Проектирование узловой подстанции 220/35/10 (стр. 4 из 9)

Сопротивление питающих линий [4, стр.104]

х_л*б^max = (х₀ · l · S_б)/ U_б²(n-1)

х_л*б^max= (0,405·106·1000)/230²·(3-1) =0,406 о.е.,(4.2)

что соответствует послеаварийному режиму работы линии.

гдех₀ – удельное реактивное сопротивление провода, Ом;

l – длина провода, км;

х_л*б^min = х_л^max/3 = 0,406/3 = 0,135 о.е.,

что соответствует нормальному режиму работы линии.

Сопротивление трансформаторов:

х_т= (U_к· S_б)/(100·S_ном);(4.3)

где U_к – напряжение короткого замыкания обмоток трансформатора, %;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Рассчитаем напряжение короткого замыкания обмоток трансформатора:

U_к^в=0,5(U_в-с+U_в-н–U_с-н)=0,5(11+28,8–12,5)=27,3%;(4.4)

гдеU_в-с ;U_в-н ;U_с-н – напряжение короткого замыкания соответствующих обмоток трансформатора, %;

U_к^с = 0,5(U_в-с+U_с-н–U_в-н) = 0,5(11+12,6-28,8) =-5,2%; → 0%

U_к^н = 0,5(U_в-н+U_с-н–U_в-с) = 0,5(28,8+12,6-11) = 30,4%;

х_т*б^в= (U_к^в · S_б)/(100S_ном) = (27,3 · 1000)/(100·63) = 4,3 о.е.;(4.5)

х_т*б^с =(U_к^с · S_б)/(100S_ном) = 0 о.е.;

х_т*б^н= (U_к^н · S_б)/(100S_ном) = (30,4·1000)/(100·63) = 4,83 о.е.;

4. Определим результирующее сопротивление в точках короткого замыкания:

К1

х_рез*б^max = x_с*б + х_л*б^max =0,25+ 0,406 = 0,656 о.е.;

х_рез*б^min = x_с*б + х_л*б^min = 0,25+ 0,135 = 0,385 о.е.;

К2

х_рез*б^max = x_с*б + х_л*б^max + х_т*б^в + х_т*б^с = 0,25+ 0,406 + 4,3+0= 4,96 о.е.;

х_рез*б^min = x_с*б + х_л*б^min + (х_т*б^в + х_т*б^с)/2=0,25+ 0,135+(4,3+0)/2=2,54 о.е.;

К3

х_рез*б^max = x_с*б + х_л*б^max + х_т*б^в + х_т*б^н = 0,25+ 0,406 + 4,3+4,83= 9,79 о.е.;

х_рез*б^min = x_с*б + х_л*б^min + х_т*б^в + х_т*б^н = 0,25 + 0,135 + 4,3+4,83= 9,52 о.е.;

5. Определяют начальное значение периодической составляющей тока КЗ, затем ударный ток и при необходимости периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени τ.

Рассчитываем базисные токи:

I_б = S_б /

U_б;(4.6)

I_б1 = 2,51кА;

I_б2 = 15,4кА;

I_б3 = 52,49 кА;

Определяем ток трехфазного короткого замыкания для всех расчетных точек короткого замыкания в начальный момент времени:

I_п0⁽³⁾ = (Е_*с·I_б) / х_рез*б;(4.7)

гдеЕ_*с – ЭДС системы, о.е.;

Е_*с = 1;

I^(3)max_{п0 К1} = (Е_*с·I_б1)/ х_рез*б^min = (1·2,51)/ 0,385 = 6,52 кА;

I^(3)min_{п0 К1} = (Е_*с·I_б1)/ х_рез*б^max = (1·0,503)/ 0,656 = 3,83кА;

I^(3)max_{п0 К2} = (Е_*с·I_б2)/ х_рез*б^min = (1·15,4)/ 2,54 = 6,06 кА;

I^(3)min_{п0 К2} = (Е_*с·I_б20/ х_рез*б^max = (1·15,4)/ 4,96 = 3,10 кА;

I^(3)max_{п0 К3} = (Е_*с·I_б3)/ х_рез*б^min = (1·52,49)/ 9,52 = 5,51 кА;

I^(3)min_{п0 К3} = (Е_*с·I_б3)/ х_рез*б^max = (1·52,49)/ 9,79 = 5,36 кА;

Выбор и проверка оборудования на термическую и динамическую стойкость к токам короткого замыкания проводятся по max значениям токов короткого замыкания. Минимальные значения используются проверке чувствительности РЗиА.

