ООО «Группа компаний «МКС»

Наименование объекта: «Техническое перевооружение системы

электроснабжения ТЭС ООО «ТД Вишневогорский ГОК».

Челябинская обл., г.Снежинск, ул. Широкая 76.

Расчет токов короткого замыкания и выбор уставок релейных защит

ГИП А.А. Москвин

г. Челябинск 2011

1. Введение

Проект "Технического перевооружения системы электроснабжения ООО "ТД Вишневогорский ГОК". Энергоцентр" выполнен на основании договора №01/07-2011/РП от 04.07.2011, технического задания выданного заказчикам ООО "ТД Вишневогорский ГОК" и технического условия № 25/12-ЭС выданного ОАО "Трансэнерго".

Энергоцентр, принадлежащий ООО "ТД Вишневогорский ГОК", предназначен для выработки электроэнергии.

Проектом предусматривается решение по установке двух когенераторных установок (КГУ) G3616LE фирмы Сaterpillar электрической мощностью 1287 кВА (1030 кВт) на напряжение 10,5 кВ.

В данной работе был проведен расчет токов короткого замыкания при подключении Энергоцентра с 2 (двумя) генераторами к существующей сети, для проверки основного оборудования по ТКЗ в сети 10 кВ в более утяжеленном режиме.

Так же произведен расчет уставок релейной защиты для 1 – ой очереди (Сaterpillar G3616LE в количестве 2(двух) агрегатов).

2. Расчет токов короткого замыкания

В данном разделе представлен расчет токов короткого замыкания (ТКЗ) на шинах РУ-10 кВ ЗКС, РУ-10 кВ Энергоцентра, РУ-10 кВ ГПП-6 Курчатовская 110/10 кВ для проверки основного оборудования по токам КЗ и расчета уставок релейной защиты (РЗ).

На рисунке 1 представлена расчетная схема сети.

Таблица 1 - Исходные данные:

Iкз(3)к1 РУ-10кВ ГПП-6 Курчатовская	Iкзmaх(К1) = 7,815 кА, согласно [1], напряжение сети Uн = 10,5 кВ.
Iкз(3) РУ-10кВ на шинах РУ-10 кВ ЗКС Мини-ТЭЦ Г1-Г4	Согласно [2].
Данные по генераторам существующей Мини-ТЭЦ	Представлены в [2].
Генераторы Энергоцентра Г5,Г6 Caterpillar SR4BHV	Sном.г = 1287 кВА, Uном = 10,5 кВ Uф = 6,062 кВ, cosφн = 0,8, Iном = 71 А, Х"d = 14,9565 Ом, Х2 = 15,1866 Ом,
Продолжение таблицы 1
Генераторы Энергоцентра Г5-Г7 Caterpillar SR4BHV	Х'd = 16,7973 Ом, Та = 0,0610 с, согласно [3].
Кабельные линии КЛ1, КЛ5: 2хААБ2лШв-10(3х120)	L1 = 2200 м, L5 = 35 м, Rкл1.у = Rкл5.у = 0,32 Ом/км, Хкл1.у = Хкл5.у = 0,057 Ом/км, согласно [4]
Кабельные линии КЛ2, КЛ3, КЛ4: ПвВнг-10(3х50)	для упрощения расчетов длины КЛ2, КЛ3, КЛ4 примем равными наименьшему L2 = L3 = L4 = 20 м, Rкл2.у = Rкл3.у = Rкл4.у = 0,43 Ом/км, Хкл2.у = Хкл3.у = Хкл3.у = 0,078 Ом/км, согласно [4].

Рис.1 - Расчетная схема сети.

Схема замещения сети представлена на рис.2. Сопротивления на схеме замещении представлены в мОм

Рис.1 – Схема замещения сети

Параметры схемы замещения:

1. Энергосистема 10 кВ

Принимается ЭДС энергосистемы:

Ес = 10,5 кВ.

Мощность КЗ системы:

Sк = 3 Uн Iкзmax(К1) = 3 10,5 7,815 = 142,13 МВА.

