Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта (стр. 8 из 9)

Расчет сопротивлений трансформаторов

R_т= DРU²_н^.10³/S²нт

Z_т=U_k%U²_н^.10/S_нт

Х_т=√Z²_т-R²_т

Таблица № 42.

Сопротивления трансформаторов

№	Тип и мощность	потери		Напряжен. короткого замыкания %	Ток холостого хода %	Rт,ОМ	Zт,ОМ	Хт,ОМ
		Холос- ого хода	Короткого замыкания
1	ТМ-160	0,565	2,65	4,5	2,4	10,35	28,13	26,15
2	ТМ-400	1,05	5,5	4,5	2,1	3,44	11,25	10,71

6.4 Составление схемы замещения

Внешнее сопротивление

Х_с=0,35

R_вн = R_кл= 0,6675 Ом

Х_вн=Х_с+Х_кл=0,35+0,071=0,421 Ом

Для расчета токов к.з. составляем схему замещения. Расчет производим в каждой точке к.з. отмеченной на схеме замещения. Для расчетов используем программу Tkz

Таблица № 43.

Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов

№	Тип и мощность	Прямая последовательность		Нулевая последовательность
		, Ом	, Ом	, Ом	, Ом
1	ТМ-160	10,35	26,15	113,85	209,2
3	ТМ-400	3,44	10,71	37,84	85,68

Файлы исходных данных

Структура файлов

NI

NJ

R1

X1

R0

X0

KT

U

фаза U

N1,N2 – номера узлов, ограничивающих ветвь;

R1, X1 – сопротивления прямой последовательности;

R0, X0 - сопротивления нулевой последовательности;

KT- коэффициент трансформации;

U – напряжение (ЭДС);

фаза U – фазовый угол напряжения (ЭДС).

Таблица № 44.

Результаты расчета токов КЗ

№	Схема	Точка КЗ	, кА	R Ом	X Ом	, с		, А	,
1	sh1.tkz	K1	2,34	2,53	0,55	0,000692	1	3,31	0,72
2		K2	2,17	2,74	0,56	0,000651	1	3,07	0,62
3		K3	11,89	0,0096	0,18	0,059713	1,846	31,04	26,82
4		K4	5,95	0,0209	0,0427	0,006507	1,215	10,22	4,83
5	sh2.tkz	K1	2,28	2,59	0,61	0,00075	1	3,22	0,68
6		K2	2,15	2,75	0,62	0,000718	1	3,04	0,60
7		K3	11,82	0,0096	0,0181	0,006005	1,189	19,88	19,00
8		K4	5,09	0,021	0,0428	0,006491	1,214	8,74	3,54
9	sh3.tkz	K1	2,34	2,53	0,55	0,000692	1	3,31	0,72
10		K2	2,16	2,75	0,56	0,000649	1	3,05	0,61
11		K3	5,11	0,0206	0,0427	0,006601	1,22	8,82	3,57
12		K4	11,79	0,0099	0,018	0,00579	1,178	19,64	18,88
13	sh4.tkz	K1	2,34	2,53	0,55	0,0007	1	3,3093	0,7156
14		K2	2,11	2,81	0,57	0,0006	1	2,984	0,582
15		K3	5,11	0,0206	0,0427	0,0066	1,22	8,815	3,567
16		K4	11,75	0,01	0,018	0,0057	1,17	19,52	18,74

Для проверки оборудования рассчитаем ударный ток короткого замыкания :

iу = ку Ö2 Iк

где ку – ударный коэффициент, ку=1+е^-0,01/Та

Та=X/(R ω),

где ω=314

Тепловой импульс (кА² с):

Вк = Iк² (tотк + Та)

где tотк – время отключения:

tотк = tв + tрз

где tв=0,12 – время отключения выключателя;

tрз = 0,01 с – время срабатывания защиты;

Та – время затухания апериодической составляющей .

7. Выбор оборудования

Для обеспечения надежной работы аппаратуры и токоведущих частей электроустановки, необходимо правильно выбрать их по условиям длительной работы в нормальном режиме и кратковременной работы в режиме КЗ.