6. Проведем расчет результирующих активных сопротивлений:

Сопротивление системы:

R_c*б= 0;

Сопротивление линии:

r_л*б = (r₀ ·l ·S_б)/ U_б²= (0,09747·106·1000)/230² =0,195 о.е.,(4.8)

гдеr₀ – удельное активное сопротивление провода, Ом; [9, стр.578]

l – длина провода, км;

Определяем общее активное сопротивление трансформатора:

r_т*б =(ΔP_кз·U_б²·S_б)/(S_ном²·U_ном²)(4.9)

r_т*б=(0,13·230²·1000)/(63²·230²)=0,033 о.е.;

Определяем сопротивление обмоток трансформатора:

r_т*б^в=r_т*б/2; r_т*б^с= r_т*б/2; r_т*б^н= r_т*б/2.(4.10)

r_т*б^в= 0,033/2=0,0165 о.е;

r_т*б^с=0,033/2=0,0165 о.е;

r_т*б^н=0,033/2=0,0165 о.е;

Определяем результирующие сопротивления:

К1

r_рез*б^max = r_с*б + r_л*б^max=0+0.195=0,195 о.е.

r_рез*б^min = r_с*б + r_л*б^min=0+0,195/2=0,0975 о.е

К2

r_рез*б^max = r_с*б + r_л*б^max + (r_т*б^в + r_т*б^с) /2 = 0,195+0,0165 = 0,212 o.е.;

r_рез*б^min = r_с*б + r_л*б^min + (r_т*б^в + r_т*б^с) / 2=0,0975+0,0165=0,114 о.е.;

К3

r_рез*б^max = r_с*б + r_л*б^max + r_т*б^в + r_т*б^н = 0,195+0,0165 +0,0165= 0,228 о.е.;

r_рез*б^min = r_с*б + r_л*б^min + r_т*б^в + r_т*б^н = 0,0975+0,0165+0,0165= 0,131 о.е.

7. Определяем эквивалентные постоянные времени для каждой точки КЗ:

T_а=х_рез*б/(ω*r_рез*б),(4.11)

где ω= 2πf.

T_а^max_вн= 0,656/(314·0,195)=0,011; T_а^min_вн= 0,385/(314·0,0975)=0,013;

T_а^max_сн= 4,96 /(314·0,212)=0,075; T_а^min_сн= 2,54 /(314·0,114)=0,071;

T_а^max_нн= 9,79/(314·0,228)=0,137; T_а^min_нн= 9,52/(314·0,131)=0,231.

8. Определяем ударные коэффициенты:

К_уд=1+

(4.12)

К_уд^max_вн=1+

=1+0,57=1,57; К_уд^min_вн=1+ =1+0,57=1,57;

К_уд^max_сн=1+

=1+0,88=1,88; К_уд^min_сн=1+ =1+0,84=1,84;

К_уд^max_нн=1+

=1+0,87=1,87; К_уд^min_нн=1+ =1+0,89=1,89.

9. Определяем ударные токи:

i_уд^max=

·I^(3)max_п0·К_уд^max_вн(4.13)

i_уд ^max_вн=

·6,52 ·1,403= 12,94 кА;

i_уд^max_сн =

·6,06 ·1,875= 16,07 кА; i_уд^max_нн = ·6,15 ·1,87= 15,03 кА.

5. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

На электрических станциях и подстанциях применяют электрические аппараты и токоведущие части (проводники) различного типа. Различают аппараты и токоведущие части первичных и вторичных цепей.

Электрические аппараты первичных цепей различного напряжения можно условно разделить на четыре группы:

1) коммутационные аппараты (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, отделители, короткозамыкатели);

2)защитныеаппараты (предохранители,ограничителиударного тока,разрядники и ограничители перенапряжений);

3) токоограничивающие аппараты (токоограничивающие реакторы и резисторы, дугогасящие реакторы и др.);

4) измерительные аппараты (трансформаторы тока и напряжения, емкостные делители напряжения и т.п.).

Токоведущие части первичных цепей:

– гибкие проводники и гибкие токопроводы;

– шинные линии, закрытые шинные токопроводы с воздушной или газовой изоляцией;

– силовые кабели (с бумажной пропитанной изоляцией, газонаполненные или маслонаполненные).

5.1 Коммутационные аппараты

Выключатель – электрический аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах.

Выключатели являются одним из наиболее ответственных аппаратов в электрических установках. Они должны обеспечивать четкую работу в любых режимах, так как отказ выключателя может привести к развитию

аварии. Выключатель должен за минимальное время отключить цепь при коротком замыкании, он должен обладать достаточной отключающей способностью, т.е. надежно разрывать ток КЗ. Выключатель должен допускать возможно большее число отключений без ревизий и ремонтов.

Максимальный ток на питающих ВЛ:

I_max = I_ав= 555,3 А (взято значение из пункта 2.3)

Максимальный ток на секционном выключателе РУВН:

I_max = 0,5∙(S_нн+ S_транз+ S_сн)/(

U_ном) = (0,5∙310)/( ·220)= 0,136 кА;

Номинальный и максимальный ток в цепи трансформатора на РУВН:

I_ном =(S_нн + S_сн)/(

U_{ном ВН} ∙ n_тр)= 90/( ·220· 2)= 0,118 кА;

I_max= (1,5∙S_ном^тр)/(

U_{ном ВН})= (1,5∙63)/( ∙220) = 0,248 кА;

Максимальный ток в цепи секционного выключателя на РУСН:

I_max =0,5*S_сн /(

U_ном)=0,5* 56/( ·35) = 0,462 кА;

Номинальный ток на РУСН в цепи отходящих линий:

I_ном =(1,5∙S_сн) /(

∙U_номn) = (56·1,5)/( ·35·5) = 0,277 кА;