2.3.4 Выбор сечения проводников кабельной линии электропередачи
Нахождение экономически целесообразного сечения питающей линии электропередачи осуществляется по тем же формулам и аналитическим выражениям, что и для кабельных линии 0,38 и 10 кВ. Результаты расчетов сводим в таблицу 10
Таблица 10
Выбор сечения питающей линии
Pp , кВт |
Qp , кВАр |
Sp , кВА |
Ipаб , А |
Iав , А |
L, км |
F, мм2 |
Iп , А |
rо , Ом/км |
xо , Ом/км |
K0, тыс.тен./км |
4769,20 |
1567,80 |
5021,00 |
145,12 |
290,23 |
0,73 |
95 |
322,00 |
0,41 |
0,19 |
2082,00 |
4769,20 |
1567,80 |
5021,00 |
145,12 |
290,23 |
0,73 |
120 |
372,00 |
0,33 |
0,19 |
3345,00 |
Продолжение таблицы 10
Р, о.е. |
τ, час |
Цэ, тен/кВт·ч |
РК, тыс.тен/год |
Ипэ, тыс.тен/год |
З, тыс.тен/год |
ΔU, % |
0,18 |
3000,00 |
12,00 |
278,89 |
685,46 |
964,35 |
1,66 |
0,18 |
3000,00 |
12,00 |
448,07 |
549,69 |
997,76 |
1,37 |
2.4 Определение величины токов короткого замыкания
Для расчет всех видов релейной защиты необходимо знать величины токов короткого замыкания в разных точках сети, их распределение по отдельным элементам (линиям, трансформаторам) в максимальном и минимальном режимах работы систем. Для расчета максимального режима достаточно иметь токи трёхфазного короткого замыкания, в минимальном режиме необходимо также знать значение токов двухфазных коротких замыканий. Расчет токов короткого замыкания производим методом относительных единиц. При этом методе все расчетные данные привозятся к базисному напряжению, току и мощности. Сопротивления элементов системы электроснабжения приводятся к базисным условиям. При расчете базисную мощность принимаем равную мощности системы, т.е. Sб = 100 мВА.
Относительное реактивное сопротивление системы определяется по формуле:
,
(42)
где
- трехфазный ток короткого замыкания
на шинах питающей подстанции.
При этом базисные токи на всех ступенях напряжения определяем по формуле:
(43)
Далее определяется относительное активное сопротивление кабельной линии 10 кВ:
,
(44)
где ro - удельное активное сопротивление питающей линии 10 кВ, Ом/км;
l - длина питающей линии 10 кВ, км.
Относительное реактивное сопротивление кабельной линии участка ГРП - ТП:
,
(45)
где хo - удельное реактивное сопротивление питающей линии, Ом/км.
Относительное активное сопротивление трансформатора ТП:
(46)
Относительное полное сопротивление трансформатора ТП:
(47)
Затем определяется относительное реактивное сопротивление трансформатора ТП:
(48)
Далее, рассчитав все относительные сопротивления сети, определим результирующие сопротивления в расчетных точках короткого замыкания. Результирующие сопротивления до точек коротких замыканий на схеме замещения определяются по формуле:
,
(49)
где
- результирующее (суммарное) относительное
активное сопротивление участка до
расчетной точки короткого замыкания;
-
результирующее (суммарное) относительное
реактивное сопротивление участка до
расчетной точки короткого замыкания.
Установившееся максимальное значение трехфазного тока короткого замыкания в заданной точке определяется по формуле:
(50)
Минимальное значение установившегося двухфазного тока короткого замыкания в расчетной точке определяется по выражению:
(51)
Определим ударный ток в каждой точке короткого замыкания по схеме замещения:
,
(52)
где Куi - ударный коэффициент, находится по справочным данным в зависимости от отношения результирующих сопротивлений цепи (прямой последовательности) x/r [5].
Расчет токов короткого замыкания производим по эквивалентной схеме замещения приведен в приложении 1
Определяем базисные токи на всех ступенях напряжения по формуле (43):
кА,
кА.