Выбор аппаратуры и токоведущих частей выполняется по номинальному току и напряжению:

Uуст£Uном

Iраб£Iном

Где Uуст - номинальное напряжение установки;

Uном- номинальное напряжение аппарата;

Iраб- рабочий ток присоединения, где установлен аппарат;

Iном- номинальный ток аппарата;

Выбранные по условиям нормального режима работы аппараты необходимо проверить по условиям КЗ, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.

7.1 Выключатели

Выключатели выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по конструктивному исполнению;

Выбранные выключатели проверяются:

1. на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

где iу- ударный ток КЗ в цепи выключателя;

iпр- амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ ;

2. на термическую стойкость: Вк £ I²т*tт;

где Вк - тепловой импульс в цепи выключателя;

Iт - ток термической стойкости;

tт- время протекания тока термической стойкости ;

выбираем:

- выключатель на вводах и фидерах ГРП – 10 кВ:

ВМПЭ – 10 – 630 – 20 У3

Время отключения – tв = 0,12 с.

Время протекания тока термической стойкости tт = 8 с.

Ток термической стойкости Iт = 20 кА.

Условия проверки:

Iоткл ³ Iк, или 20 кА > 2,34 кА

iдоп ³ iу, или 52 кА > 3,31 кА

Вк = 0,72 кА² с

Iт²*tт ³ Вк, или 20² * 8 = 3200 > 0,72 кА² с

7.2 Предохранители

Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).

Выбираем предохранитель для защиты ТН: ПКН 001-10У3.

Для защиты понижающих трансформаторов: ПКТ 101-10-31,5 У3.

Условия проверки:

Iоткл ³ Iк, или 31,5 кА > 2,34 кА

iдоп ³ iу, или 31,5 кА > 3,3 кА

7.3 Разъединитель

Разъединители выбираются по условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по виду установки;

4. по конструктивному исполнению: однополюсные или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным расположением главных ножей или с горизонтальным;

Выбранные разъединители проверяются:

1.на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

2.на термическую стойкость: Вк £ I²т*tт;

Выбираем:

РВ – 10/400 У3

Номинальный ток I_ном=400А

Время протекания тока термической стойкости tт = 4 с.

Ток термической стойкости Iт = 16 кА.

Условия проверки:

iдоп ³ iу, или 41кА > 3,3 кА

Вк = 0,72 кА² с

Iт²*tт ³ Вк, или 16² * 4 = 1024 кА² с >0,72 кА² с

7.4 Выключатели нагрузки

Выбор осуществляется по номинальному рабочему току и напряжению

ВНПу – 10 / 400 – 10з У3.

Номинальный ток I_ном=400А

7.5 Выбор измерительных трансформаторов

Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме электроустановки и расчетов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую подстанцией.

1. измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях;

2. измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ;

3. учет активной и реактивной энергии с помощью счетчиков выполняется на вводах низкого напряжения понизительных трансформаторов, фидерах потребителей, ТСН.

7.5.1 Трансформаторы тока

Трансформаторы тока выбираются по условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по роду установки (внутренняя, наружная);

4. по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков – 1; релейной защиты – 3 и 10);

Выбранные трансформаторы тока проверяются:

1. на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

2. на термическую стойкость: Вк £ I²т*tт;

Выбираем:

- на обмотке ВН ГРП и шинах РУ-10 кВ:

ТПЛ – 10 У3

U _ном=10кВ; I_ном1=200А; I_ном2=5А

Время протекания тока термической стойкости tт = 3 с.

Ток термической стойкости Iт = 13,5 кА.

Ток динамической стойкости Iдин = 52,5 кА

Условия проверки:

Iдин ³ iу, или 52,5 кА > 3,3 кА

Вк = 0,72 кА² с

Iт²*tт ³ Вк, или 13,5² * 3 = 546,75 кА² с > 0,72 кА² с