τ = tрз min + tсв ,                                                              (2-7)

где    tрз min - минимальное время действия РЗ, принятое равным 0,01 с. [4];

tce - собственное время отключения выключателя.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ определяется по формуле:

Int = γt · I'',                                                                    (2.8)

где    γt - коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ, определяемый по типовым кривым [4].

Для определения γt необходимо знать расчётное сопротивление, которое определяется по формуле:

xрасч = хΣк1 · SнΣ / U 2ср.н ,                                             (2.9)

где    SнΣ - сумма номинальных мощностей всех генераторов, питающих точку КЗ;

U ср.н – среднее номинальное напряжение ступени КЗ.

Максимальное время существования КЗ определяется по формуле:

tоткл = tрз max + tов ,                                                        (2.10)

где    tрз max – максимальное время действия РЗ, принятое равным 0,1 с. [4];

tов – полное время отключения выключателя.

Определим ударный ток КЗ по (2.2)

Ta = 15,2969 / ( 314 · 4,53241 ) = 0,01075,

ку = 1 + е -0,01/0,01075 = 1,39446,

iу = 2 · 1,39446 · 4,764 = 9,3949 .

Определим апериодическую составляющую тока КЗ в момент времени τ по (2.5):

τ = 0,01+ 0,05 = 0,06с,

λτ = e – 0,06 / 0,01075 = 0,003767 ,

iаτ = 0,003767 2 · 4,764 = 25,3815,

Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени τ по (2.8):

xрасч = 15,2969 · 1 250 / 1152 = 4,09 ,

Int = 1 · 4,764 = 4,764 кА.

Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени tоткл по (2.8):

tоткл = 0,1 + 0,07 = 0,17c,

Int = 1 · 4,764 = 4,764 кА.

2.2.3 Расчет токов КЗ на шинах низкого напряжения подстанции П25

Для расчета токов короткого замыкания использовалась программа расчета нормальных и аварийных режимов с множественной продольно-поперечной несимметрией в электрической сети энергосистем с учетом нагрузки «RTKZ 2.03». В имеющийся расчётный файл всей энергосистемы рассматриваемого энергорайона были добавлены новые проектируемые элементы, параметры которых были определены в предыдущем разделе.

Распечатка результатов расчётов токов КЗ в точке К2, находящейся на шине 10 кВ, в узле 2501 приведена в приложении Д2.

Как видно из результатов расчётов, ток трёхфазного КЗ больше тока однофазного КЗ, следовательно, в дальнейших расчётах будем использовать только ток трёхфазного КЗ.

Сверхпереходной ток трёхфазного КЗ в точке К2 равен:

I'' = 8,162 кА.

Эквивалентные сопротивления системы для точки К2:

хΣк1 = 0,78 Ом;                       rΣк1 = 0,08 Ом.

Определим ударный ток КЗ по (2.2):

Ta = 0,783963 / ( 314 · 0,0811 ) = 0,0308,

ку = 1 + е -0,01/0,0308 = 1,7228,

iу = 2 · 1,7228 · 8,162 = 19,8855.

Определим апериодическую составляющую тока КЗ в момент времени τ по (2.5):

τ = 0,01 + 0,09 = 0,1с,

λτ = e – 0,1 / 0,0308 = 0,039 ,

iаτ = 0,039 2 · 8,162= 0,449.

Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени τ по (2.8):

xрасч = 0,783963 · 3538,25 / 10,5 2 = 25

Int = 1 · 8,162 = 8,162.

Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени tоткл по (2.8):

tоткл = 0,1 + 0,11 = 0,21c,

Int = 1 · 8,162 = 8,162.

2.3 Выбор электрических аппаратов на ОРУ 110 кВ

2.3.1 Выбор выключателей

Выбор выключателя производят:

- по номинальному напряжению:

UномQ ≥ UhРУ = 110 кВ;                                                (2.10)

- по номинальному току:

Iр.ф. = 100А ≤ Iном ,                                                                 (2.11)

где    Iр.ф. - максимальное значение тока, протекающего через подстанцию в послеаварийном режиме (см. приложение А1).

Примем к установке воздушный выключатель типа ВВБМ-110Б-31,5/2000У1 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение UнQ                                                                          110 кВ

Наибольшее рабочее напряжение Umax                                                   126 кВ

Номинальный ток IhQ                                                           2000 A

Номинальный ток отключения Iно                                                                 31,5кА

Нормированное содержание апериодической составляющей

тока кз βн                                                                                32%

Допустимая скорость восстанавливающегося                             1,2

напряжения СВНдоп                                                            кВ/мкс

Наибольший пик предельного сквозного тока inc                        102 кА

Действующее значение сквозного тока Inc                                           40 кА

Наибольший пик номинального тока включения iнв                 90 кА

Действующее значение номинального тока включения 1нв               35 кА

Ток термической стойкости Imc                                                                          40 кА

Время термической стойкости tmc                                                                  3 с

Время отключения tвo                                                                                                  0,07 с

Собственное время отключения tсв                                                                               0,05 с

Проверка выключателя по режиму КЗ.

Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчётного для этой проверки примем ток трёхфазного КЗ, т.к. он самый большой. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Inτ и апериодическую iaτ составляющие тока КЗ в момент τ расхождения контактов выключателя:

τ = tрз min + tсв 0,01 + 0,05 = 0,06 c;

Inτ = 4,764;                             iaτ = 0,02538.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

2 · Iно · (1 + βн% /100) > 2 · Inτ + iaτ ;                            (2.12)

2 · 31,5 · (1 + 32 /100) > 2 · 4,764+ 0,02538;

58,8 кА > 6,7627,

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.

Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ. Необходимо проверить выполнение следующего условия:

Вк доп ≥ Вкрасч.                                                                (2.13)

Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя, Вк доп = 402 · 3 = 4800 кА2 · с.

Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ:

Bкп =[( I'' + Inτ )/2]2 · τ + [( Inτ + In.отк )/2]2 · ( tотк – τ ),          (2.14)

Вкп = [(4,764+4,764)/2]2·0,06+[(4,764+4,764)/2]2·(0,17-0,06) = 3,858 кА2·с.

tотк =tРЗ тах + teo = 0,1 + 0,07 = 0,17 с,

где    tРЗ max = 0,1 с – время действия резервных релейных защит.

Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ равен:

Вка = (I'')2·Tаэ                                                                                                          (2.15)

Вка = 4,7642 0,01075 = 0,244кА2 с,

где    Tаэ – эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

(2.16)

Учитывая, что Вк расч = Вкп + Вка выполним проверку на термическую стойкость:

Вк доп = 4800 > Вк расч = 3,858 + 0,244 = 4,102кА2 · с,

то условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчет производится при трехфазном КЗ:

inc = 102кА > iy = 9,3949 кА;

Iпс = 40 кА > I'' = 4,764 кА,

т.е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность. Расчет производится по трёхфазному КЗ, т.к. ток при нем больше:

iнв = 90 кА > iy = 9,3949 кА.

Iнв = 35 кА > I'' = 4,764 кА;

Проверка выключателя по скорости восстанавливающегося напряжения (СВН):

СВНдоп ≥ СВНрасч;

СВНрасч = к · Inτ2/ (nocm · Iно ) = к · Inτ2/[(nл - 1) · Iно ]              (2.17)

СВНрасч = 0,2 · 4,7642 / (1 · 31,5) = 0,144кВ/мкс;

где    пост = пл - 1 , если пл ≤ 3 ,

пост - пл - 2 , если пл ≥ 4 ,

пл – число линий, подключенных к сборным шинам данного напряжения;

СВНдоп = 1,2 кВ/мкс > СВНрасч = 0,144 кВ/мкс.

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в табл.2.1.

Таблица 2.1 - Параметры и расчетные величины выключателя.

2.3.2 Выбор разъединителей

Разъединитель выбирают по номинальному току, номинальному напряжению, конструкции, по роду установки, а проверяют на термическую и динамическую стойкость в режиме КЗ. Так как разъединитель в цепи генератора стоит в одной цепи с выключателем, то расчетные величины для него такие же, как и для выключателя.

Выбираем разъединитель наружной установки типа РНДЗ-1-110/630 Т1. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 2.2,

Таблица 2.2 - Параметры и расчетные величины разъединителя.

Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки в данной цепи.

2.3.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, току и классу точности. В режиме КЗ они проверяются на электродинамическую и термическую стойкость. Так как трансформатор устанавливается в одной цепи с Q, то соответствующие расчетные величины для него такие же, как и для Q. Примем к установке трансформатор тока (ТТ) типа ТФЗМ110Б-1У1 с первичным номинальным током I1н = 600 А, вторичным номинальным током I2н = 5 А,с классом точности вторичных обмоток 05/10Р/10Р, с номинальной вторичной нагрузкой в классе 0,5 z2н = 1,2 Ом.

Номинальные параметры трансформатора, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними сведем в табл.2.3.

Таблица 2.3 - Параметры и расчетные величины трансформатора тока

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет условиям выбора и проверки в данной цепи.

Рассмотрим подробнее выбор трансформатора по классу точности: z2н ≥ z2pacч .Выполнение этого условия сводится к выбору сечения контрольного кабеля, соединяющего трансформатор с подключенными к нему приборами.

Допустимое сечение кабеля определим по следующей формуле:

qк доп ≥ ρ · lpacч / ( z2н + rnp – rк ) ,                                   (2.18)

где    z2н - номинальная вторичная нагрузка (1,2 Ом);

rnp = Snp / I2н2 – сопротивление приборов, подключенных к трансформатору;

Snp – мощность всех приборов в наиболее нагруженной фазе;

rк – сопротивление контактных соединений (при числе приборов более трех rк = 0,1 Ом);

lpacч – расчетная длина контрольного кабеля, зависящая не только от реальной его длины, но и от схемы соединения трансформаторов тока [4, с.374-375];

ρ – удельное сопротивление жил контрольного кабеля (для алюминия ρ = 0,0283 Ом·мм2/м).

Результаты сведем в табл.2.4, а на ее основе определим

rnp = 5 / 52 = 0,2Ом,

qк доп =0,0283 100 / ( 1,2 – 0,2 – 0,1 ) = 3,14 мм2 .

Если сечение qк доп получается очень большим и не позволяет выбрать приемлемое сечение контрольного кабеля, то необходимо выбрать трансформатор тока с номинальным вторичным током I2н = 1 А.

Таблица 2.4 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12