Определяем относительное реактивное сопротивление системы по (42):
.
Определяем сопротивление питающей линии. (44):
Относительное реактивное сопротивление питающей линии, (45):
Сопротивления кабельных линий от ГРП к потребительским ТП осуществляется аналогично. Резултаты расчетов вносим в таблицу 11:
Таблица 11
Расчет относительных сопротивлений линий
Линия |
Uб, кВ |
L, км |
r0, Ом/км |
x0, Ом/км |
Xл,Ом |
rл, Ом |
Zл |
Питающая |
10,5 |
0,728 |
0,414 |
0,193 |
0,127 |
0,273 |
0,302 |
Л1 |
10,5 |
0,312 |
0,57 |
0,99 |
0,280 |
0,161 |
0,323 |
Л2.1 |
10,5 |
0,273 |
0,414 |
0,193 |
0,048 |
0,103 |
0,113 |
Л2.2 |
10,5 |
0,0307 |
0,414 |
0,193 |
0,005 |
0,012 |
0,013 |
Л3.1 |
10,5 |
0,078 |
0,825 |
0,208 |
0,015 |
0,058 |
0,060 |
Л3.2 |
10,5 |
0,048 |
1,55 |
0,23 |
0,010 |
0,067 |
0,068 |
Л4 |
10,5 |
0,108 |
1,55 |
0,23 |
0,023 |
0,152 |
0,153 |
Определяем относительное сопротивление питающего трансформатора марки ТМ-16000/35 по формуле (46):
Определяем относительное сопротивление трансформатора ТП1 марки ТМ-400/10 по формуле (46):
Относительное полное сопротивление трансформатора ТП1 определим по формуле (47):
Далее определим относительное реактивное сопротивление трансформатора ТП1 по формуле (48):
Расчет относительных сопротивлений оставшихся ТП осуществляем аналогично, резултаты расчетов вносим в таблицу 12
Таблица 12
Расчет относительных сопротивлений ТП
№ ТП |
Pк, кВТ |
Uк,% |
Sнт, МВА |
Rтр, Ом |
Zтр, Ом |
Xтp, Ом |
1 |
5,9 |
4,5 |
0,4 |
3,69 |
11,25 |
10,63 |
2 |
8,5 |
5,5 |
0,63 |
2,14 |
8,73 |
8,46 |
3 |
5,9 |
4,5 |
0,4 |
3,69 |
11,25 |
10,63 |
10 |
5,9 |
4,5 |
0,4 |
3,69 |
11,25 |
10,63 |
После расчета всех относительных сопротивлений сети, определим результирующие сопротивления в других расчетных точках короткого замыкания. Полные результирующие сопротивления до точек короткого замыкания на схеме замещения определяем по формуле (49).
Активное результирующее сопротивление в точке К2 составит:
Реактивное результирующее сопротивление в точке К2:
Полное результирующее сопротивление в точке К2 равно:
Определим максимальное значение установившееся значение трехфазного тока короткого замыкания в расчетной точке К2 по формуле (50):
кА.
Установившееся значение двухфазного тока короткого замыкания в расчетной точке К2 (минимальное значение) (48):
кА.
Определим амплитудное значение ударного тока в точке К2 по схеме замещения (49). Для определения значения ударного коэффициента необходимо знать отношение x/r, которое в данном случае равно 12,23. По справочнику определяем значение коэффициента Ку = 1,75.
кА.
Токи короткого замыкания во всех остальных точках определяются аналогично, результаты заносим в таблицу 13.
