ОРУ выполняется по схеме с одной секционированной системой шин. Рядом с трансформаторами размещена автодорога для проезда ремонтных механизмов. Габарит проезда должен быть не менее 4000 мм по ширине и высоте [4].
Минимальное расстояние от основания фарфора аппарата до земли 2500 мм [4].
ОРУ 110 кВ выполнено с учетом наименьших расстояний от токоведущих частей до различных элементов ОРУ в свету, в соответствии с данными таблицы 9.4 [ 2 ].
Наименьшее расстояние от неогражденных токоведущих частей до земли при наибольшем провисании проводов должно быть 3600 мм [4].
Основные размеры ОРУ 110 кВ:
- расстояние от контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту 1100 мм, принимаем 1500 мм;
- расстояние между проводниками разных фаз 1000 мм, принимаем 1500 мм;
- расстояние между осями элементов ячеек (трансформаторов, выключателей) 9000 мм, с тем, чтобы обеспечить расстояние 2900 мм между неогражденными частями различных цепей;
Длина ячейки ОРУ 110 кВ составит 57 м, ширина 39 м. Получаем размеры 57539 м.
4. ВЫБОР ТИПА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА И ИЗОЛЯЦИИПО УСЛОВИЯМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
Как правило, РУ напряжением 35 кВ и выше сооружаются открытыми. Также как и закрытые распределительные устройства (ЗРУ), ОРУ должны обеспечить надежность работы, безопасность и удобство обслуживания при минимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальное применение крупноблочных узлов заводского изготовления.
Изоляция электроустановок может загрязняться промышленными выбросами в атмосферу, в том числе зимой из дымовых труб электростанций, а в близи морей происходит загрязнение изоляции солями.
Различают шесть степеней загрязненности атмосферы:
1 степень – лес, тундра, лесотундра, поля, луга;
2 степень – сельскохозяйственные угодья, где применяются химические удобрения, промышленного района;
3-6 степени загрязнения – промышленные зоны в зависимости от вида загрязнения и расстояния от него до ПС.
По материалам метеостанций район города Виледь, где располагается проектируемая ПС, будет располагаться в условиях 2 степени загрязнения атмосферы. По воздействию на стальные и металлические конструкции степень агрессивности атмосферы слабая, территория относится к зоне нормальной влажности.
В главе 3 перечислены факторы, определяющие конструкцию и выбор РУ.
Окончательно выбираю ОРУ 110 кВ исходя из степени загрязнения атмосферы (2) и количества присоединений (14), по схеме 2 блока с отделителями и автоматической перемычкой со стороны линии.
ОРУ-35 кВ-одна секционированная выключателем система шин.
Для напряжения 10 кВ выбираю КРУН 10 кВ со шкафами серии К-37.
5. Расчёт токов короткого замыкания
Коротким замыканием (КЗ) называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственное или через пренебрежимо малое сопротивление). Причинами КЗ являются механические повреждения изоляции, ее пробой из-за перенапряжения и старения, обрывов, набросов и схлестывания проводов воздушных линий, ошибочные действия персонала и тому подобное.
Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, которые могут вывести их из строя. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.
Основная цель расчета состоит в определении периодической составляющей тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети.
При трехфазном КЗ все фазы электрической сети оказываются в одинаковых условиях, поэтому его называют симметричным. Учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе [6].
Расчёт проводится для ожидаемого уровня нагрузок в расчетный период.
Расчёт проводится для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики или проверки параметров оборудования .
Введём ряд допущений, упрощающих расчёт и не вносящих существенных погрешностей:
1. Линейность всех элементов схемы ;
2. Приближенный учёт нагрузок ;
3. Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания;
4. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3;
5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются;
Погрешность расчётов при данных допущениях не превышает 2-5% .
5.1 Составление расчётной схемы замещения
Расчёт токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Принимаем нормальный режим работы подстанции. Расчёт проводим для двух режимов: максимального и минимального .
