2.5 Выбор ячеек зру-10 кВ

В качестве распределительного устройства 10 кВ применим закрытое комплектное распределительное устройство заводского изготовления.

Для комплектования ЗРУ-10 кВ выберем малогабаритные ячейки К-ХХVIизготовляемые Московским заводом «Элетрощит». Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ-10. Ячейки К-ХХVIимеют комплектные устройства релейной защиты и автоматики.

В состав КРУ-10 серии К-ХХVIвходят вакуумные выключатели типа ВБКЭ-10 с электромагнитным приводом, трансформаторы тока типа ТОЛ-10, трансформаторы напряжения НТМИ-10, ОПН, предохранители, заземляющие ножи, шкафы релейной защиты, панели с блоками питания, сборные и соединительные шины, опорные и проходные изоляторы.

2.6 Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитывают для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора и оценки устройств релейной защиты.

Расчётным является трёхфазное короткое замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения. При расчётах токов КЗ принимаются допущения:

- все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно и с номинальной нагрузкой;

- расчётное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения принимается на 5 % выше номинального значения;

- короткое замыкание наступает в момент времени, при котором ударный ток КЗ будет иметь наибольшее значение;

- сопротивление места КЗ считается равным нулю;

- не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему;

- не учитываются ёмкости, а, следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;

- не учитываются токи намагничивания трансформаторов;

- напряжение источников питания остаются неизменным.

По расчетной схеме (рисунок 2.1), определяем конфигурацию схемы замещения. Схема замещения представлена на рисунке 4. При выборе оборудования ЗРУ 10 кВ НПС-3 будем учитывать токи КЗ подстанции 110/10 кВ «Менделеево» и токи подпитки от двигателей.

Расчет произведем в именованных единицах для точки К1, при включенном секционном выключателе Q1.

Следующим шагом в расчете токов КЗ будет определение сопротивления отдельных элементов сети, приведенных к базисным условиям, в относительных единицах. Следует отметить, что значения сопротивления энергосистемы на стороне 110 кВ подстанции 110/10 кВ «Менделеево» в максимальном режиме известно и составляет:

Х_С.мах = 2,65 Ом.

Так как расчет токов КЗ необходим только для выбора оборудования, то все найденные сопротивления рассчитываются только для максимального режима. Все сопротивления приведены к среднему напряжению 10 кВ по формуле:

, (2.22)

где Z – значение сопротивления цепи;

U_Б – базисное напряжение (10,5 кВ).

Рисунок 2.1 – Расчетная схема токов КЗ

Рисунок 2.2 - Схема замещения расчетной цепи

Суммарное сопротивление трансформатора с расщепленной обмоткой (в режиме КЗ возможно соединение обмоток на НН) определяются по формулам:

, (2.23)

, (2.24)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора;

ΔР_К – потери трансформатора при коротком замыкании;

U_К – напряжение короткого замыкания, в % от номинального.

Параметры схемы замещения для трансформатора установленного на подстанции 110/10 кВ «Менделеево» рассчитаны и приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Параметры схемы замещения трансформатора 110/10 кВ ТРДН-40000

Sном, кВ	Uср.ном, кВ	Uк, %	Рк, кВт	RT, Ом	ХT, Ом
40000	10,5	10,5	160	0,011	0,289

Сопротивления синхронных двигателей подключенных к РУ 10 кВ «НПС-2» находятся по формуле:

, (2.25)

где X_*d– реактивное сопротивление СД или АД в относительных единицах, представляющее собой отношение падения напряжения на данном сопротивлении при номинальном токе к номинальному сопротивлению.X_*d= 0,2;

S_НОМ– полная номинальная мощность двигателя.

Реактивное сопротивление каждого из двигателей подключаемых к РУ 10 кВ НПС-2:

,

.

Сопротивления кабельных линий указаны в таблице 2.5.

Общее сопротивление двух последовательно включенных элементов находится по формуле:

. (2.26)

Общее сопротивление двух параллельно включенных элементов находится по формуле:

. (2.27)

Активные и реактивные сопротивления вычисляются аналогично.

Схема замещения составлена, все ее параметры вычислены и приведены в таблице 2.7, перейдем к расчету токов КЗ для точки К1.

Периодическая составляющая тока трёхфазного КЗ в точке К1 от системы:

.

Постоянная времени схемы определяется как отношение суммарного реактивного сопротивления схемы к суммарному активному:

.

Ударный коэффициент определяется по формуле:

.

Ударный ток:

.

Ток КЗ в точке К1 должен рассчитываться с учетом подпитки от синхронных двигателей подключенных к РУ 10 кВ.

Периодическая слагающая тока трёхфазного КЗ в точке К1 от синхронных двигателей:

.

Постоянная времени:

.

Ударный коэффициент:

.

Ударный ток КЗ от двигателей:

.

Результирующий ток КЗ в точке К1 от системы и от синхронных двигателей по первому закону Кирхгофа:

.

Ударный ток КЗ:

.

Результаты расчёта токов КЗ в точках приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Расчёт токов трёхфазного КЗ ЗРУ 10 кВ НПС-2 «Аремзяны»

Точка КЗ	Uб, кВ	Сопротивления, Ом			Iк, кА	kуд	iуд, кА
		RΣ	ХΣ	ZΣ
К1	6,3	0,015	0,311	0,312	19,43	1,86	51,09
К1М	6,3	0,02	0,69	0,691	8,77	1,913	23,73
К1Σ	6,3				28,2		74,82