Таблица 13
Расчет относительных токов короткого замыкания
Точка к.з. |
Uб, кВ |
Iб,кА |
xр*, Ом |
rр*, Ом |
Zр*, Ом |
I3к, кА |
I2к, кА |
Ку |
Iу, кА |
S, МВА |
К0 |
10,5 |
5,5 |
4,67 |
0 |
4,67 |
1,18 |
1,02 |
1,95 |
3,24 |
21,39 |
К1 |
10,5 |
5,5 |
4,98 |
0,27 |
4,99 |
1,10 |
0,96 |
1,85 |
2,88 |
20,03 |
К2 |
10,5 |
5,5 |
5,26 |
0,43 |
5,28 |
1,04 |
0,91 |
1,75 |
2,57 |
18,93 |
К3 |
10,5 |
5,5 |
5,03 |
0,37 |
5,04 |
1,09 |
0,95 |
1,78 |
2,74 |
19,81 |
К4 |
10,5 |
5,5 |
15,66 |
4,06 |
16,18 |
0,34 |
0,30 |
1,4 |
0,67 |
6,18 |
К5 |
10,5 |
5,5 |
5,035 |
0,382 |
5,05 |
1,09 |
0,95 |
1,75 |
2,69 |
19,79 |
К6 |
10,5 |
5,5 |
4,995 |
0,328 |
5,01 |
1,10 |
0,96 |
1,82 |
2,82 |
19,96 |
К7 |
10,5 |
5,5 |
15,625 |
4,018 |
16,13 |
0,34 |
0,30 |
1,42 |
0,68 |
6,19 |
К8 |
10,5 |
5,5 |
5,005 |
0,395 |
5,02 |
1,10 |
0,95 |
1,78 |
2,75 |
19,90 |
К9 |
10,5 |
5,5 |
15,635 |
4,085 |
16,16 |
0,34 |
0,30 |
1,4 |
0,67 |
6,18 |
К10 |
10,5 |
5,5 |
5,003 |
0,422 |
5,02 |
1,10 |
0,95 |
1,74 |
2,69 |
19,90 |
Приведем порядок расчета однофазных (минимальных) токов короткого замыкания на шинах низкого напряжения трансформаторных подстанций и на вводе в распределительные пункты объектов предприятия по методу расчета в именованных единицах. Ток однофазного короткого замыкания на шинах низкого напряжения ТП определяется по следующей формуле:
,
(53)
где
- фазное напряжение, равное 220 В;
-
расчетное сопротивление трансформатора
при однофазном коротком замыкании,
определяется по справочным данным [9],
Ом.
-
сопротивление петли фаза-нуль кабельной
линии, определяется как произведение
удельного сопротивления петли фаза-нуль
на длину, Ом [9]
Ток однофазного короткого замыкания у потребителя (на вводе в РП) определяется по формуле:
,
(54)
Расчитаем ток однофазного короткого замыкания в точке К4 схемы замещения. (54):
кА.
Аналогично приведенному примеру рассчитываются однофазные токи во всех расчетных точках. Результаты расчета заносятся в таблицу 14.
Таблица 14
Расчет однофазных токов короткого замыкания
Линия |
Участок |
Тип трансформатора |
Zто ,Ом |
Сечение кабеля ,мм2 |
Длина,км |
Zп.уд.,ом\км |
Zп,ом |
Zто+Zп,ом |
Iк1,А |
Л5 |
1-9 |
ТМ-400/10 |
0,065 |
2х240 |
0,182 |
0,8 |
0,15 |
0,21 |
1044,63 |
|
9-8 |
ТМ-400/10 |
0,065 |
2х185 |
0,06 |
0,495 |
0,03 |
0,09 |
2323,13 |
Л6 |
10-5 |
ТМ-400/10 |
0,065 |
2х240 |
0,058 |
0,8 |
0,05 |
0,11 |
1974,87 |
|
5-7 |
ТМ-400/10 |
0,065 |
185 |
0,124 |
0,99 |
0,12 |
0,19 |
1171,71 |
Л7 |
3-4 |
ТМ-630/10 |
0,043 |
2х185 |
0,054 |
0,495 |
0,03 |
0,07 |
3155,03 |
|
4-11 |
ТМ-630/10 |
0,043 |
95 |
0,09 |
1,53 |
0,13 |
0,17 |
1260,16 |