Расчет токов короткого замыкания.
Расчет производим для точек КЗ:
1). На шинах 110 кВ ГПП.
2). На шинах 10 кВ ГПП.
3). На шинах 10 кВ ТП4.
4). На шинах 35 кВ ГПП.
5). На шинах 35 кВ ТП завода №1.
Согласно заданию мощность короткого замыкания равна бесконечности, при этом реактивное сопротивление системы равно хс = 0. За базисную мощность принимаем Sб = 100 МВА, за базисное напряжение принимаем Uб = 115 кВ.
Тип замыкания: трехфазное симметричное и однофазное.
Длины кабельных и воздушных линий.
Длины замеряем на генплане.
Длина воздушной линии 110 кВ ЦП - ГПП – ℓ110 = 6,7км.
Длина воздушной линии 35 кВ ГПП - ТП завода №1 – ℓ35 = 3,3км.
Длина кабельной линии 10 кВ ГПП - ТП4 – ℓ10 = 3,115км.
Реактивное сопротивление линий.
Удельные индуктивные сопротивления линий.
х0.110 = 0,413 Ом/км; х0.35 = 0,396 Ом/км; х0.11 = 0,083 Ом/км.
2.12 Реактивные сопротивления линий
Так как от ГПП до ТП-2 проложены два параллельно подключенных кабеля одинакового сечения и с одинаковой нагрузкой, сопротивление кабельной линии будет в 2 раза меньше.
Аналогично для линий 35 и 10 кВ.
х35 = 0,107; х10 = 0,129.
Реактивное сопротивление трансформатора ГПП
Определяем сопротивление трансформатора отдельно для обмоток ВН - СН и ВН - НН трансформатора ТДЦТН-63000/110. Технические характеристики трансформатора:
uк.ВН-СН = 10,5%; uк.ВН-НН = 17%; Sнт = 63 МВА.
Аналогично для обмотки НН.
хТ.НН = 0,27.
Базисный ток.
Действующее значение тока трехфазного КЗ в контрольных точках.
Аналогично для точек К2, К3, К4 и К5.
I2`` = 18,8 кА; I3`` = 13,7 кА;
I4`` = 8,2 кА; I5`` = 5,6 кА.
Ударный ток КЗ в контрольных точках.
Ударный коэффициент принимаем равным куд = 1,8.
Аналогично для точек К2, К3, К4 и К5.
iуд2 = 47,8 кА; iуд3 = 34,8 кА;
iуд4 = 21 кА; iуд5 = 14,2 кА.
Ток однофазного КЗ для точки К1.
Выбор силовых трансформаторов ГПП.
Суммарная нагрузка ГПП.
ΣSГПП = ΣSТП + ΣSЗ = 58 802 + 21 554 = 80 360 (кВА).
Мощность одного трансформатора ГПП.
Мощность рассчитываем с учетом коэффициента запаса, равного кз = 0,75.
2.13 Выбор силовых трансформаторов ГПП
Выбираем трансформаторы, руководствуясь следующими условиями:
а). Номинальная мощность трансформаторов ГПП должна быть больше или равна 53 570 кВА.
б). Трансформаторы должны быть трехобмоточными с обмотками на напряжение ВН – 110кВ, СН – 35кВ и НН – 10 кВ.
в). Трансформаторы должны быть оборудованы устройствами РПН.
По таблице приложения П8 [2] выбираем трансформатор типа ТДЦТН-63000/110.
Это трехфазный трехобмоточный трансформатор мощностью 63 000 кВА, с обмотками на напряжения 110, 35 и 10 кВ, с принудительной циркуляцией воздуха и масла, и с устройством РПН.
Проверка режима работы трансформаторов в послеаварийном режиме.
Послеаварийный режим - режим, при котором отключен один трансформатор и вся нагрузка ложится на трансформатор оставшийся в работе.
Согласно ПУЭ допускается перегрузка трансформатора на 40% (S = 140%) в послеаварийном режиме продолжительностью 24 часа.
С учетом коэффициентов допустимой перегрузки (кп = 1,4) и несовпадения максимумов нагрузки (к0 = 0,9). Допустимая нагрузка трансформатора составит
Т.к. допустимая мощность одного силового трансформатора ГПП (98 000 кВА) больше суммарной нагрузки микрорайона (80 360 кВА), следовательно выбранные трансформаторы смогут работать в послеаварийном режиме. Окончательно принимаем для установки на ГПП силовых трансформаторов типа ТДЦТН-63000/110.
2.14 Выбор аппаратуры на ГПП
Выбор и проверка выключателей 110 кВ.
Ток выключателя в послеаварийном режиме.
Предварительно выбираем элегазовый выключатель марки ВГТ-110 II-40/2500 У1, производства ОАО «УРАЛЭЛЕКТРОТЯЖМАШ».
Проверка.
Номинальное напряжение 110 кВ (наибольшее 126 кВ) ≥ 110 кВ;
Максимальный ток 2500 А ≥ 422 А;
Номинальный ток отключения 40 кА ≥ 22 кА;
Наибольший пик сквозного тока 102 кА ≥ 58,4 кА;
Ток динамической стойкости 40 кА ≥ 22 кА.
Проверка на термическую стойкость.
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ.
где τв110 – полное время отключения выключателя, с;
τрз – время срабатывания РЗ, с;
τа – время действия апериодической составляющей тока КЗ, с.
Полный квадратичный импульс тока, выдерживаемый выключателем.
где Iтс – ток термической стойкости выключателя, кА;
τтс – время протекания тока термической стойкости, с.
Т.к. полный квадратичный импульс тока, выдерживаемый выключателем в 4800 А2·с больше импульса тока при трехфазном КЗ в 227,5 А2·с, значит выключатель выдержит ток КЗ по условиям термической стойкости.
