Электрооборудование станций и подстанций (стр. 4 из 10)
Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35…220 кВ без выключателей на ВН. Возможно применение выпрямленного оперативного тока на подстанции 110 кВ с одним или двумя выключателями ВН.
Расчет токов КЗ
Для выбора электрооборудования аппаратов, шин, кабелей, токоограничивающих реакторов необходимо знать токи КЗ.
При этом достаточно уметь определить ток 3-х фазного КЗ в месте повреждения, а в некоторых случаях – распределение токов в ветвях схемы, непосредственно примыкающих к этому месту.
Расчет токов 3-х фазного КЗ выполняются в следующем порядке:
- для рассматриваемой установки составляют схему;
- по расчетной схеме составляют электрическую схему замещения;
- путем постепенного преобразования приводят схему замещения к простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников с регулирующей ЭДС были связаны с точкой КЗ одним сопротивлением Х результирующая (Х рез.);
- определяют начальное значение периодической составляющей тока КЗ (Iпо), затем ударный ток КЗ (iу) и при необходимости - периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени t.
Расчетная схема – это однолинейная схема электроустановки с указанием тех элементов и их параметров, которые влияют на значение тока КЗ и поэтому должны учитываться при выполнении расчетов. Расчетная схема эл. установки должна отражать нормальный режим работы. На ней намечаются точки КЗ – так, чтобы аппараты и проводники попадали в наиболее тяжелые условия работы. Исключением являются аппараты в цепи присоединений с реактором, выбираемые по току КЗ за реактором.
По расчетной схеме составляют схему замещения, заменяя электромагнитные связи электрическими. Источники вводят в схему замещения как ЭДС и сопротивления, остальные элементы – как сопротивления. Расчет токов КЗ можно вести как в именованных, так и в относительных единицах. В электроустановках до 1000 В обычно производят расчет в именованных единицах.
В электроустановках напряжением выше 1000 В принято все сопротивления короткозамкнутой цепи приводить к базисным условиям и выражать в относительных единицах. Базисную мощность (удобно 100 или 1000 МВ×А). За базисное принимается среднеэксплуатационное напряжение (Uср.) той ступени, на которой предполагается КЗ, согласно следующей шкале: 0,4; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515; 770 кВ.
Для каждой точки КЗ будут свои базисные напряжения и ток.
Для синхронных компенсаторов и генераторов
X*г=X¢¢d
,где X¢¢d – относительное сверхпереходное сопротивление по продольной оси, определяемое по справочникам;
Sном. – номинальная мощность генератора.
Для 2-х обмоточных генераторов
Х*Т=
,где Uк – напряжение КЗ%, определяемое по справочникам или паспортным данным.
Для 3-х обмоточных трансформаторов или АТ напряжение КЗ, приведенное к номинальной мощности трансформатора или АТ, даны для каждой пары обмоток: Uк вв-н, Uк в-с, Uк с-н%.
Схема замещения таких трансформаторов приведена на рис.6.2.
 |
 |
Относительное сопротивление лучей схемы, приведенных к базисным условиям можно определить по формулам:
Х*в=
Х*с=
Х*н=
Двухобмоточные трансформаторы с 2-мя или 3-мя расщепленными обмотками, вводят в схему замещения как индуктивные сопротивления (рис. 6.3) приведенные к базисным условиям. Сопротивления Хв и Хн схемы замещения определяют по уравнениям (40, 61) Рыжкова Л.Д., Козулин В.С. “Эл. оборудование станций и подстанций”. Если известно напряжение Uк в-н для 3-х фазного трансформатора с расщепленными обмотками, то Хв-н=
 |
Хв=0,125Хв-н; Хн1=Хн2=1075Хв-н
Для группы из однофазных трансформаторов с обмоткой НН, разделенной на 2-е ветви Хв=0, Хн1=Хн2=2Хв-н, а с обмоткой разделенной на три ветви:
Хв=0, Хн1=Хн2=3Хв-н.
Если же в каталоге на трансформаторы заданы напряжения Uк в-н и U’кн1-н2
(последнее отнесено к номинальной мощности расщепленной обмотки Sном.н1=Sномн2=0,5Sном.), то 
;Хн1 = Хн2 = Х’н1 – Х’н1-н2; Хв = Хвн – 0,5Хн1-н2.
ВЛ и КЛ характеризуются удельными значениями индуктивных сопротивлений и емкостей проводимости, зависящими от номинального напряжения и конструкции линии передачи.
При проектировании можно использовать среднее значение удельных сопротивлений (Худ.) и проводимостей (Gуд.)
Таблица 4.Примерные сопротивления линий
| Тип ВЛ, КЛ | Худ.(ом/км) | Вуд. 10-6 см/км |
| Одноцепные ВЛ-6-220кВ 220...500кВрасщеплены на два провода в фазе:500кВ - при расщеплении на 3 провода в фазе750кВ – при расщеплении на4-е провода в фазе3-х жильные кабели:6 – 12 кВ35 кВОдножильный маслонаполненный кабель 110 кВ | 0,400,320,300,280,080,120,18 | 2073,63,784,0--- |
Линии напряжением до 220 кВ включительно и 330 кВ-750 кВ длиной менее 150 км. входят в схему замещения как индуктивное сопротивление, относительное значение которого
,где L – длина линии в км.
При большей длине линии напряжением 330 кВ и выше необходимо учитывать емкостную проходимость и применять П-образную или Т-образную схему замещения.
Для расчета токов КЗ на электрических станциях, необходимо располагать данными, характеризующими энергосистему.
Система может быть задана:
1. Известна схема системы и параметры ее элементов – генераторов, трансформаторов, линий и др. Составляют полную схему замещения и ток КЗ от системы рассчитывают также, как и ток проектируемой установки.
2. Известны суммарная мощность системы Sс ном. и результирующее сопротивление всех элементов системы Хс до некоторой точки, к которой присоединяют проектируемую установку. Находят относительное базисное сопротивление системы Х*с, ЭДС системы принимают постоянной, равной среднему эксплуатационному напряжению в узле присоединения. При расчетах в относительных единицах Е*с=1.
3. Задано действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ от системы Iпс (в килоамперах) или так называемая мощность КЗ S”с (в МВ×А). В этом случае относительное сопротивление до заданной точки определяют как
;4. Известен тип выключателя, установленного или намечаемого к установке в данном узле энергосистемы. Считается, что ток трехфазного КЗ в этой точке равен номинальному току отключения выключателя Iоткл.ном.
Определяем ток КЗ в узле Iст. от станции, тогда максимально допустимый ток от системы может быть определен как Iоткл.- Iст. и относительное сопротивление системы
Х*с =
Сопротивления элементов схемы, приведенные к базисным условиям, наносятся на схему замещения. Для этого каждый элемент в схеме замещения обозначают дробью: в числителе ставят порядковый номер элемента, а в знаменателе – значение относительного индуктивного сопротивления.
Теперь необходимо определить результирующее сопротивление ХРЕЗ цепи КЗ для данной точки КЗ путем постепенного преобразования схемы.
Возможны следующие преобразования схемы:
Замена неполных сопротивлений, соединенных последовательно, эквивалентным
Замена нескольких сопротивлений, соединенных параллельно эквивалентным:
.Соединение звездой с относительным сопротивлением лучей Х*1, Х*2, Х*3, может быть заменено эквивалентным соединением в треугольник по формулам:
