6. Расчёт токов кз для выбора оборудования подстанции.

1. Расчетные рабочие токи:

Трансформатор на стороне ВН и НН расчетные нагрузки определяются с учетом установки в перспективе трансформаторов следующий по шкале ГОСТ номинальной мощности

Таблица №5

Подстанции	Sном , МВ . А	Тип	Каталожные данные						Расчетные данные
			Uном , кВ		uк , %	Ркз , кВт	Рхх , кВт	Iхх , %	RT , Ом	ХТ , Ом	Qхх , кВар
			ВН	НН
	16	ТДН-16000/110	115	11	10,5	85	18	0,7	4,4	86,8	112

2.Расчетные токи кз.

Определение расчетных токов КЗ необходимо для выбора выключателей по коммутационной способности, проверке аппаратов и проводников на электродинамическую и термическую стойкости, а также для расчетов уставок релейной защиты. В сетях с эффективно заземленной нейтралью (сети 115 кВ) ток однофазного КЗ может превышать ток трехфазного, поэтому необходимо для РУ ВН расчитать ток трехфазного КЗ и ток однофазного КЗ и если окажется, что ток однофазного больше трехфазного, необходимо принять меры по уменьшению тока однофазного КЗ.

Величины эквивалентных сопротивлений системы относительно шин высшего напряжения в режиме наибольших нагрузок составляют по прямой последовательности.

- прямая последовательность

- нулевая последовательность

Определяем значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К1.

Определим ток однофазного КЗ для этой точки К1 для чего составим схему замещения нулевой последовательности:

Для уменьшения тока однофазного КЗ необходимо разземлить нейтраль одного из трансформаторов. Дальнейшие расчеты при выборе аппаратов подстанции будут ориентированы на величину токов трехфазного КЗ.

Расчитаем величину ударного тока и постоянную времени затухания аппериодической составляющей тока КЗ.

Та-постоянная времени цепи

-ударный коэффициент

Определим время расхождения контактов ВВ отключающего ток КЗ, предварительно предполагаем использования выключателя ВМТ-110Б 40/2000УХЛ1

Периодическая составляющая тока КЗ в момент времени принимается равной

Апериодическая составляющая тока в момент времени

Относительное содержание апериодической составляющей в полном токе в момент времени :

Интеграл Джоуля в случае удалённого КЗ при учете, что

В точке К2:

Определим время расхождения контактов ВВ отключающего ток КЗ, предварительно предполагаем использования выключателя ВВЭ-10-20/1600У3

Выбор и проверка силовых выключателей и короткозамыкателей

Выключатель выбирают по напряжению, току, конструктивному исполнению, роду установки и проверяют на термическую и динамическую устойчивости и отключающую способность в режиме КЗ.

тип		наибольший пик
ВМТ-110Б 40/2000УХЛ1	2000	102	50	3	40	0,03	41
ВВЭ-10-20/1600У3	1600	52	20	3	20	0,055	23

ВМТ -110Б 40/2000УХЛ1

В - Выключатель

М - масляный

Т - трехполосный

110-Номинальное напряжение 110 кВ,

Б – категория по длине пути утечки внешней изоляции

40-Номинальный ток отключения 40 кА,

2000-Номинальный ток 2000, А

УХЛ1-Климатическое исполнение – умеренно- холодный , 1-й категории размещения

ВВЭ-10-20/1600У3

В - Выключатель

В - вакуумный

Э - электромагнитный

10-Номинальное напряжение 10 кВ,

20-Номинальный ток отключения 20 кА,

1600-Номинальный ток 1600, А

У3-Климатическое исполнение – умеренный, 1-й категории размещения

Выбор выключателя проводят по следующим параметрам:

1. По напряжению установки

2. По длительному или номинальному току.

3. Проверка на отключающую способность

- номинальное допускаемое значение-это проверка возможного отключения апериодической составляющей тока КЗ.

-номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени

-нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе.

4. Проверка на электродинамическую стойкость, где -действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

-ток электродинамической стойкости.

5. Проверка на термическую стойкость.

Разъединители выбирают и проверяют также как и выключатели, но только не выполняют проверку на отключающую способность.

1)

2)

3)

-предельный сквозной ток КЗ.

