Реконструкция подстанции "Сорокино" 110/10/10 (стр. 5 из 13)
Тип ПС – ответвительная. В соответствии с [6] для подобного типа ПС 35–220 кВ, с 4 присоединениями (2ВЛ+2 Т) допускается применять схемы «110–5Н» и «110–5АН» (схемы конфигурации «моста») для обеспечения секционирования. Данное инженерное решение было обосновано большой мощностью трансформаторов (63 МВа) для подобного типа ПС на номинальном напряжении 110 кВ.
Рассматриваемые для выбора схемы ОРУ 110 кВ
Переключения в схеме «110–5Н» при авариях: При аварии на одной из линий (к примеру – Л1) автоматически отключается выключатель (Q1) со стороны поврежденной линии и включается выключатель «моста» Q3. Тогда трансформатор (Т1) начинает получать питание от линии (Л2) и в итоге снабжение всех потребителей ПС продолжается. В случае аварии на одном из трансформаторов (к примеру – Т2) отключение «родного» блочного выключателя (Q2) приводит к отключению трансформатора и питающей линии (Л2). Отключение линии при повреждении трансформатора является недостатком данной схемы.
Рассмотрим схему «110–5АН»:
Особенность схемы «110–5АН» состоит в том, что при аварии в линии автоматически отключается поврежденная линия и трансформатор. При аварии на трансформаторе после автоматических переключений в работе остаются две питающие линии.
Учитывая, что аварии на трансформаторах происходят гораздо реже, чем аварии на линиях-то схема «110–5Н» более предпочтительна в эксплуатации.
Использование ремонтной перемычки в схеме «110–5Н» позволяет осуществлять транзит мощности, что необходимо для транзитных ПС. В нашем случае – ответвительная ПС, поэтому использование ремонтной перемычки нецелесообразно.
Вывод: Для ОРУ 110 кВ выбираю схему «110–5Н» без использования ремонтной перемычки.
3.3 Выбор исполнения и схемы РУ напряжением 10 кВ
РУ 10кВ будет выполнено в комплектных ячейках (КРУ) выкатного исполнения и размещено в двухэтажном кирпичном здании с двускатной крышей из металлочерепицы (ЗРУ). Строительство здания ЗРУ необходимо, так как количество ячеек КРУ превышает установленные [1] 15 штук. Ввод трансформаторов осуществляется через полимерные проходные изоляторы, установленные с внутренней стороне стены здания ЗРУ. Схема соединения РУ (смотри рис. 4.3.1) останется прежней: две системы сборных шин с секционированием, то есть 4 секции.
Секционные выключатели в нормальном режиме работы сети разомкнуты, тем самым, производя раздельную работу секций шин. Это необходимо для снижения значения токов короткого замыкания. Находящегося в отдельном шкафу устройство АВР осуществляет автоматическое управление секционными выключателями и при снижении напряжения на шинах 10 кВ ниже допустимого значения – осуществляет в течение 0,1 – 30 секунд подключение секций шин с помощью замыкания контактов этих выключателей, тем самым, обеспечивая надежность снабжения всех потребителей секций.
Производство ячеек КРУ и монтаж их оборудования (выключатели, ТТ и т.п.) будет осуществлять предприятие ЗАО «Промэнерго» (г. Чебоксары). Выбраны ячейки КРУ серии КРУ-2–10 двухстороннего обслуживания. Использование серии КРУ-2–10 особенно целесообразно на мощных ПС с номинальными токами шин 10 кВ свыше 2 кА, как и данный случай (предварительная оценка).
Технические характеристики КРУ-2–10 на напряжении 10 кВ
| Наименование параметра | Значение параметра, исполнение |
| Номинальное напряжение | 10 кВ |
| Наибольшее рабочее напряжение | 12 кВ |
| Номинальный ток сборных шин, А | 630; 1000; 1600; 2000; 3150; |
| Номинальный ток отключения вакуумного выключателя, встроенного в КРУ: | 31,5 кА |
| Электродинамическая стойкость к токам короткого замыкания шин | 81 кА |
| Напряжение вторичных цепей, В | 110; 220 В (постоянный ток)220 В (переменный ток) |
| Масса: 1200 кг (с выключателями); 950 кг (с ТН типа НАМИ). | |
| Габариты: 90 см (ширина); 166,4 см (глубина); 238 см (высота). | |
| Производитель: ЗАО «Промэнерго» (г. Чебоксары) | |
3.4 Выбор схемы СН ПС
Согласно [2] для обеспечения надежной работы устройств РЗиА и всей ПС рекомендуется использовать оперативного постоянного тока. Практика внедрения современных устройств РЗиА на микропроцессорной базе показала: На ПС с напряжением 35кВ и выше не обеспечивается быстродействие дифференциальной защитой силовых трансформаторов.
