6.1 Расчет параметров схемы замещения
Расчет токов к.з. позволяет определить параметры работы защит, позволяет проводить выбор коммутирующей аппаратуры.
Расчет будем вести для самых тяжелых режимов работы схемы электроснабжения – замкнутым секционным выключателем на шинах ГПП и замкнутым выключателем на мостике на ГПП на стороне 35кВ. В этом случае принципиальную схему питания предприятия можно представить следующим образом (рисунок 8).
Рисунок
6 - схема замещения электроснабжения
предприятия на 35/10 кВ
Примем в качестве базисных величин
Определим базисные величины напряжения:
=
=
37кВ; (6.1)
=
=
10,5кВ; (6.2)
=
=
0,4кВ. (6.3)
Параметры элементов схемы.
ГЕНЕРАТОРЫ:
(6.5)
(6.6)
(6.7)
(6.8)
ТРАНСФОРМАТОРЫ НА ТЭЦ:
На подстанции установлены трансформаторы марки ТРДН-25000/35. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Технические данные трансформатора ТРДН-25000/35
|
SН, МВА |
UВН,кВ |
UНН ,кВ |
РХ, кВт |
РК, кВт |
UкВН, % |
UкНН, % |
IХ, % |
|
32 |
36,75 |
10,5-10,5 |
29 |
145 |
12,7 |
23 |
0,7 |
(6.9)
(6.10)
(6.11)
(6.12)
ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЛИНИЯ:
Провод марки АС-185,
Ом/км,
Ом/км,
км.
(6.13)
(6.14)
(6.15)
ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ГПП:
На подстанции установлены трансформаторы марки ТРДН-25000/35. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 6.2.
|
Таблица 6.2 - Технические данные трансформатора ТРДН-25000/35 У1 |
|||||||
|
SН, МВА |
UВН,кВ |
UНН ,кВ |
РХ, кВт |
РК, кВт |
UкВН, % |
UкНН, % |
IХ, % |
|
32 |
36,75 |
10,5-10,5 |
29 |
145 |
12,7 |
23 |
0,7 |
(6.16) 
(6.17) 
(6.18)
(6.19)
(6.20)
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ 10 КВ:
В компрессорной установлены двигатели марки СДН-14-49-8 У3[6]. Технические данные двигателей приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 – технические данные двигателей
|
Марка |
Место установки |
|
|
|
|
|
СДН14-49-8У3 |
компрессорная |
10 |
800 |
0,9 |
94,6 |
(6.20)
(6.21)
(6.22)
(6.23)
ТРАНСФОРМАТОРЫ ЦЕХОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
На всех ТП завода установлены трансформаторы марки ТМ. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 6.4.
|
Таблица 6.4 - Технические данные трансформаторов ТМ |
||||||
|
SН, кВА |
UВН, кВ |
UНН, кВ |
РХ, кВт |
РК, кВт |
UкВН, % |
IХ, % |
|
1600 |
10,5 |
0,4 |
2,05 |
16,0 |
5,5 |
1,0 |
|
1000 |
1,55 |
10,8 |
5,5 |
1,2 |
||
|
630 |
1,05 |
7,6 |
5,5 |
1,6 |
||
Расчет параметров производим аналогично расчету трансформаторов энергосистемы и ГПП.
ТП 1:
(6.24)
(6.25)
(6.26)
(6.27)
Аналогично рассчитываем параметры трансформаторов других ТП и сводим полученные результаты в таблицу 6.5:
Таблица 6.5 - Сопротивления трансформаторов ТП
|
№ ТП |
|
|
ТП-1 |
|
|
ТП-2 |
|
|
ТП-4 |
|
|
ТП-5 |
|
|
ТП-6 |
|
|
ТП-7 |
|
|
ТП-10 |
|
КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ:
Кабель марки АПвП-3х50,
Ом/км,
Ом/км,
км.
(6.28)
(6.29)
(6.30)
Аналогично рассчитаем сопротивления остальных кабельных линий. Результаты сведем в таблицу 6.6.
Таблица 6.6 – Значения сопротивлений кабельных линий в относительных единицах.
|
КЛ-6 кВ |
|
|
ТП1 |
0,045+j0,004 |
Продолжение таблицы 6.6
|
ТП2 |
0,03+j0,003 |
|
ТП4 |
0,009+j0,001 |
|
ТП5 |
0,027+j0,002 |
|
ТП7 |
0,021+j0,002 |
|
ТП6 |
0,011+j0,001 |
|
ТП10 |
0,033+j0,003 |
|
ДСП 4 |
0,003+j0,001 |
|
ДСП 3 |
0,004+j0,004 |
|
СД |
0,023+j0,002 |
|
КЛ-0,4 кВ |
|
|
РП 3 |
0,01+j0,0008 |
|
РП 8 |
0,001+j0,0003 |
|
РП 9 |
0,001+j0,0002 |
РЕАКТОР:
(6.31)
(6.32)
(6.33)
6.2 Расчет токов короткого замыкания на стороне 35 - 10 кВ.
Для упрощения дальнейших расчетов произведем некоторые преобразования:
Рисунок 7 – Упрощение схемы
(6.34)
(6.35)
(6.36)
(6.37)
(6.38)
(6.39)
Так как синхронные двигатели подключены к одной системе шин, для упрощения расчетов произведем пересчет их ЭДС к одной эквивалентной, аналогично поступим с сопротивлениями.
(6.40)
(6.41)
Произведем расчет тока к.з. в точке К1 на высокой стороне ГПП. Свернем схему, как показано на рисунке 12.
Рисунок 8– Сворачивание схемы относительно точки К1
(6.42)
(6.43)
(6.44)
Действующее значение периодической составляющей тока:
(6.45)
кА.
(6.46)
Рассчитаем постоянную времени тока К.З.:
с; (6.47)
Рассчитаем ударный коэффициент:
(6.48)
Ударный ток КЗ:
кА.
Аналогичным образом рассчитываем токи в точках К.З. 1-9, 20, результаты сведём в таблицу 6.7.
Таблица 6.7 – расчетные токи КЗ
|
Точка |
IK, кА |
Ta, c |
Kуд |
iуд ,кА |
|
1 |
7,0 |
0,012 |
1,428 |
14,2 |
|
2 |
12,5 |
0,021 |
1,621 |
28,8 |
|
3 |
10,8 |
0,006 |
1,182 |
18,1 |
|
4 |
12,1 |
0,011 |
1,409 |
24,0 |
|
5 |
12,5 |
0,017 |
1,547 |
27,2 |
|
6 |
12,4 |
0,016 |
1,532 |
26,9 |
|
7 |
12,2 |
0,013 |
1,463 |
25,3 |
|
8 |
12,1 |
0,012 |
1,425 |
24,3 |
|
9 |
12,0 |
0,011 |
1,392 |
23,7 |
|
20 |
11,7 |
0,03 |
1,719 |
28,41 |
6.3 Расчет токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ цеховых подстанций
По режиму короткого замыкания в сетях до 1000 В проверяются только распределительные щиты подстанции, токопроводы и силовые шкафы. В нашем случае расчёт КЗ происходит на всех СП и при включённом секционном выключателе на его шинах, т.к. этот режим является наиболее тяжёлым.
При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:
1) индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей;
2) активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;
3) активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;
4) значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей.
Токи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ будем рассчитывать в именованных единицах.
При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы приведём к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выразим в миллиомах.
Рассмотрим расчет на примере ТП2 точка 11.
Схема замещения для такого повреждения будет иметь вид:
Рисунок 10 – Схема замещения для расчета тока к.з. на шинах ТП2
Параметры схемы замещения:
- эквивалентная ЭДС системы и синхронных
двигателей;
- эквивалентное сопротивление системы,
трансформаторов энергосистемы, линий,
трансформаторов ГПП, кабельных линий
до СД и самих СД, данный параметр рассчитан
;
- сопротивление кабельной линии до ТП2
таблица 6.4;
- сопротивление трансформатора до ТП2
таблица 6.3;
Сопротивление автоматического выключателя:
Сопротивление трансформатора тока:
Сопротивление шины подстанции:
Добавочное сопротивление:
Эквивалентное сопротивление до точки К.З.:
(6.49)
(6.50)
кА.
(6.51)
Рассчитаем постоянную времени тока к.з. по (4.36):
с;
Рассчитаем ударный коэффициент по (4.37):
Ударный ток КЗ по (6.48):
кА.
Аналогичным образом рассчитываем токи К.З. на стороне 0,4 кВ остальных ТП и у распределительных пунктов, данные сведем в таблицы 6.8 и 6.9 соответственно.
Таблица 6.8 – Токи к.з. на низкой стороне ТП
|
Номер ТП |
Точка К.З. |
Iк, кА |
Ta, c |
Kуд |
iуд ,кА |
|
|
ТП1 |
10 |
8,1 |
1,38×10-3 |
1,001 |
11,4 |
|
|
ТП2 |
11 |
12,5 |
2,02×10-3 |
1,007 |
17,8 |
|
|
ТП4 |
12 |
16,0 |
1,52×10-3 |
1,001 |
22,6 |
|
|
ТП5 |
16 |
18,8 |
1,19×10-3 |
1,0 |
26,6 |
|
|
ТП6 |
13 |
13,9 |
1,68×10-3 |
1,001 |
19,7 |
|
|
ТП7 |
15 |
18,8 |
1,19×10-3 |
1,0 |
26,6 |
|
|
ТП10 |
18 |
12,5 |
2,12×10-3 |
1008 |
17,8 |
|
Таблица 6.9 – Токи к.з. на РП
|
Номер РП |
Точка К.З. |
Iк, кА |
Ta, c |
Kуд |
iуд ,кА |
|
РП3 |
17 |
6,7 |
1,0×10-3 |
1,0 |
9,4 |
|
РП8 |
14 |
15,6 |
1,51×10-3 |
1,001 |
22,2 |
|
РП9 |
19 |
14,6 |
2,11×10-3 |
1,007 |
20,9 |