Выключатель подходит по всем параметрам.
Для выбора другой аппаратуры производим аналогичные действия. Результаты заносим в таблицу 18.1.
Таблица 18.1 - Результаты выбора и проверки аппаратуры ГПП
Параметр | Расчетные данные для точек КЗ | Усло-вия | Расчетные данные аппаратов | |
Выключатели 110кВ | ||||
Марка – ВГТ-110 II-40/2500 У1 | ||||
Номинальное напряжение | 110 кВ | ≤ | 126 кВ | |
Максимальный ток | 422 А | ≤ | 2 500 А | |
Номинальный ток отключения | 22 кА | ≤ | 40 кА | |
Наибольший пик сквозного тока | 58,4 кА | ≤ | 102 кА | |
Ток динамической стойкости | 22 кА | ≤ | 40 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 227,5 А·с2 | ≤ | 4 800 А·с2 | |
Разъединители 110 кВ | ||||
Марка – РПД-110 УХЛ1 | ||||
Номинальное напряжение | 110 кВ | ≤ | 126 кВ | |
Максимальный ток | 422 А | ≤ | 1 600 А | |
Наибольший пик сквозного тока | 58,4 кА | ≤ | 102 кА | |
Ток динамической стойкости | 22 кА | ≤ | 40 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 227,5 А·с2 | ≤ | 4 800 А·с2 | |
Трансформаторы тока 110 кВ | ||||
Марка – ТРГ-110 II | ||||
Номинальное напряжение | 110 кВ | ≤ | 126 кВ | |
Номинальный ток | 422 А | ≤ | 600 А | |
Максимальный ток | 422 А | ≤ | 1 600 А | |
Наибольший пик сквозного тока | 58,4 кА | ≤ | 102 кА | |
Термическая стойкость | 15,1 А·с–2 | ≤ | 40 А·с–2 | |
Трансформаторы напряжения 110 кВ | ||||
Марка – СРА123 | ||||
Номинальное напряжение | 110 кВ | ≤ | 126 кВ | |
Выключатели 35 кВ | ||||
Марка – ВБУ-35-630/20 | ||||
Номинальное напряжение | 35 кВ | ≤ | 35 кВ | |
Максимальный ток | 355,5 А | ≤ | 630 А | |
Номинальный ток отключения | 8,2 кА | ≤ | 20 кА | |
Наибольший пик сквозного тока | 21 кА | ≤ | 80 кА | |
Ток динамической стойкости | 8,2 кА | ≤ | 20 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 33,5 А·с2 | ≤ | 1 200 А·с2 | |
Разъединители 35 кВ | ||||
Марка – РВЗ - 2 - 35/400 | ||||
Номинальное напряжение | 35 кВ | ≤ | 35 кВ | |
Максимальный ток | 355,5 А | ≤ | 400 А | |
Наибольший пик сквозного тока | 21 кА | ≤ | 42 кА | |
Ток динамической стойкости | 8,2 кА | ≤ | 16 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 227,5 А·с2 | ≤ | 4 800 А·с2 | |
Трансформаторы тока 35 кВ | ||||
Марка – ТФН-35М | ||||
Номинальное напряжение | 35 кВ | ≤ | 35 кВ | |
Номинальный ток | 355,2 А | ≤ | 400 А | |
Максимальный ток | 355,5 А | ≤ | 400 А | |
Наибольший пик сквозного тока | 21 кА | ≤ | 60 кА | |
Термическая стойкость | 5,8 А·с–2 | ≤ | 60 А·с–2 | |
Трансформаторы напряжения 35 кВ | ||||
Марка – ЗНОЛ-35 | ||||
Номинальное напряжение | 35 кВ | ≤ | 35 кВ | |
Выключатели ячеек РУ 10 кВ | ||||
Марка – ВР2-10-630/20 | ||||
Номинальное напряжение | 10 кВ | ≤ | 10 кВ | |
Максимальный ток | 193 А | ≤ | 630 А | |
Номинальный ток отключения | 18,8 кА | ≤ | 20 кА | |
Наибольший пик сквозного тока | 47,8 кА | ≤ | 51 кА | |
Ток динамической стойкости | 18,8 кА | ≤ | 20 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 167,6 А·с2 | ≤ | 1 200 А·с2 | |
Выключатели секционные и вводные РУ 10 кВ | ||||
Марка – ВР2-10-2000/20 (включены по 2 шт. параллельно) | ||||
Номинальное напряжение | 10 кВ | ≤ | 10 кВ | |
Максимальный ток | 3 975 А | ≤ | 2 х 2 000 А | |
Номинальный ток отключения | 18,8 кА | ≤ | 2 х 20 кА | |
Наибольший пик сквозного тока | 47,8 кА | ≤ | 2 х 51 кА | |
Ток динамической стойкости | 18,8 кА | ≤ | 2 х 20 кА | |
Полный квадратичный импульс тока при трехфазном КЗ | 167,6 А·с2 | ≤ | 2 х 1 200 А·с2 | |
Трансформаторы тока 10 кВ | ||||
Марка – ТПОЛМ-10Т | ||||
Номинальное напряжение | 10 кВ | ≤ | 10 кВ | |
Максимальный ток | 260,2 А | ≤ | 630 А | |
Наибольший пик сквозного тока | 47,8 кА | ≤ | 51 кА | |
Термическая стойкость | 12,9 А·с–2 | ≤ | 52 А·с–2 | |
Трансформаторы напряжения 35 кВ | ||||
Марка – НОМ-10 | ||||
Номинальное напряжение | 10 кВ | ≤ | 10 кВ |
2.15 Расчет линий 110 и 35 кВ