4)

		главные ножи			Заземляющие ножи
тип
РВРЗ-Ш-1-10/2000 У3	2000	85	31,5	4	85	31,5	1
РНД3-1-110/630 Т1	630	80	31,5	4	80	31,5	1

РВРЗ-Ш-1-10/2000 У3

Р – Разъединитель;

В - внутренней установки;

З - с заземляющими ножами ;

1. количество и расположение заземляющих ножей (1а - с одним ножом со стороны  главного ножа с ламелями, 1б - без ламелей, 1 - с любой стороны, 2 - с двумя ножами);

10-Номинальное напряжение 10 кВ;

2000-Номинальный ток 2000, А;

У3-Климатическое исполнение – умеренный, 3-ей категории размещения ;

РНД3-1-110/630 Т1

Р - разъединитель; Н - наружной установки; Д - двухколонковый; З - с заземляющими ножами (без заземляющих ножей индекс отсутствует);

2. количество и расположение заземляющих ножей (1а - с одним ножом со стороны  главного ножа с ламелями, 1б - без ламелей, 1 - с любой стороны, 2 - с двумя ножами);

110- номинальное напряжение , кВ

630 – номинальный ток, А

Т1 – климатическое исполнение: тропическое исполнение 1-ой категории размещения

Проверка ВН:

	проверка ВН
	расчетные данные	ВМТ-110Б 40/2000УХЛ1	РНД3-1-110/630 Т1
	110,00	110,00	110,00
	52,21	2000,00	630,00
	104,43	2000,00	630,00
	1,70	40,00	-
	0,32	23,19	-
	1,70	50,00	31,50
	3,86	102,00	80,00
	0,17	7500,00	3969,00

Проверка НН:

	проверка НН
	расчетные данные	ВВЭ-10-20/1600У3	РВРЗ-Ш-1-10/2000 У3
	10,00	10,00	10,00
	545,86	1600,00	2000,00
	1091,72	1600,00	2000,00
	0,81	20,00	-
	0,14	6,51	-
	0,81	20,00	31,50
	1,96	52,00	85,00
	0,06	1200,00	3969,00

_{Выбор заземляющих устройств и молниезащиты}

_{КТП площадью 12х20 м}² _{; ρ1 = 500 Ом·м (с учетом промерзания);}

_{h1 = 2 м; ρ2 = 60 Ом·м; t = 0,7 м; lв = 5м; tр.з. = 0,12 с; tотк. в = 0,08с;}

_{ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном к.з. на рассматриваемой подстанции, Iз = 1,9кА.Естественных заземлителей нет.}

_{Для τв = 0,12 + 0,08 = 0,2с находим Uпр. доп = 400 В.}

_{Коэффициент прикосновения :}

_{Здесь М=0,806 при ρ1/ρ2 =500/60 = 8,3}

_{Lг = 125 м}

_{Потенциал на заземлителе}

_{Что в пределах допустимого (меньше 10 кВ)}

_{Сопротивление заземляющего устройства}

_{Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной}

_{Число ячеек по стороне квадрата}

_{Принимаем m= 3.}

_{Длина полос в расчетной модели}

_{Длина сторон ячейки}

_{Число вертикальных заземлителей по периметру контура при a/lв = k = 1}

_{Принимаем nв = 12.}

_{Общая длина вертикальных заземлителей}

_{Относительная глубина}

_тогда

_{Для ρ1/ρ2 =8,3; a/lв =1;}

_{определяем ρэ/ρ2 =1,4, тогда ρэ = 1,4· ρ2 = 1,4·60 = 84 Ом·м}

_{Общее сопротивление сложного заземлителя}

_{что больше допустимого Rз.доп = 1,23 Ом}

_{Найдем напряжение прикосновения:}

_{что больше допустимого значения 400 В.}

_{Необходимо принять меры для снижения U пр путем расширения заземляющего устройства за пределы подстанции или путем использования естественных заземлителей.}

_{Допустим, что на подстанции могут быть использованы естестенные заземлители системы трос – опоры линии 110 кВ общим сопротивлением 2 Ом, тогда общее сопротивление заземляющего устройства подстанции:}

_{что меньше R з. доп = 1,23 Ом}

_{Напряжение прикосновения}

_{что меньше допустимого значения 400 В}

_{Возможен другой путь уменьшения U пр. Применим подсыпку слоем гравия толщиной 0,2 м в рабочих местах. Удельное сопротивление верхнего слоя (гравия) в этом случае будет ρ в.с = 3000 Ом·м, тогда}

_{Подсыпка гравием не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,7 м больше толщины слоя гравия, поэтому соотношение ρ1/ρ2 и значение М остаются неизменными.}

_{что меньше допустимого (10кВ)}

_{таким образом, Rз = 2,044 Ом < R}^’_{з.доп = 3,69 Ом}

_{Напряжение прикосновения}

_{что меньше допустимого 400В.}

_{Из расчета видно, как эффективна подсыпка гравием на территории подстанции.}

_{Определим наибольший допустимый ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном к.з.:}

_{При больших токах необходимо снижение Rз за счет увеличения горизонтальных полос или установки дополнительных вертикальных заземлителей.}