Задача 1

Выявить целесообразность установки секционного реактора (СР) LR1 в ГРУ 10 кВ ТЭЦ с генераторами типа ТВФ-63-2ЕУЗ (рисунок 9.1).

Исходные данные:

генераторов: P_ном. = 63 МВт; U_ном. = 10,5 кВ; cos φ = 0,8; T_a. = 0,247 c; X_d.ном.= 0,136.

трансформаторов связи:

S_ном. = 32 МВ·А , n = 115/11 кВ, U_k. = 10,5 %.

системы: S_к. = 5000 МВА; линий: l = 30 км, X_уд. = 0,4 Ом/км;

нагрузок: Р_нг.1 = Р_нг.2 = 35 МВт, cos φ_нг. = 0,87.

Рисунок 9.1 – Принципиальная схема ТЭЦ

Суточные графики нагрузки приведены на рисунке 9.2.

З има

Л ето

Рисунок 9.2 – Суточные графики выработки генераторами

Каждый способ ограничения токов КЗ наиболее эффективен для определенного уровня мощностей, распределяемых в узле данного напряжения. Рассмотрим вариант с установкой в ГРУ 10 кВ ТЭЦ секционного реактора.

Решение

Расчет токов КЗ на ответвлении от сборных шин ГРУ 10 кВ (точка К1, рисунок 9.1). За базисные единицы приняты S_б = 100 МВ·А; U_б = U_{ср. ном.} ;

I_б = S_б / √3 · U_б = 100 / √3 · 10,5 = 5,5 кА.

Сопротивления элементов схемы замещения, приведенные к базисным условиям:

X_c. = S_б / S_к = 100 / 5000 = 0,02;

X_л. = X_уд. ·l · S_б / U²_б = 0,4·30·100 / 115² = 0,09;

X_т = U_k. (%) · S_6. / S_ном. · 100 = 10.5·100 / 100·32 = 0,328;

X_г= X_d.(ном.) · S_6. / S_ном. = (0,136 · 100) / (63 / 0,8) = 0,173;

сверхпереходная ЭДС генератора

E` `_г. = U + I · X_г · sin φ = 1+ 0,788 · 0,173 · 0,6 = 1,10,

где I = Р_ном / I_б = 63 / √3 · 10,5 · 0,8 · 5,5 = 0,788.

Токи КЗ от системы:

I _c = E_c. / X_c. + 0,5 · X_л + 0,5 X_т = 1 / 0,02 + 0,045 + 0,164 = 1 / 0,229 = 4,36

I_c = 4,36 · 5,5 = 24,02 кА;

от генераторов:

I _г.о. = E``_г / 0,5· X_г = 1,1 / 0,0865 = 12,71;

I_г.о. = 12,71 ·5,5 = 69,9 кА.

Суммарный ток:

I _∑ = 4,36 + 12,71 = 17,07;

I_∑ = 17,07 · 5,5 = 93,88 кА.

Ударный ток определяется по выражению:

i_уд. = √2 ·k_уд. I_п.о. ,

причем ударный коэффициент от системы принимается k_уд. = 1,6–1,8.

Примем среднее значение k_уд.с. = 1,7, тогда

i_уд.с. = √2 · 1,7 · 24,02 = 57,58 кА.

Ударный коэффициент для генератора:

K_уд.с. = 1 + exp( -0,01 / T_a) = 1 + exp( - 0,01 / 0,247) = 1,96.

При этом

i_уд.г. = √2 · 1,96 · 69,9= 193,17 кА.

Выберем выключатели в основных присоединениях ГРУ 10 кВ (см. рисунок 9.1) В соответствии с расчетными значениями токов КЗ для ГРУ 10 кВ можно в первом приближении выбрать выключатели. Результаты выбора сведены в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 – Выбор выключателей в основных присоединениях ГРУ 10 кВ

Обозначе-ние на схеме и тип выключа-теля	Расчет­ная точ­ка КЗ	Нормированные пара­метры выключателя, кА			Расчетные параметры, кА
		Iном.	Iоткл ном	Iпр. скв.	Iпрод. расч.	Iп.о.	Iуд.
Q1 МГУ-20-90/6300УЗ	Kl	6,3	90	300	0,66	93,88	225
Q2 МГГ-10-5000/63УЗ	К2	5	63	170	4,12	69,9	163,17
Q3 МГУ-20-90/6300УЗ	КЗ	6,3	90	300	1,375	82,06	152,9
Q4 МГГ-10-3150-45УЗ	К1 при отклю­чении Т2	3,2	45	300	1,76	47,3	80

Рассчитаем токи КЗ с секционным реактором и выберем СР. Из оценки максимально возможных перетоков через СР следует, что расчетным является режим при отключении трансформатора связи зимой, когда

S_cp. = 28,8 МВА.

Максимальный ток через СР:

I_ср.mах. = 28,8 / (√3 ∙ 10 ) = 1,66 кА.

Принимаем реактор типа РБ 10-1600-0,35, так как его обмотки выбираются по экономической плотности тока и допускает перегрузки до

10 % от I_ном в течении суток.

Потери напряжения в реакторе:

ΔU = √3 ∙ X_p. ∙ I_cp. ∙ sinφ ∙ 100 / U_ном. = 1,73 ∙ 0,35 ∙ 1,66 ∙ 0,49 ∙ 100 / 10 = 4,93 % ≤ ΔU_доп = 5 %.

Это вполне допустимо, так как имеется возможность регулирования напряжения на секции с помощью генератора.

После эквивалентирования схемы замещения получим:

ток от генератора G2:

I _{г2 о}= E ``_г. / X_г. = 1,1 / 0,173 = 6,36;

I_{г2 о}= 6,36 ∙ 5,5 = 40,44 кА;

i_уд.г2 = √2 ∙ 1,96 ∙ 40,44 = 111,75 кА;

ток от системы и генератора G1:

I _c. = E _эк. / X_с. = 1,02 / 0,237 = 4,303; где E _эк. = 1,02;

I_c. = 4,303 ∙ 5,5 = 23,57 кА;

I_к.∑ = I_г.20 + I_c. = 64,01 кА.

Если принять для тока от генератора и системы k_{уд. с.} = 1,9, то

i_{уд. c.} = √2 ∙ 1,9 ∙ 23.57= 111,7 кА ; i_{уд. ∑} = 174,89 кА.

При отсутствии СР токи значительно больше:

I_{к. ∑} = 80,84 кА, i_{уд. ∑} = 215,9 кА.

Результаты приближенного выбора выключателей при наличии СР даны в таблице 9.2.

Таблица 9.2 – Выбор выключателей при наличии СР

Обозначение на схеме и тип выключа-теля	Расчет­ная точ­ка КЗ	Нормированные пара­метры выключателя, кА			Расчетные параметры, кА
		Iном.	Iоткл. ном.	Iпр.скв.	Iпрод. расч.	Iп.о.	iуд.
Q1 МГУ-20-90/9500УЗ	Kl	9,5	90	300	0,66	64,01	174,89
Q2 МГТ-10-5000/63УЗ	К2	5	63	170	4,1	40,44	111,75
Q3 МГГ-10-4000/45УЗ	КЗ	4	45	120	1,37	37,12	108,71
Q4 МГГ-3150/45УЗ	К1 при отклю­чении Т2	3,15	45	120	1,76	12,72	30,49