Расчётные точки короткого замыкания:
К1- на шинах ВН ,
К2- на шинах СН ,
К3- на шинах НН ,
К4- на конце воздушной линии, подключенной к шинам СН ( L=25.5 км),
К5- на конце воздушной линии, подключенной к шинам СН ( L=15.0 км),
К6- на конце воздушной линии, подключенной к шинам НН (L= 19.5 км),
К7- на конце воздушной линии, подключенной к шинам НН (L=5.7 км),
К8- на шинах собственных нужд.
Рис.3 Схема замещения
5.2 Определение параметров схемы замещения
За базисную мощность при расчёте в относительных единицах принимаем мощность системы :
Sб=Sкс=700 [МВА].
Определим базисные напряжения и токи ступеней напряжения:
ВН: Uб,вн=115 [кВ] ;
Iб,вн= Sб / 3 × Uб,вн = 700/( 3×115) = 3.5 [кА] , (5.1)
СН: Uб,cн= Uб,вн×К т,вн-сн=115×38.5/115 =38.5 [кВ];
Iб,cн=700/( 3×38.5) =10[кА],
НН: Uб,нн= Uб,вн×К т,вн-нн=115×11/115=11 [кВ];
Iб,нн= 700/( 3×11) = 37.7 [кА]
Параметры системы:
Z1=X1=U2н,ср×Sб/Sc×U2б,вн=1152×700/1152×700=1 ; (5.2)
E1=E ср / Uб,вн =115/115=1 . (5.3)
Параметры воздушных линий ВН:
Для двухцепной ВЛ-110 “КЦБК-Ильинск” Lвн = 61.5 [км] :
X0=0.4 [Ом/км]; R0=0.249 [Ом/км] ;
X2= X3= X0×Lвн×Sб/U2б,вн=0.4×61.5×700/1152=1.3 ;
R2= R3= R0×Lвн×Sб/U2б,вн=0.249×61.5×700/1152=0.81 ;
Z2=Z3 = X22+ R22 = 1.32+0.812 =1.53 .
Параметры воздушных линий СН:
Для ВЛ-35 “Быково” Lсн = 20 [км] :
X0=0.432 [Ом/км]; R0=0.428 [Ом/км] ;
X10= X0×Lсн×Sб/U2б,сн =0.432×20×700/38.52=4.1 ;
R10=R0×Lcн×Sб/U2б,cн= 0.428×20×700/38.52=4.0 ;
Z10= Ö X102+ R102 = Ö 4.12 + 4.02 = 5.76 .
Для ВЛ-35 “Самино-I” Lсн = 25.5 [км] :
X11=X0×Lсн×Sб/U2б,сн=0.421×25.5×700/38.52=5.1 ;
R11=R0×Lcн×Sб/U2б,cн=0.306×25.5×700/38.52=3.7 ;
Z11= ÖX112+ R112 = Ö5.12+3.72 =6.3 .
Для ВЛ-35 “Кошкино” L=15 [км].
X13=Х0×Lсн×Sб/U2б,сн=0.432×15×700/38.52=3.1;
R13=R0×Lcн×Sб/U2б,cн=0.306×15×700/38.52=3.05;
Z13= ÖX132+ R132 = Ö3.12+ 3.052 =4.35.
Параметры воздушных линий НН:
Для ВЛ-10 “Ильинск-I” Lнн = 5.7 [км] ;
ВЛ-10 “Ильинск-II” Lнн = 5.7 [км] .
X0=0.44 [Ом/км]; R0=0.45 [Ом/км] ;
X16= X19=X0×Lнн×Sб/U2б,нн=0.44×5.7×700/112=1.18 ;
R16= R19=R0×Lнн×Sб/U2б,нн=0.45×5.7×700/112=1.21 ;
Z16= Z19= ÖX162+ R162 =Ö1.182+1.212 =1.7 .
Для ВЛ-10 “Пузырёво” Lнн = 19.5 [км] :
ВЛ-10 “к/з Ленина” Lнн = 19.5 [км] :
X15 = X20 = X0×Lнн(в)×Sб/U2б,нн=0.44×19.5×700/112=4.05 ;
R15 = R30 =R0×Lнн(в)×Sб/U2б,нн=0.45×19.5×700/112=4.14 ;
Z15=Z30= ÖX152+ R152 = Ö4.052+4.142 =5.8 .
