3 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора оборудования ПС. Расчет проводится для всех РУ, при этом секционный выключатель на РУ 35 кВ включен, т.к. при этом положении выключателя токи КЗ будут максимальными.

Секционный выключать на РУ 10 кВ выключен при нормальной работе ПС.

Параметры схемы замещения в относительных базисных единицах:

–базисная мощность.

–средненоминальные напряжения выбираем из ряда средненоминальных напряжений.

Найдем базисный ток каждой ступени:

Базисные ЭДС:

–ЭДС системы

–ЭДС обобщенной нагрузки.

Сопротивление системы:

Сопротивление ЛЭП 110 кВ:

–удельное сопротивление проводов для ЛЭП 220 кВ.

Сопротивление трансформатора ТДТН-40000/110:

Сопротивление обобщенной нагрузки на 10 кВ:

Сопротивление обобщенной нагрузки на 35 кВ:

Схема замещения представлена на рис.8.

Рис. 8 - Схема замещения ПС

3.1 Расчет токов трехфазного кз в точке к-1 (на шинах 110 кВ)

Расчет проводится для всех РУ, при этом секционный выключатель на РУ 35 кВ включен, т.к. при этом положении выключателя токи КЗ будут максимальными.

Рис. 9 - Эквивалентная схема замещения в т. К-1

Токи трехфазного КЗ в точке К-1 (шины 110 кВ):

Со стороны системы (C):

Подпитка со стороны нагрузки (Н):

3.2 Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-2 (на шинах 35 кВ)

Схема замещения представлена на рис. 8.

Рис. 10 - Эквивалентная схема замещения в т. К-2

Токи трехфазного КЗ в точке К-2 (шины 35 кВ):

Со стороны системы (C):

Подпитка со стороны нагрузки (Н):

3.3 Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-3 (на шинах 10 кВ)

Схема замещения представлена на рис. 11.

Рис. 11 - Эквивалентная схема замещения в т. К-3 (1)

Рис. 12 - Эквивалентная схема замещения в т. К-3 (2)

Токи трехфазного КЗ в точке К-3 (шины 10 кВ):

Со стороны системы (C):

Подпитка со стороны нагрузки (Н):

4 ВЫБОР АППАРАТОВ

4.1 Выбор выключателей

Выбор выключателей производится согласно ГОСТ Р 52565-2006.

4.1.1 Выбор выключателя в РУ 110 кВ

1. По напряжению установки:

U_{ном.выкл} ≥ U_{номРУ110}

U_{ном.выкл} ≥ 110 кВ

2. По току утяжеленного (послеаварийного) режима установки:

а) Для аппаратов, установленных в цепях трансформаторов на 110 кВ:

- коэффициент аварийной перегрузки.

- ток утяжеленного режима сети или установки, А.

б) Для аппаратов, установленных в цепи ЛЭП питающих ПС:

n_ЛЭП - число ЛЭП связи с системой

3. По конструкции: на классы напряжения 110 кВ и выше устанавливаются преимущественно элегазовые выключатели.

4. По климатическому исполнению и категории размещения:

По климатическому исполнению (роду установки):

Для районов с умеренным климатом - У (-45≤Т≤40 ⁰С);

По категориям размещения: для работы в ОРУ.

По условиям 1-4 предварительно принимаем элегазовый выключатель ВГБУ-110 II-40/2000 У1. Паспортные данные приведены в табл.9

Таблица 9 – Паспортные выключатель ВГБУ-110 II-40/2000 У1 [9, c 40]

тип
элегазовый	110 кВ	2000 А	40 кА	40 кА	3 с	0,035 с	0,055 с	102 кА

_{- номинальное напряжение, кВ;}

_{- номинальный ток, А;}

_{- номинальный ток отключения, кА;}

_{- ток термической устойчивости (3 с), кА;}

_{- время термической устойчивости, с;}

_{- собственное время отключения, с;}

_{- полное время отключения, с;}

_{- ток электродинамической устойчивости (ампл.), кА.}

5.Отключение периодической составляющей:

- начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ (для момента начала КЗ t=0);

- периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t=τ , где = τ (0,01+ t с.в. откл.) – момент времени, соответствующий началу расхождения дугогасительных контактов коммутационного аппарата (выключателя), с; t с. в. откл – собственное время отключения выключателя, с.

Условие выполняется, выключатель подходит.

6. Нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения:

Номинальное относительное содержание апериодической составляющей:

_{Та – значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.}

Расчет апериодической составляющей тока при КЗ в т. К-1. Апериодическая составляющая тока равна (постоянные времени взяты из [7, с.161]):

i_аτ – апериодическая составляющая тока КЗ в момент t=τ

i_уд – ударный ток КЗ.

Условие выполняется, выключатель подходит.

7. Проверим выключатель по условию термической стойкости в точке К-1.

Допустимое значение:

- допустимый термический импульс, .

Тепловой импульс при КЗ в точке К-1:

Т_а = x/r - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

- минимальное время срабатывания релейной защиты (РЗ), с.

Для ориентировочных расчётов интеграла Джоуля В_кр рассчитываем по упрощённой формуле:

_{где IП0 – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент t=0 от эквивалентного источника, кА;}

_{Та – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;}

_{Tоткл – расчётная продолжительность тока КЗ, с.}

Условие выполняется, выключатель подходит.

8.Проверка по электродинамической стойкости.

Ток динамической стойкости.

Ударный коэффициент:

Рассчитаем ударный ток при КЗ в т. К-1:

Условие выполняется, выключатель подходит.

_{Сведем расчет в табл. 10.}

Таблица 10 – Выбор выключателя на РУ 110 кВ. [9, c 40]

Расчётные данные	Каталожные данные
	ВГБУ-110-40/1000 У1
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ
Iмакс = 281,14 А	Iном = 1000 А
I(3)п, =6,888 кА	Iотк.ном = 40 кА
i(3)а, =1,28 кА	iа,ном = 20.8 кА
Iп,0 = 6,888 кА	Iдин = 40 кА
iу = 16,48 кА	iдин = 101.8 кА
Bк = 8,777 кА2с	I2терtтер = 4800 кА2с