3. Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 3.1 – Схема замещения внешнего электроснабжения

Рисунок 3.2– Схема замещения для расчета токов к.з.

Трансформатор ТСН:

Сопротивления до точек К.З.:

К1:

К2:

К3:

К4:

По известной величине результирующего сопротивления до точки к.з. определяем установившийся ток трёхфазного к.з.

Расчёт тока к.з. на шинах 3,3 кВ. Установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ определяем по выражению:

,

где I_dн – номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата; N – число выпрямительных агрегатов, нормально находящихся в работе № 1; S_НПР.ТР. – мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат; S_к.з. – мощность к.з. на шинах переменного тока, от которых питаются преобразовательные трансформаторы; U_к – напряжение к.з. преобразовательного трансформатора, %.

Далее находим ударный ток к.з. по формуле:

,

где К_у – ударный коэффициент для высоковольтных цепей тяговой подстанции равен 1,8, а для низковольтных 1,3.

Действующее значение ударного тока

Для однофазного к.з.

Таблица 3.1 - Результаты расчёта токов к.з.

№ точки к.з.	Трёхфазное к.з.					Однофазное к.з.
	Iк, кА	Sк, кВ∙А	iу, кА	Iу, кА	Iк, кА		Sк, кВ∙А	iу, кА	Iу, кА
К1	3,794	755,711	9,66	5,73	2,087		138,6	5,3	3,15
К2	1,942	124,45	4,944	2,932
К3	4,81	87,5	12,24	7,263
К4	11,547	8	21,23	12,543
К5	30,986

4. Проверка оборудования тяговой подстанции

4.1. Проверка шин.

10кВ

На термическую стойкость:

,

где: В_к – тепловой импульс к.з., находится по выражению (5.6);

С – константа, равная для алюминиевых шин 90.

=> шины термически устойчивы.

На электродинамическую стойкость :

Сила, действующая на длине пролета L=120 см при а=35 см:

_{Изгибающий момент при числе пролетов n>2:}

_{Момент сопротивления:}

_{Механическое напряжение в материале шин:}

=> шины механически устойчивы.

0,4кВ

На термическую стойкость:

=> шины термически устойчивы.

На электродинамическую стойкость :

Сила, действующая на длине пролета L=100 см при а=20 см:

_{Изгибающий момент при числе пролетов n>2:}

_{Момент сопротивления:}

_{Механическое напряжение в материале шин:}

=> шины механически устойчивы.

110кВ

На термическую стойкость:

=> шины термически устойчивы.

4.2 Проверка изоляторов.

0,4кВ

_ОФ-6-375

где: F_доп. – допустимая нагрузка на изолятор, F_доп. =0,6 F_разр (F_разр –разрушающее усилие производится в каталогах);

F _расч – сила, действующая на изолятор /I, с. 99/

Для опорных и опорно-штыревых изоляторов:

=> изоляторы подходят.

10кВ

_{ОНС-10-300}

=> изоляторы подходят.

4.3. Проверка высоковольтных выключателей переменного тока.

10кВ

ВВТП-10-20/1600

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

На отключающую способность.

Время τ от начала к.з. до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

,

где t_з.наим. – наименьшее время действия релейной защиты, принимается 0,01 с; t_св – собственное время отключения выключателя, время от момента подачи импульса на электромагнит отключения выключателя до момента расхождения контактов, принимается по каталогу(0,035с).

В курсовом проекте источником питания является система бесконечной мощности (S_c = ∞), поэтому I_nτ равно действующему значению тока к.з., т.е. I_nτ = I_к.

Тогда условие проверки на симметричный ток отключения имеет вид:

,

где I_н.откл – номинальный ток отключения выключателя.

Проверка на отключение апериодической составляющей тока к.з. производится по условию:

,

где – i_aτ апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов выключателя:

,

где Т_а = 0,05 c; i_а.ном – номинальное нормируемое значение апериодической составляющей тока к.з.

Значение i_а.ном находится по выражению:

,

где β_ном – номинальное содержание апериодической составляющей. Может быть найдено по выражению:

35кВ

ВГБЭ-35/630

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

На отключающую способность.

,

,

4.4. Проверка разъединителей.

110кВ

РНД(3)-110/630

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

35кВ

РНД(3)-35/630

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

10кВ

РВР3-10/2000-1

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

5. Проверка быстродействующих выключателей (БВ) постоянного тока.

ВАБ-43-4000/30-Л-У4

Применяем сдвоенные БВ.

На отключающую способность по условию

,

где I_к.наиб. – установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ, определяется по выражению (2.40); I_{откл.наиб.} – наибольший ток отключения БВ

5. Проверка трансформаторов тока.

110кВ

ТФНД-110М

Коэффициент электродинамической стойкости К_д=150

Коэффициент термической стойкости К_Т=75

Номинальный первичный ток I_н1=300А

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

35кВ

ТФНД-35М

Коэффициент электродинамической стойкости К_д=100

Коэффициент термической стойкости К_Т=65

Номинальный первичный ток I_н1=300А

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

10кВ

ТПОЛА-10

Коэффициент электродинамической стойкости К_д=160

Коэффициент термической стойкости К_Т=65

Номинальный первичный ток I_н1=1500А

На электродинамическую стойкость :

На термическую стойкость:

На соответствие классу точности для номинальной нагрузки.

Принимаем класс точности 0,5, так как к трансформатору тока подключены счетчики электроэнергии.

Длина соединительных проводов L=3м, так как приборы и релейная защита установлены на лицевой стороне ячейки.

_{Где S2 – потребляемая приборами мощность от вторичной обмотки;}

_{Sконт – мощность, теряемая в контактах цепи приборов;}

S_пров – мощность, теряемая в соединительных проводах между трансформатором тока и приборами.

где - удельная проводимость материала соединительных проводов,

q- принятое сечение соединительных проводов, .

Расчетная схема приведена на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 – Расчетная схема для выбора трансформатора тока

4.7. Трансформаторы напряжения.

10кВ

НТМН-10 кл. 0,5

Проверяем по условию

Рисунок 4.2 – Расчетная схема для выбора трансформатора напряжения

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим по схеме на рисунке 4.2 с учетом резерва подключения перспективных потребителей. Определение суммарной активной мощности приборов сведено в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Суммарная мощность приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе на 1 фазу	Число приборов на 1 фазу	Потреб. мощность парал. катушками		cos φ прибора	sin φ прибора	Мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Pприб. Вт	Qприб. ВАр
Счетчик активный	САЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Счетчик реактивный	СРЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Вольтметр с переключателем	ЭЗО	1	1	5	5	1	0	5	-
Реле напряжения	РН-54/160	1	2	1	2	1	0	2	-
								31,3	59,6
								Σ