2. Розрахунки струмів короткого замикання і

Релейного захисту електричної мережі 110 кВ

Устаткування, вибране у попередньому розділі за умов нормального режиму експлуатації, повинно бути перевірене на дієздатність в аварійних режимах. Для цього необхідно вирішити ряд наступних питань: вибір розрахункових умов, розрахунки нормальних режимів, що передують коротким замиканням, розрахунки аварійних режимів при симетричних і несиметричних коротких замиканнях, вибір релейного захисту заданих елементів електричної мережі. Схема мережі, склад устаткування, потужності навантажень, параметри елементів відомі з попереднього розділу бакалаврської роботи.

2.1 Розрахунки симетричних і несиметричних коротких замикань

2.1.1 Вибір розрахункових умов

У даній роботі розрахунки аварійних режимів електричної мережі виконані для перевірки устаткування однієї з підстанцій на дію струмів коротких замикань (КЗ) і вибору релейного захисту трансформатора підстанції №6 і ПЛ Б-6. Тому розрахункові умови аварійних режимів, розрахункова схема, розрахункові режими мережі, місця, види і тривалість коротких замикань обрані так, щоб забезпечити рішення цієї задачі.

У розрахункову схему уведені всі джерела, усі зв'язки між ними й елементи, по яких потрібно визначити струми КЗ. Як розрахункові режими розглядаються режими максимальних і мінімальних навантажень.

Для вибору релейного захисту ПЛ у кожнім з розрахункових режимів обрані точки КЗ на лінії (на початку, наприкінці й у проміжних точках), а для вибору захисту трансформаторів - на шинах ВН і НН підстанцій.

2.1.2 Розрахунки стаціонарних режимів, що передують коротким замиканням

Розрахунки нормальних режимів, що передують коротким замиканням, необхідні для визначення параметрів режиму генераторів (модулів і кутів векторів ЕРС), тому що вони істотно впливають на величини струмів КЗ. Тому до розрахунку струмів КЗ виконується розрахунок кожного з прийнятих розрахункових режимів - режиму максимальних і мінімальних навантажень. Схеми електричної мережі і схеми заміщення для розрахунку нормальних режимів складені на основі прийнятої розрахункової схеми і містять джерела ЕРС і незмінні опори, схеми представлені на рис. 2.1 і 2.2 відповідно.

Рисунок 2.2 - Схема заміщення електричної мережі

Розрахунки нормальних режимів електричної мережі виконуються із застосуванням програми W_NORM на ЕОМ [3]. Програма складається з головної програми і ряду процедур, що реалізують основні етапи рішення задачі:

- розрахунок елементів матриці власних і взаємних провідностей вузлів електричної мережі (процедура PROW);

- розрахунок небалансів потужності і лінійна апроксимація рівнянь (процедура JAKOBI). Результатом роботи процедури є елементи лініаризованих вузлових рівнянь мережі – матриця Якобі та вектор небалансів активної і реактивної потужності ∆Pi, ∆Qi у вузлах мережі;

- рішення лініаризованих вузлових рівнянь методом Гаусса-Жордана, розрахунок виправлень і перехід до розрахунку нового наближення (процедура JORDAN);

Вихідними даними є: число вузлів N і гілок M; номінальна напруга вузлів мережі VNOM; потужність навантажень PN, jQN і генераторів PG, jQG; опору R, X; провідності G, B; коефіцієнт трансформації KT. Файл вихідних даних представлений у таблиці 2.1.

Результатами розрахунку нормального режиму є струми, перетік, втрати потужності по всіх галузях, модулі і кути векторів вузлових напруг, активні і реактивні потужності балансуючого вузла, сумарні активні і реактивні потужності навантажень, шунтів на землю і сумарні втрати в мережі, що представлені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.1 - Вихідні дані нормального максимального режиму

Число вузлів							9
Число гілок							1
Інформація про вузли
N			UNOM		PN			QN		PG		QG
1 2 3 4 5 6 7 8 9			110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00		7,96 20,93 16,59 13,4 15,5 20,121 0,00 0,00 0,00			3,81 10,31 8,49 7,97 8,68 10,83 0,00 0,00 0,00		0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 37,4 57.101 0,00		0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 23.14 26.95 0,00
Інформація про гілки
I	J	R		X		G			B		KT
4	8	8.91		18.9		0,00			121.5		0,00
1	7	3.74		9.55		0,00			63.58		0,00
1	2	2.83		7.23		0,00			48.1		0,00
2	3	2.83		7.23		0,00			48.1		0,00
3	7	7.29		18.6		0,00			123.7		0,00
Продовження таблиці 2.1
I	J	R		X		G			B		KT
7	4	4.55		11.6		0,00			77.3		0,00
3	8	3.15		10.63		0,00			73.8		0,00
4	5	2.99		5.07		0,00			126.34		0,00
8	6	8.09		13.9		0,00			86.45		0,00
8	9	4.045		6.95		0,00			43.22		0,00
9	6	4.045		6.95		0,00			43.22		0,00