Для ВЛ-10 “к-з Заря” Lнн = 10 [км] :
ВЛ-10 “ Калинино” Lнн = 10 [км] :
X17 = X21 = X0×Lнн(в)×Sб/U2б,нн=0.44×10×700/112=2.07 ;
R17 = R21 =R0×Lнн(в)×Sб/U2б,нн=0.45×10×700/112=2.12 ;
Z17=Z21= ÖX172+ R172 = Ö2.072+2.122 =2.97 .
Параметры силовых трансформаторов:
Xв=0.5/100(Uк,в-с+Uк,в-н-Uк,с-н)= 0.5/100(10.5+17.5-6.5)=0.11 ; (5.4)
Xс=0.5/100(Uк,в-с+Uк,с-н-Uк,в-н)= 0.5/100(10.5+6.5-17.5)= - 0.0025 ; (5.5)
Xн=0.5/100(Uк,в-н+Uк,с-н-Uк,в-с)= 0.5/100(17.5+6.5-10.5)=0.068 ; (5.6)
X4= X7= Xв×Sб×U2н,вн/Sн×U2б,вн =0.11×700×1152/10×1152=7.7 ;
Z4= Z7=X4 =7.7 ;
X5= X8= Xc×Sб×U2н,cн/Sн×U2б,cн = - 0.0025×700×38.52/10×38.52= - 0.175 ;
Z5= Z8=X5 = - 0.175 ;
X6= X9= Xн×Sб×U2н,нн/Sн×U2б,нн =0.068×700×112/10×112=4.76 ;
Z6= Z9=X6 =4.76 .
Параметры КУ:
Z19=X19=0.5×Sб×U2н,нн/Qку×U2б,нн =0.5×700×112/0.45×112=777 ; (5.7)
E2=E3»1.06 .
Параметры ТСН :
Z14= Z22= X14= X22 ;
X14= (Uк%/100)×Sб×U2н,нн/Sном,тр-ра×U2б,нн =(4.5/100)×700×112/0.1×112=500 . (5.8)
Все сопротивления схемы замещения сведены в таблицу 5.1
Таблица 5.1
Значения сопротивлений схемы замещения
N0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
О.е.
1.53
7.7
- 0.175
4.76
-0.175
5.76
6.3
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
4.35
500
5.8
1.7
2.97
777
Таблица 5.2 Значения ЭДС
Е1
1.00
Е2
1.06
5.3 Расчёт токов КЗ
Расчёт проводится для двух режимов: максимальный и минимальный
За минимальный режим принимаем режим с нормально отключенными секционными выключателями.
За максимальный режим принимаем режим со включенными секционными выключателями.
Точка К1
Максимальный режим (см. рис.4)
Рис.4
Zэкв1=(Z2×Z3)/(Z2+Z3)=1.53×1.53/3.06=0.765 ,
Zэкв2= Zэкв1+ Z1=0.765+1=1.765 ,
Zэкв3= (Z4+ Z6) (Z7+Z9) / (Z4+ Z6+ Z7+Z9) = =(7.7+4.76) (7.7+4.76) / (7.7+7.7+4.76+4.76)=6.23 ,
Zэкв4= Z18+ Zэкв3 =777+6.23 =783.23 ,
Еå= (E1Zэкв4+E2Zэкв2)/ (Zэкв4+Zэкв2) = (1×783.23 + 1.06×1.765)/(783.23+1.765)=1.00
Zå= (Zэкв4× Zэкв2)/( Zэкв4 + Zэкв2) =783.23×1.765/(783.23+1.765)=1.761 ,
Отсюда ток КЗ
I*(3)К1= Еå/ Zå =1.00/1.76=0.57 , (5.9)
I(3)К1= I*(3)К1×Iб,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА] . (5.10)
Ударный ток
iуд = 2 ×Куд×I(3)К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА] , (5.11)
где Куд =1.6 для Та=0.02 [с] ( справочная величина ) ;
Минимальный режим (см. рис.5)
Z2
E1 Z1 Z4 Z6 Z19 E2
Z3
Рис.5
Zэкв1=Z4+Z6+Z18 = 7.7+4.76+777= 789.46 ,
Zэкв2= (Z2/2)+Z1 = (1.53/2)+1=1.765 ,
E2=1.06 , E1=1 ,
Еå=(E1Zэкв1+E2Zэкв2)/(Zэкв1+Zэкв2)=(1×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.00 ,
Zå= (Zэкв1× Zэкв2)/( Zэкв1 + Zэкв2 ) = 789.46×1.765/(789.46+1.765)=1.761 ,
I*(3)К1= Еå/ Zå =1.00/1.761=0.57 ,
I(3)К1= I*(3)К1×Iб,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА] ,
iуд = 2 ×Куд×I(3)К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА] .