Практика и показывает внедрение на строящихся и реконструируемых ПС в качестве оперативного тока только постоянный (в крайних случаях выпрямленный). В итоге, выбираю постоянный оперативный ток также.
Согласно «НТП ПС», на всех ПС следует устанавливать как минимум два ТСН. Мощность одного ТСН не должна превышать 630 кВа. Предварительно примем, что СН ПС способный обеспечивать два ТСН (подробный расчет в пункте 6.9). Также согласно «НТП ПС», на ПС с постоянным оперативным током ТСН должны присоединяться через предохранители или выключатели к шинам РУ 6–35 кВ. В целях надежности срабатывания и удобства коммутаций, выбираю коммутацию через выключатель, установленной в ячейке КРУ-2–10.
Шины СН на напряжении 0,4 кВ будут секционированы автоматическим выключателем с устройством АВР. В качестве системы заземления сети 0,4 кВ принимаю систему TN-C-S (пятипроводная: три фазных провода, один провод – нулевой рабочий проводник, один провод – защитный проводник).
На рисунке 4.3.1 изображена схема соединения РУ 10 кВ и СН ПС (при предположении, что удовлетворят питание СН ПС именно два ТСН).
Рис. 4.3.1 Выбранная схема соединений РУ 10 кВ и СН ПС
4. Расчет токов короткого замыкания
4.1 Основные сведения
Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей ПС на термическую и динамическую стойкость, для выбора и оценки устройств РЗиА. При КЗ ток в месте повреждения резко увеличивается, а значит, происходит сверхдопустимый нагрев проводника, изоляции, что объясняет термическое разрушающее действие КЗ. Также токи КЗ опасны динамическим разрушающим действием (к примеру – сборные шины отдельных фаз). Расчётным КЗ для выбора аппаратов является трёхфазное КЗ, т. к. токи в этом случае имеют максимальные значения, а значит, и влекут за собой максимальное разрушающее действие.
При расчете токов КЗ принимаю допущения: – Расчётное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения принимается на 5% выше номинального значения. – КЗ наступает в момент времени, при котором ударный ток КЗ будет иметь наибольшее значение. – Сопротивление места КЗ считается равным нулю (металлическое КЗ). – Не учитываю сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему. Источник питания принимаю единым в качестве системы (ЕЭС) с бесконечно большой полной мощностью SСИС = ∞. – Не учитываю ёмкости, а, следовательно, емкостные токи в воздушных и кабельных сетях. – Не учитываю токи намагничивания трансформаторов. – Напряжение системы (ЕЭС) остается неизменным. – Полная симметрия трехфазной системы. – Не учитываю увеличение суммарного тока КЗ со стороны электродвигателей более низких уровней напряжения, чем уровень напряжения точки КЗ.
Для проверки чувствительности устройств релейной защиты рассчитывается и минимально возможный ток короткого замыкания, на который защита должна быстро реагировать. Обычно, расчетным здесь является двухфазный ток короткого замыкания с учетом ремонтных режимов сети, при которых отключена часть источников питания и ветвей связи, для того чтобы этот ток КЗ через проверяемую защиту был минимальным.
Для расчета токов КЗ необходимо составить схему замещения рассматриваемой сети, то есть расчетную схему, в которой вводятся все элементы сети электроснабжения, и все электрические и магнитные связи представлены сопротивлениями. Генерирующие источники (в данном случае – система) вводятся в схему замещения соответствующими ЭДС, а пассивные элементы, по которым проходит ток КЗ, индуктивными и, при необходимости (при большой протяженности ЛЭП), активными сопротивлениями. В данном случае с длиной питающих отпаек ВЛ в 10 км можно пренебречь с достаточной для практических расчетов точностью величинами активных сопротивлений схемы замещения.
4.2 Расчет токов трехфазного КЗ
Расчетная схема и схема замещения для расчётов токов КЗ представлены соответственно на рис 5.1 и рис 5.2.
В качестве источника питания (системы) примем ВЛ «Каширская ГРЭС – Ожерелье», к которой присоединяется отпайки в виде ВЛ к ПС «Сорокино» с длиной LОТП=10 км. ЭДС системы принимаем равной EC= ∞, а сопротивление XC= 0. Удельное сопротивление каждой из двух питающих отпаек ХУД = 0,4 Ом/км.
На рисунке 5.2.1 изображена расчетная схема нахождения токов КЗ. На рисунке 5.2.2 – схема замещения.
Точка К1 – расчетная точка КЗ для стороны 110 кВ. Точка К2 – расчетная точка КЗ для стороны 10 кВ.
Рисунок 5.2.1 Расчетная схема нахождения токов КЗ
трансформатор подстанция электрический оборудование
Рисунок 5.2.2 Схема замещения для нахождения токов короткого замыкания
Расчет тока КЗ в точке К1 на стороне 110 кВ:
Система: SСИС= ∞; XСИС= 0; UНОМ.С = 115 кВ.
Воздушая линия:
Ом; (5.2.1)