Сопротивление системы:

2. Генераторы Мини-ТЭЦ Г1-Г4

Коэффициент трансформации, согласно [2]:

Кт = 26,25

Максимальная ЭДС генератора (ЭДС генератора с перевозбуждением) приведенное к 0,4 кВ, согласно [2]:

Максимальная ЭДС генератора (ЭДС генератора с перевозбуждением) приведенное к 10,5 кВ, согласно [2]:

Сопротивление узла от Мини-ТЭЦ до точки К3 РУ-10 кВ ЗКС, согласно [2]:

3. Генераторы Энергоцентра Г5-Г6

Индуктивное сопротивление генераторов Г5-Г6:

Хг = Х"d = 14,9565 Ом = 14956,5 мОм

Активное сопротивление генераторов Г5-Г6:

Максимальная ЭДС генератора (ЭДС генератора с перевозбуждением):

где:

4. Кабельные линии КЛ1, КЛ5

Активное сопротивление КЛ1, КЛ5:

Rкл1 = Rкл1.у∙L1/Nкл1 = 0,32∙2200/2 = 352 мОм;

Rкл5 = Rкл5.у∙L5/Nкл5 = 0,32∙35/2 = 5,6 мОм.

Индуктивное сопротивление КЛ1, КЛ5:

Хкл1 = Хкл1.у∙L1/Nкл1= 0,057∙2200/2 = 62,7 мОм;

Хкл5 = Хкл5.у∙L5/Nкл5 = 0,057∙35/2 = 0,71 мОм.

5. Кабельные линии КЛ2, КЛ3,

Активное сопротивление КЛ2, КЛ3:

Rкл2 = Rкл3 = Rкл2.у∙L2/Nкл2 = 0,43∙20/1 = 8,6 мОм.

Индуктивное сопротивление КЛ2, КЛ3:

Хкл2 = Хкл3= Хкл2.у∙L2/Nкл2 = 0,078∙20/1 = 1,56 мОм

Расчет тока трехфазного КЗ от системы:

где: и - суммарное активное и индуктивное сопротивление до i-ой точки.

Для точки К2:

где: коэффициент ударный Куд=1,3 определяется в соответствие [4] рис. 6.1 по отношению или .

Далее посчитаем ток трехфазного КЗ для всех точек и сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – Составляющая токов трехфазного КЗ от системы.

Точка	Uн, кВ	, мОм	, мОм	, мОм		Куд	Iкзmax, кА	ia0, кА	iу, кА
К1	10,5	-	775,7	775,7	-	1,8	7,815	11,05	19,89
К2	10,5	352	838,4	909,3	0,42	1,3	6,666	9,43	12,26
К3	10,5	357,6	839,1	912,1	0,42	1,3	6,462	9,399	12,218

Расчет тока трехфазного КЗ от одного генератора Энергоцентра Г5:

Для точки К2:

Далее посчитаем ток трехфазного КЗ для всех точек и сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Составляющая токов трехфазного КЗ от одного генератора Энергоцентра Г5.

Точка	Uн, кВ	, мОм	, мОм	, мОм		Куд	Iкзmax, кА	ia0, кА	iу, кА
К1	10,5	428,91	15020,8	15026,9	0,028	1,95	0,403	0,571	1,113
К2	10,5	76,91	14958,1	14958,3	0,005	2,0	0,405	0,573	1,146
К3	10,5	357,6	839,1	912,1	0,006	2,0	0,405	0,573	1,146

Далее определим суммарный ток трехфазного КЗ для всех точек от двух генераторов Энергоцентра Г5и Г6 и сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Составляющая токов трехфазного КЗ от двух генераторов Энергоцентра Г5-Г6.

Точка	Uн, кВ	Iкзmax, кА	ia0, кА	iу, кА
К1	10,5	0,806	1,142	2,226
К2	10,5	0,810	1,146	2,292
К3	10,5	0,810	1,146	2,292

Расчет тока трехфазного КЗ от четырех генераторов Мини-ТЭЦ Г1-Г4:

Для точки К3:

Далее посчитаем ток трехфазного КЗ для всех точек и сведем в таблицу 4.

Таблица 4 – Составляющая токов трехфазного КЗ от четырёх генераторов Мини-ТЭЦ Г1-Г4.

Точка	Uн, кВ	, мОм	, мОм	, мОм		Куд	Iкзmax, кА	ia0, кА	iу, кА
К1	10,5	16636,6	18190,41	15026,9	0,91	1,05	0,886	1,253	1,315
К2	10,5	16284,6	18127,71	24368	0,9	1,06	1,106	1,563	1,658
К3	10,5	16279	18127	24363	0,89	1,07	1,108	1,564	1,672

Результаты расчета ТКЗ сведем в таблицу 5.

Таблица 5 – Суммарный ток трехфазного КЗ.

Точка	Uн, кВ	Iкзmax, кА	ia0, кА	iу, кА
К1	10,5	9,507	13,455	23,431
К2	10,5	8,414	12,139	16,210
К3	10,5	8,212	12,109	16,182