2. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры на динамическую стойкость, чувствительность и селективность действия защит.

Исходная схема для расчета токов короткого замыкания представлена на рисунке 1.

Рисунок 7.1

Исходные данные для расчета:

Расчет выполним в именованных единицах.

Система С: источник бесконечной мощности

Трансформатор Т1: S_н.тр=25000 кВА; U_кз=10,5%; P_к=120,5 кВт;

Трансформатор ТСН: : S_н.тр=100 кВА; U_кз=4,5%; P_к=1,97 кВт

Линия W1:АС - 120; ; ; .

Линия W2: ТЭНЕ-10; ; ; .

Линия W3: ТЭНЕ-10; ; ; .

Линия W4: ТЭНЕ-10; ; ; .

Схемы замещения для прямой, нулевой и обратной последовательности представлены на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2

Найдем параметры схемы замещения.

Базовые условия:

U_Б1=115 кВ;

U_Б2=10,5 кВ

Расчет для точки К1:

Сопротивление системы:

(7.1)

Сопротивление линии W1:

(7.2)

Сопротивления трансформатора Т1:

	(7.3)
	(7.4)

Сопротивления линий W2:

(7.5)

Сопротивления линий W3:

(7.6)

Сопротивления линий W4:

(7.7)

Сопротивления трансформатора ТСН:

(7.8)

Сопротивления нагрузки:

(7.9)

Определяем ЭДС:

Преобразуем схему замещения:

X1= Xс +Xw1+XВН	X1= 0,062 +0,0093+6,35=6,42
X2=XТР НН+Xw3+ Xн2	X2=0,735+0,0023+ 22,05=22,785
X3=XТР НН+Xw2	X3=0,735+0,0023=0,737
X4= Xw4+ XТСН+ Xн1	X4=0,1806+0,05+264,6=264,8

Ударный ток определяется по выражению:

(7.10)

где – ударный коэффициент.

(7.11)

Расчет двухфазного тока:

Таблица 7.1 Расчетные значения тока

Сторона	кА	кА	кА
110	9	7,79	23
10	10,1	8,74	25,85
0,4	12,3	10,65	31,5

2. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

1. Расчет токов нормальных режимов

Токи нормальных режимов рассчитываются исходя из нормальной схемы соединений электрооборудования подстанции.

Рабочий ток с учетом транзитной мощности на стороне ВН равен

	(8.1)
	(8.2)
	(8.3)
	(8.4)

Таблица 8.1 Расчетные значения рабочих токов

Напряжение, кВ		, А	, А
110		276.37	386.93
10	1 сш	412	577
	2 сш	415	581
	3 сш	417	585
	4 сш	412	577
0,4		306	428.4

2. Выбор выключателей и разъединителей

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

1. по номинальному напряжению:

(8.5)

где – номинальное напряжение выключателя, (кВ);

–номинальное напряжение сети, (кВ).

2) по длительному току:

(8.6)

где – номинальный ток выключателя, (А);

– максимальный рабочий ток, (А).

3) по симметричному току отключения:

	(8.7)
действующее значение периодической составляющей тока кз к моменту расхождения контактов (А) – номинальный ток выключателя, (А).

4) по номинальному значению апериодической составляющей:

(8.8)

апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов

5) по включающей способности:

(8.9)

где ударный ток КЗ, (А);

наибольший пик тока включения, (А);

начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя, (А);

номинальный ток включения, (А).

1. Проверка на электродинамическую стойкость по сквозным токам КЗ:

(8.10)

где наибольший пиковый ток(ток электродинамической стойкости) (А);

действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока (А);

2. Проверка на термическую стойкость производиться по тепловому импульсу

(8.11)

Выбор выключателей и разъединителей на стороне ВН приведен в таблице 8.1.