Таблиця 2.2 - Результати розрахунку нормального максимального режиму

Потік Р Р вузл	Потік Q Q вузл		Втрати Р U		Втрати Q Фаз кут		I Р нб		N Q нб
Вузол № 1(1)
-16.254	-8.588		0.098		-0.250		0.162		7( 7)
8.291	5.502		0.022		-0.055		0.087		2( 2)
-7.960	-3.810		113.727		-0.020		0.003		-0.001
Вузол № 2(2)
-8.269	-5.447		0.022		-0.055		0.087		1( 1)
-12.665	-4.246		0.039		-0.101		0.118		3( 3)
-20.930	-10.310		113.172		-0.023		0.004		-0.001
Вузол № 3(3)
12.704		4.347		0.039	-0.101	0.118		2( 2)
-6.616		-4.890		0.038	-0.097	0.072		7( 7)
-22.677		-6.354		0.135	-0.456	0.207		8( 8)
-16.590		-8.490		113.762	-0.017	-0.001		-0.003
Вузол №4(4)
-14.683	-3.105		0.156		-0.332		0.132		8( 8)
-14.291	-10.776		0.114		-0.289		0.158		7( 7)
15.573	8.000		0.071		-0.121		0.155		5( 5)
-13.400	-7.970		113.306		-0.019		0.001		-0.002

Продовження таблиці 2.2
Потік Р Р вузл	Потік Q Q вузл		Втрати Р U		Втрати Q Фаз кут		I Р нб		N Q нб
Вузол №5 (5)
-15.502		-7.879		0.071	-0.121	0.155		4( 4)
-15.500		-8.680		112.538	-0.023	0.002		-0.001
Вузол №6 (6)
-10.060		-4.854		0.078	-0.134	0.098		8( 8)
-10.062		-5.137		0.040	-0.069	0.099		9( 9)
-20.121		-10.830		113.687	-0.008	0.001		-0.002
Вузол № 7(7)
16.351		8.838		0.098	-0.250	0.162		1( 1)
6.654		4.987		0.038	-0.097	0.072		3( 3)
14.405		11.065		0.114	-0.289	0.158		4( 4)
37.400		23.140		114.988	-0.010	-0.011		-0.002
Вузол № 8(8)
14.839		3.437		0.156	-0.332	0.132		4( 4)
22.812		6.810		0.135	-0.456	0.207		3( 3)
10.138		4.988		0.078	-0.134	0.098		6( 6)
10.137		4.702		0.038	-0.066	0.097		9( 9)
57.926		19.937		115.000	0.000	0.000		0.000
Вузол № 9(9)
-10.099		-4.636		0.038	-0.066	0.097		8( 8)
10.102		5.205		0.040	-0.069	0.099		6( 6)
0.000		0.000		114.360	-0.004	0.000		0.000

В результаті розрахунку нормальних режимів видно, що вузлові напруги змінюються від 119.342 кВ до 121.681 кВ максимальному режимі і від 109.280 кВ до 110.90 кВ у мінімальному режимі, тобто не виходять за межі регулювання .

Результатами розрахунку нормального режиму для кожного з вузлів є:

• струми, потужності та втрати активної та реактивної потужності для кожної з гілок, що підходить до вузла;

• сумарна потужність, що споживаються чи генерується у вузлі, напруги та небаланс потужності у вузлі.

Також визначені дані по мережі:

• сумарні потужності, що використовуються чи генеруються, активні та реактивні потужності;

• повні втрати активної та реактивної потужності у мережі.

Аналіз отриманих результатів дозволяє зробити наступні висновки: режим роботи електричної системи при заданих потужностях навантажень здійснимо, відхилення напруги у вузлах мережі не виходять за припустимі межі, струмові навантаження для всіх елементів мережі припустимі, потужності у вузлах навантаження и у генеруючих вузлах збалансовані.

Можна також відзначити, що розрахунки режимів на ЕОМ у порівнянні з результатами вручну вимагають менших витрат часу і є більш точними.