Точка К2 :
Максимальный режим
Zэкв1= Zэкв1+( Z2×Z6)/(Z2+Z3)=1+0.765=1.765 ,
Zэкв2= Z18+(Z6×Z9)/(Z6+Z9) =777+ (4.76×4.76)/(4.76+4.76) = 779.38 ,
Z'экв3= (Zэкв3×Zэкв2)/(Zэкв3+Zэкв2) = (5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,
Еå=(Е1×Zэкв3+Е2×Zэкв1)/(Zэкв3+Zэкв1)=(1×5.615+1.06×1.765)/(5.615+1.765)=1.01 ,
Zå= (Zэкв5× Zэкв8)/ (Zэкв5 + Zэкв8) = [-0.175×48.8(-0.175)]/(-0.175-0.175) =-0.087 ,
Zå=Zэкв4+Zэкв5=5.57-0.087=5.48 ,
I*(3)К2= Еå/ Zå =1.01/5.48=0.184 ,
I(3)К2= I*(3)К2×Iб,сн= 0.184×10.5=1.932 [кА],
iуд = 2 ×Куд×I(3)К2=1.414×1.6×1.932=4.37 [кА] .
Минимальный режим
Zэкв1=1.765 (см.макс. режим в точке К2)
Zэкв3=Zэкв1+Z4=1.765+7.7=9.465 ,
Еå=(Е1×Zэкв2 + E2Zэкв1)/(Zэкв2 + Zэкв1) = (1.00×781.76 + 1.06×1.765)/(781.76 + 1.765) =1.0
Zå= Z5+ (Zэкв3× Zэкв2)/(Zэкв3+Zэкв2) = - 0.175 + (9.465×781.76)/(9.465+781.76) = 9.176
I*(3)К2= Еå/ Zå =1.00/9.176=0.11 ,
I(3)К2= I*(3)К2×Iб,сн= 0.11×10.5=1.14 [кА],
iуд = 2 ×Куд×I(3)К2=1.414×1.6×1.14=2.59 [кА] .
Точка К3:
Zэкв1= (Zэкв2× Zэкв3)/ (Zэкв2+ Zэкв3) + Z1=0.765+1=1.765 ,
Zэкв2=Zэкв1+( Zэкв4+ Zэкв6 )( Zэкв7+ Zэкв9)/( Zэкв4+ Zэкв6+ Zэкв7+ Zэкв9 ) =
=1.765+(7.7+4.76)(7.7+4.76)/(7.7+7.7+4.76+4.76)=8.0 ,
Еå= (E1Zэкв18+E2Zэкв2)/ (Zэкв18+Zэкв2) = (1.00×777+1.06×6.18)/(777+6.18) = 1.00 ,
Zå= (Zэкв2 × Zэкв18)/( Zэкв2 + Zэкв18) =(8.0×777)/(8.0+777)=7.92 ,
I*(3)К3= Еå/ Zå =1.00/7.92=0.12 ,
I(3)К3= I*(3)К3×Iб,нн= 0.12×37.7=4.70 [кА],
iуд = 2 ×Куд×I(3)К3=1.414×1.6×4.70=10.6 [кА] .