Таблица 8.2 Параметры оборудования, установленного на стороне 110 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Выключатели	Разъединители
		ВГП-110II-2500	РГНП.1б-К-110/1000	РГНП.2-К-110/1000
	Uсети 110 кВ	Uном 110 кВ	Uном 110 кВ	Uном 110 кВ
	Iраб.мах 386,93 А	Iном 2500 А	Iном 1000 А	Iном 000 А
	9 кА	кА	—	—
	10,4 кА	65 кА	—	—
	23 кА	102 кА	80 кА	80 кА
	кА с

Выбор выключателей и разъединителей установленных на стороне НН приведен в таблице 8.3.

Таблица 8.3 Параметры оборудования, установленного на стороне 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Выключатели
		ВВ/TEL-10/2000	ВВ/TEL-10/1600	ВВ/TEL-10/1000
	Uсети 10 кВ	Uном =10 кВ	Uном =10 кВ	Uном =10 кВ
	Iраб.мах 585 А	Iном =2000 А	Iном =1600 А	Iном =1000 А
	10,1 кА	Iоткл =31,5 кА	Iоткл =31,5 кА	Iоткл =20 кА
	кА	31,5 кА	31,5 кА	20 кА
	25,85 кА	80 кА	80 кА	51 кА
	кА с

Оборудование устанавливается в шкафы расположенные в ЗРУ.

3. Выбор предохранителей

1. по номинальному напряжению:

(8.12)

где – номинальное напряжение предохранителя, (кВ);

номинальное напряжение сети, (кВ).

2) по длительному току

(8.13)

где – номинальный ток предохранителя, (А);

– максимальный рабочий ток, (А).

3) по симметричному току отключения:

(8.14)

действующее значение периодической составляющей тока кз (А)

– предельный ток выключателя, (А).

4) по конструкции и току установки

Выбор предохранителей установленных на подстанции приведен в таблице

Таблица 8.4 Параметры установленного оборудования на стороне НН

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Предохранитель
		ПКТ-104/10 У1
	Uсети 10 кВ	Uном =10 кВ
	Iраб.мах 585 А	Iном =200 А
	11,08 кА	Iоткл =12,5 кА

4. Выбор трансформатора тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Условия выбора трансформатора тока.

1. По напряжению установки:

(8.15)

2. По току:

(8.16)

3. По электродинамической стойкости

(8.17)

4. Термической стойкости

(8.18)

где тепловой импульс по расчету ( );

время термической стойкости .

Таблица 8.5 Параметры трансформаторов тока на стороне 110 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Трансформатор тока
		ТГФМ-110	ТВТ-110
	Uсети =110 кВ	Uном =110 кВ	Uном =110 кВ
	Iраб.мах =387 А	Iном =1000 А	Iном =600 А
	23 А	=100 кА	=100 кА

Таблица 8.6 Параметры трансформаторов тока на стороне 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Трансформатор тока
		ТОЛ-10	ТЗЛМ-1-2
	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ	Uном =10 кВ
	Iраб.мах =585 А	Iном =1000 А	Iном =1000 А
	25,85 кА	102 кА	102 кА

5. Выбор трансформаторов напряжения

Условия выбора трансформатора напряжения.

1. По напряжению установки

2. По конструкции и схеме соединения обмоток;

3. По классу точности;

4 По мощности вторичных обмоток.

Таблица 8.7 Параметры трансформаторов напряжения

Тип ТН	Uном, кВ	Схема соединения обмоток	, кВА	, кВА	, кВА	, кВА
НАМИТ-110	110	Ун/ Ун/Ун/П-0-0	2000	1200	1200	1200
НАМИ-10	10	Ун/ Ун /П-0	1000	900	100

6. Выбор ограничителей перенапряжения

Таблица 8.8 Параметры ограничителей перенапряжения

Тип ОПН	, кВ	, кВ	Напряжение при импульсном токе 1,2/2,5 мс с амплитудой 400 А, кВ	Напряжение при импульсном токе 8/20 мкс с амплитудой 5000 А, кВ
ОПНп-110	110	45	180	222
ОПНп-10	10	12	28	35

7. Выбор приборов АСКиУЭ.

Таблица 8.9 Параметры прибора учета электроэнергии

Тип прибора	, кВ	, A	, ВA	Класс точности	Время хранения информации в запоминающем устройстве, не менее, лет
Фотон	0,4	5	2	0,2	10