемах изображаем все элементы, влияющие на величину
тока короткого замыкания и точки короткого замыкания.
Определяем значение сопротивлений до места короткого замыкания:
Определяем величину сопротивления трансформатора.
Сопротивление трансформатора определяется по формуле:
[1]
Где uk - напряжение
короткого замыкания в процентах;
Uном -
номинальное напряжение трансформатора;
Sном -
номинальная мощность трансформатора.
а)
б)
Риcунок 2. - Схемы сети 10
кВ. а). упрощенная схема сети 10 кВ; б). схема замещения.
На подстанции установлен
трансформатор ТМ 10000/110, для него:
Sном=10000
кВА
uk=17.5%
Uном=11 кВ
Zт =2,12 Ом
Определяем значение
сопротивления линии 10 кВ. Линия выполнена проводом А-70, длина линии 7,32 км.
Для данной марки провода по справочнику выбираем значения относительных
сопротивлений
Ro=0,42 Ом/км, Хо=0.34 Ом/км [5]
Полное сопротивление линии
определится по формуле
где: L - длина линии,
км;
Ro, Xo - относительные активное и индуктивное сопротивления,
Ом/км.
=5,24 Ом
Определяем сопротивление
линии 110 кВ.
Линия выполнена проводом
АС-70, длина линии 10,5 км. Для данной марки провода по справочнику выбираем
значения относительных сопротивлений:
Ro=0,42 Ом/км, Хо=0,34 Ом/км [5]
=5,67 Ом
Приводим сопротивление линии
110 кВ к ступени 10 кВ.
Для подстанции
“Василево" по данным Костромских электрических сетей полное сопротивление
системы Zс=4.38 Ом
Определяем значения тока
короткого замыкания.
Ток трехфазного короткого
замыкания определится по формуле
[5]
где: - суммарное сопротивление в точке короткого замыкания, Ом.
В точке К1 величина тока
ограничивается только величиной сопротивлений трансформатора, системы и линии
110 кВ.
= 970,6 А
В точке К2 величина тока
короткого замыкания ограничивается также ещё и величиной сопротивления линии 10
кВ.
;
= 539 А
Определяем значение тока
двухфазного короткого замыкания.
Величина тока двухфазного
короткого замыкания определяется по формуле:
IK (2) =
0,87×IK (3) [5]
= 468,93 А
Расчёт ударного тока.
[1]
Где iУД - ударный ток, кА; КУД - ударный
коэффициент; IК (3)
- установившееся значение тока
короткого замыкания, кА.
Для точки К1:
КУД = 1,5 [1]
IК1
(3) = 970,6 А
Для точки К2:
КУД = 1,5 [1]
IК2
(3) = 539 А
Расчёт теплового импульса.
Тепловой импульс возникает в
результате протекания тока КЗ и рассчитывается по формуле:
BK = IК22× (tРЗ + Ta) [1]
гдеBK -
тепловой импульс, кА2*с; tРЗ - время срабатывания релейной защиты, с; Ta - время затухания апериодической составляющей тока короткого
замыкания, с.
При напряжении 10…0,4 кВ
время действия релейной защиты принимается 0,1 с, время затухания
апериодической составляющей 0,01с. [3]
Тепловой импульс для точки
К1:
BK1 =
(2,059) 2× (0,1+0,01) = 0,47 кА2*с.
Тепловой импульс для точки
К2:
BK2
= (1,133) 2× (0,1+0,01) = 0,14 кА2*с.
1.4 Выбор
электрических аппаратов на линии
Выбор выключателей.
Выключатель - это контактный коммутационный аппарат, способный выключать,
проводить, отключать рабочие токи и токи короткого замыкания. В зависимости от
дугогасительной среды различают масляные, воздушные, электромагнитные и
вакуумные выключатели.
Выбор выключателей производится по следующим параметрам [3]
Где Iраб -
рабочий ток линии, А; Iном-
номинальный ток выключателя, А.
по отключающей способности
IКЗ (3) £ Iоткл.
ном. (1.3)
Где IКЗ (3) -
расчётный ток короткого замыкания, А; Iоткл.
ном. - номинальный ток отключения выключателя.
по электродинамической стойкости
iу (3) £ iдин (1.4)
где iу (3) -
расчётный ударный ток короткого замыкания, А; iдин - ток
динамической стойкости выключателя, А.
по термической стойкости
BK £ Iтерм2×tтерм (1.5)
Где BK -
расчётный тепловой импульс, кА2×с, Iтерм - ток термической стойкости
выключателя, кА, tтерм - время
термической стойкости выключателя, с.
В соответствии с перечисленными условиями (1.1 - 1.5) выбираем на стороне
10 кВ выключатель вакуумный ВНВП - 10/320
Условия выбора сводим в таблицу 4.
Таблица 4. - Выбор выключателя на стороне 10 кВ.
Расчётные данные
Каталожные параметры выключателя
Условия выбора
Выключатель вакуумный ВНВП - 10/320
Uуст = 10 кВ
Uном = 10 кВ
Uуст £ Uном
Iраб = 50,47 А
Iном = 320 А
Iраб £ Iном
IКЗ (3) = 0,97 кА
Iоткл. ном. = 2 кА
IКЗ (3) £ Iоткл. ном.
iу (3) = 2,059 кА
iдин = 40 кА
iуд (3) £ iдин
BК = 0,47 кА2×с
Iтерм2×tтерм = 202×0,3 = 120 кА2×с
BК £ Iтерм2 ×tтерм
Выбор разъединителей.
Разъединители используют для включения и отключения обесточенных участков
электрической цепи под напряжением.
Выбор разъединителей производится по тем же параметрам что и выключатели,
кроме условия по отключающей способности. [3]
В соответствии с перечисленными условиями (1.1 - 1.5) выбираем на стороне
10 кВ разъединитель РЛНД - 10/200
Условия выбора сводим в таблицу 5.
Таблица 5. - Выбор разъединителя на стороне 10 кВ.
Расчётные данные
Каталожные параметры разъединителя
Условия выбора
Разъединитель РЛНД - 10/200
Uуст = 10 кВ
Uном = 10 кВ
Uуст £ Uном
Iраб = 50,47 А
Iном = 200 А
Iраб £ Iном
iу (3) = 2,059 кА
Iдин = 20 кА
Iуд (3) £ iдин
BК = 0,47 кА2×с
Iтерм2×tтерм = 52×10 = 250 кА2×с
BК £ Iтерм2 ×tтерм
Выбор измерительных трансформаторов тока.
Выбор трансформаторов тока производят по
следующим параметрам [1]
по напряжению установки
; (1.6)
по току
; , (1.7)
Номинальный ток должен быть как можно ближе к
рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки трансформатора
тока приводит к увеличению погрешностей.
по конструкции и классу точности;
по электродинамической стойкости;
,, (1.8)
Где iy - расчётный ударный ток КЗ;
kэд - кратность
электродинамической стойкости, по каталогу; I1ном - номинальный первичный
ток трансформатора тока; iдин - ток электродинамической стойкости;
Электродинамическая стойкость шинных
трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного
устройства, в следствии этого такие трансформаторы по этому условию не
проверяются.
по термической стойкости
; , (1.9)
Где Вк - расчётный тепловой
импульс;
kт - кратность термической
стойкости, по каталогу;
tтер - время термической
стойкости, по каталогу;
Iтер - ток термической стойкости;
по вторичной нагрузке
Z2 £ Z2НОМ (1.10)
Где Z2 - вторичная нагрузка
трансформатора тока;
Z2ном - номинальная допустимая
нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.