Zэкв1 = Zэкв1 + Zэкв4 + Zэкв6 + (Zэкв2× Zэкв3)/(Zэкв2+Zэкв3 )=1 + 7.7 + 4.76 + 0.76=14.23,
Еå=(E1× Z18+E2×Zэкв1)/( Z18+ Zэкв1)=(1.00×777+1.06×14.23)/(777+14.23)=1.00 Zå=(Zэкв1× Zэкв18)/(Zэкв1 + Zэкв18) = (14.23×777)/(14.23+777)=13.97 ,
I*(3)К3= Еå/ Zå =1.00/13.97= 0,07
I(3)К3= I*(3)К3×Iб,нн= 0.07×37.7=2.7 [кА];
iуд = 2 ×Куд×I(3)К3=1.414×1.6×2.7 = 6.1 [кА] .
Точка К4:
Zэкв1 = Zэкв1+(Z2×Zэкв3)/(Zэкв2+Zэкв3) = 1+0.765=1.765 ,
Zэкв2 = (Z4×Z7)/(Z4+Z7) + Zэкв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615 ,
Zэкв3 = Z18 + (Z6 ×Z9)/(Z6+Z9)=777+(4.76 × 4.76)/(4.76+4.76)=779.38 ,
Zэкв4 = (Z2 ×Z3)/( Z2+Z3)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,
Еå = (E1Zэкв3 + E2Zэкв2)/ (Zэкв3 + Zэкв2) = (1.00×779.38 + 1.06×5.615)/(779.38 + 5.615) = 1.0
Zå= Zэкв5+ Zэкв4+ Z11 = -0.087+5.57+6.3=11.78 ,
I*(3)К4= Еå/ Zå =1.0/11.78=0.085 ,
I(3)К4= I*(3)К4×Iб,сн= 0.085×10.5=0.89 [кА],
iуд = 2 ×Куд×I(3)К4=1.414×1.6×0.89 = 2.0 [кА] .
Zэкв1= Z1+( Z2 × Z3 )/( Z2 + Z3)+ Z4=1+0.765+7.7=9.47 ,
Zэкв2= Z18+ Z6 =777+4.76=781.76
Еå=(E2×Zэкв1 +E1Zэкв2 )/( Zэкв1+Zэкв2) =(1.06×9.47+1×781.76)/(9.47+781.76) =1.00
Zå=(Zэкв1×Zэкв2)/(Zэкв1+Zэкв2)+Z5+Z11=(9.47×781.76)/(947+781.76)+(-0.175)+6.3 = =15.48 ,
I*(3)К4= Еå/ Zå =1.00/15.48=0.065 ,
I(3)К4= I*(3)К4×Iб,сн= 0.065×10.5=0.68 [кА],
iуд = 2 ×Куд×I(3)К4=1.414×1.6×0.68=1.53 [кА] .
Точка К5:
Zэкв1 = Z1+(Z2×Z3)/(Z2 + Z3)= 1+0.765=1.765 ,
Zэкв2= (Z4× Z7 )/( Z4 + Z7)+Zэкв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615 ,
Zэкв3= Z18+(Z6×Z9)/( Z4+ Z4)=777+(4.76×4.76)/(4.76+4.76)=779.38 ,
Zэкв4= (Zэкв2× Zэкв3)/( Zэкв2+ Zэкв3)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,
Zэкв5=( Z5× Z8)/( Z5+ Z8)=[(-0.175)×(-0.175)]/[(-0.175)+(-0.175)]=-0.087 ,
Еå= 1.00 (см.максим.режим К4)
Zå= Zэкв4+ Zэкв5+ Zэкв13 =5.57+(-0.087)+4.35=9.83 ,
I*(3)К5= Еå/ Zå =1.00/9.83=0.102 ,
I(3)К5= I*(3)К5×Iб,сн= 0.102×10.5=1.07 [кА];
iуд= 2 ×Куд×I(3)К5=1.414×1.6×1.07=2.4 [кА] .
Zэкв1= Z1+(Z2 ×Z3)/( Z2+ Z3)=1.765 (см.максим.режим К5) ;
Zэкв2= Z4+ Z6+ Z18=7.7+4.76+777=789.46 ,
Zэкв3=( Zэкв1× Zэкв2)/( Zэкв1+ Zэкв2)=(1.765×789.46)/(1.765+789.46)=1.76 , Еå=(E1Zэкв2+E2Zэкв1)/( Zэкв2+Zэкв1) = (1.0×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.0 ,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
