1 Принципиальная схема расчетного ру

Принципиальная схема распределительного устройства (РУ) 6 кВ транзитной подстанции приведена на (чертеже лист 1).

РУ имеет 2 ввода, соединенных с головным трансформатором. Вводы соединены между собой посредством перемычки, в которую включен высоковольтный выключатель. Ко второй секции шин подключен фидер нетяговых потребителей. К каждой секции подключается один трансформатор напряжения и ОПН.

На чертеже изображаем необходимое оборудование РУ-6 кВ транзитной тяговой подстанции, а именно силовые трансформаторы ТДТНЖУ-25000/110, высоковольтные выключатели ВВПЭ-10-20, секции шин, трансформаторы тока типа ТЛМ-10 и напряжения ЗНОЛ.06-6У3, разъединители и ОПН. Выбор типов оборудования производится в соответствии с [1], [2], [3]. Остальные РУ изображены схематично.

2 Выбор видов защиты

Все типы устанавливаемых релейных защит в заданном РУ, вид и исполнение защиты, зона действия и способы согласования выбраны на основании [1] и приведены в таблицах 2.1.

Таблица 2.1 –Типа релейных защит, устанавливаемых на фидерах и шинах РУ

Место установки защиты	Виды повреждений	Виды применяемых защит
Ввод РУ
Ввод РУ	Многофазные к.з.	МТЗ с независимой выдержкой времени в двухфазном трехрелейном исполнении.
Фидера нетяговых потребителей
Защищаемая ЛЭП	Многофазные к.з.	МТЗ с независимой или зависимой выдержкой времени в двухфазном двух- или трехрелейном исполнении. Токовая отсечка без выдержки времени в двухфазном двухрелейном исполнении.
	Однофазное замыкание на землю	Токовая ненаправленная или направленная защита нулевой последовательности
Шины РУ
Защита на секционном выключателе	Многофазные к.з.	Токовая отсечка в двухфазном двухрелейном исполнении с выдержкой времени. Согласовывается по току и времени срабатывания с защитами присоединений, питающихся от шин.

В соответствии с заданием произведем расчет защит ввода и шин РУ-6 кВ

3 Расчет токов короткого замыкания

Произведем расчет токов короткого замыкания в трех аварийных режимах: трехфазное замыкание и двухфазное замыкание. Расчет будем производить в максимальном и минимальном режиме методом именованных единиц.

Схема замещения представлена на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема замещения

На этой схеме: для энергосистемы Sc max = 1000 МВА, Sc min = 700 МВА; для головных трансформаторов ТДТНЖУ-25000/110 SГТ = 25 МВА, uK%В-С = 17,5%, uK%В-Н = 10,5% uK%С-Н = 6,5%; длина фидера НТП - 15 км, ток фидера - 500 А

Произведем расчет в точке К1 (РУ-110 кВ).

Схема замещения для расчета КЗ приведена на рис. 3.2.

Рисунок 3.2 - Схема замещения в максимальном режиме

Найдем сопротивление энергосистемы по формуле

(3.1)

где - базисное напряжение для расчета в именованных единицах,

выбираем 115 кВ;

- мощность энергосистемы , МВА.

Тогда, в максимальном режиме

Ток трехфазного короткого замыкания можно найти по формуле:

(3.2)

где - результирующее сопротивление от точки питания до точки КЗ

Ток двухфазного короткого замыкания может быть определен по формуле:

(3.3)

Тогда, в максимальном режиме

Произведем расчет токов КЗ в точке К2. Схема замещения приведена на рис. 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема замещения для расчета КЗ в точке К2

в максимальном режиме

Тогда, сопротивление энергосистемы в максимальном режиме

Сопротивление обмоток трансформатора может быть определено по формуле (при отрицательном значении сопротивление принимается равным нулю)

, (3.4)

где SТ -номинальная мощность трансформатора, МВА;

uk -напряжение короткого замыкания, %.

Для силового трехобмоточного трансформатора напряжения короткого замыкания обмоток определим по формулам:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

;

= 0,040 + (0,171 + 0,000)/2 = 0,125 Ом;

= 25,195 кА

Произведем расчет токов КЗ в точке К4. Схема замещения приведена на рис. 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема замещения для расчета К3 в точке К4

в максимальном режиме

Расчет в точке К3 аналогичен расчету для точки К2. Тогда

Для расчета токов КЗ в точке К4 сопротивление фидера НТП может быть определено по формуле:

(3.8)

где -удельное сопротивление 1 км ЛЭП, принимаем равным 0,4 Ом/км;

L- длина фидера км;

UБ -базисное напряжение, кВ;

UСР- среднее напряжение, кВ;

Тогда

Хф = 0.4 · 15 · = 6 Ом.

Тогда

;

Произведем расчет токов КЗ в точке К3. Схема замещения приведена на рис. 3.5.

Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчета К3 в точке К3

в максимальном режиме

Тогда, сопротивление энергосистемы в максимальном и минимальном режиме

Тогда, результирующее сопротивление до точки К3в максимальном режиме (при двух работающих трансформаторах) может быть определено по формуле:

, (3.9)

Тогда

= 26,2 / ( ·3,089) = 4,897 кА;

Произведем расчет токов короткого замыкания в минимальном режиме (методом именованных единиц) Схема замещения представлена на рис. 3.6.

Рисунок 3.6. – Схема замещения в минимальном режиме

Сопротивление энергосистемы находится по формуле 3.1

Тогда, в минимальном режиме

Ток трехфазного короткого замыкания находится по формуле 3.2

Ток двухфазного короткого замыкания находится по формуле 3.3

Тогда, в минимальном режиме

Произведем расчет токов КЗ в точке К2. Схема замещения приведена на рис. 3.7 .

Рисунок 3.7 - Схема замещения для расчета КЗ в точке К2

в минимальном режиме

Тогда, сопротивление энергосистемы в минимальном режиме

Для силового трехобмоточного трансформатора напряжения короткого замыкания обмоток определили по формулам 3.5,3.6,3.7.

;

= 0,057 + 0,171 + 0,000 = 0,227 Ом;

;

= = 13,854 кА.

Произведем расчет токов КЗ в точке К4. Схема замещения приведена на рис. 3. 8.

Рисунок 3.8 - Схема замещения для расчета К3 в точке К4

в минимальном режиме

Для расчета токов КЗ в точке К4 сопротивление фидера НТП было определено по формуле 3.9.

Тогда

Произведем расчет токов КЗ в точке К3. Схема замещения приведена на рис. 3.9 .

Рисунок 3.9 - Схема замещения для расчета К3 в точке К3

в минимальном режиме

Тогда, сопротивление энергосистемы в минимальном режиме

Тогда:

X ТВ = (10,75/100) · ( / 25) = 2,952 Ом;

X ТС = (6,75 /100) · ( / 25) = 1,853 Ом.

В минимальном режиме, так как в работе остается лишь один головной трансформатор, результирующее сопротивление равно

, (3.10)

X0 рез MIN = 0,981 + 2,952 + 1,853 = 5,786 Ом.

Тогда

;

Рассчитанные значения токов всех видов КЗ для максимального и минимального режимов работы приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Значения токов КЗ, кА

Тип КЗ и РУ	Максимальный режим		Минимальный режим
К1(РУ-110кВ)	5,020	4,348		3,514	3,043
К2(РУ-6 кВ)	29,093	25,195		15,998	13,854
К3(РУ-27,5кВ)	4,897	4,241		2,614	2,264
К4 (в конце фидера 6кВ)	0,594	0,514		0,584	0,506