Расчет токов кз.
Всё электрооборудование подстанции должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.
Для расчета токов КЗ должна быть создана расчетная схема.
Расчетная схема:
Для расчета токов КЗ составляем схему замещения, так как секционные автомат и выключатель в нормальном режиме отключены расчет производим при раздельной работе линий и трансформаторов.
Схема
замещения:
Принимаем
за 
.
Определяем индуктивное сопротивление системы:
Определяем индуктивные сопротивления ВЛ:
Определяем
сопротивление заводской подстанции:
Определяем сопротивление кабельной линии:
Определяем сопротивление трансформатора цеховой подстанции:
Расчет
токов КЗ в точке 
.
Определяем суммарное сопротивление до точки К1.
Определяем базисный ток:
Определяем начальное значение периодической составляющей:
Где:
,
так как точка КЗ значительна удалена
от источника, то считается, что точка
КЗ питается от источника бесконечной
мощности.
Определяем ударный ток:
Где:
- для сетей выше 1000В.
Расчет
токов КЗ в точке 
.
Определяем суммарное сопротивление до точки К1.
Определяем базисный ток:
Определяем начальное значение периодической составляющей:
Где:
, так как точка КЗ значительна удалена от источника, то считается, что точка КЗ питается от источника бесконечной мощности.
Определяем ударный ток:
Где: - для сетей выше 1000В.
Расчет
токов подпитки.
Начальное
значение периодической составляющей:
Где:
– сверхпереходная ЭДС электродвигателей.
Определяем
по кривым затухания:
- Б.Н.
Неклепаев «Электрическая часть станций
и подстанций»
Значение периодической составляющей в установившемся режиме:
Определяем ударный ток:
Результирующие токи в точки :
Расчет
тока КЗ в точке 
.
Определяем суммарное сопротивление до точки К1.
Определяем базисный ток:
Определяем начальное значение периодической составляющей:
Где:
, так как точка КЗ значительна удалена от источника, то считается, что точка КЗ питается от источника бесконечной мощности.
Определяем ударный ток:
Где:
- для сетей выше 1000В.
Расчет
тока КЗ в точке 
.
Определяем суммарное сопротивление до точки К4.
Определяем базисный ток:
Определяем начальное значение периодической составляющей:
Где:
,
так как точка КЗ значительна удалена
от источника, то считается, что точка
КЗ питается от источника бесконечной
мощности.
Определяем ударный ток:
Где:
– если КЗ произошло на низкой стороне
трансформатора 
.
Выбор и проверка высоковольтного оборудования.
Выбор и проверка выключателей ступени 110кВ.
Выключатели выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
Предварительно выбираем выключатель: ВЭК-110-40/2000У1
Номинальные данные выключателя:
Номинальное напряжение: 110кВ
Наибольшее рабочее напряжение: 126кВ
Номинальный ток: 2000А
Номинальный ток отключения: 40кА
Предельный сквозной ток, наибольший пик: 102кА
Предельный сквозной ток, начальное действующее значение периодической составляющей: 40кА
Собственное время включения (с приводом): 0,1с
Обозначения:
В – выключатель
Э – элегазовый
К - камерный
У – для работы в районах с умеренным климатом
1 – для работы на открытом воздухе
Тип привода: электромагнитный
Проверяем на термическую стойкость:
Где:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Сводим данные в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
110кВ |
|
110кВ |
|
95А |
|
2000А |
|
5,02кА |
|
40кА |
|
12,779кА |
|
102кА |
|
4,03кА2с |
|
4800 |
Выбор и проверка разъединителей напряжением 110кВ.
Разъединители выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2.
По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
Предварительно выбираем Разъединитель РНДЗ-1-110/2000У1
Номинальные данные разъединителя:
Номинальное напряжение: 110кВ
Номинальный ток разъединителя: 2000кА
Заземляющий нож: 1шт
Обозначения:
Р – разъединитель
Н – наружный
Д – двухколонковый
З – имеются заземляющие ножи
У – для работы в районах с умеренным климатом
1 – для работы на открытом воздухе
Тип привода: ПРН-110У
Проверяем на термическую стойкость:
Где:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Сводим данные в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
110кВ |
|
110кВ |
|
95А |
|
2000А |
|
5,02кА |
|
- |
|
12,779кА |
|
100кА |
|
4,03кА2с |
|
4800 |
Выбор
и проверка трансформатора тока
напряжением 110 кВ.
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
3. По классу точности.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
Предварительно выбираем трансформатор тока: ТФЗМ-110-1.
Обозначения:
Т – трансформатор тока
Ф – с фарфоровой изоляцией
З – обмотки звеньевого типа
М – маслонаполненный
110 – номинальное напряжение кВ
1– для работы на открытом воздухе
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
110кВ |
|
110кВ |
|
95А |
|
100А |
|
5,02кА |
|
- |
|
12,779кА |
|
20кА |
|
4,03кА2с |
|
48 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор и проверка трансформатора напряжения ступени 110кВ.
Трансформаторы напряжения выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2 По классу точности
Проверяются по вторичной нагрузке.
Предварительно
выбираем трансформатор напряжения:
НКФ-110-58У1.
Обозначение:
Н – трансформатор напряжения;
К – каскадный
Ф – в фарфоровой покрышке
110 – номинальное напряжение, кВ
У – для работы в районах с умеренным климатом
1– для работы на открытом воздухе
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем по вторичной нагрузке:
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
110кВ |
|
110кВ |
|
95А |
|
- |
|
5,02кА |
|
- |
|
12,779кА |
|
- |
|
4,03кА2с |
|
- |
|
75ВА |
|
|
Выбор типа ячеек 10 кВ. Выбор шин РУ.
На вводе 10кВ и на отходящих линиях устанавливаем ячейки комплектного распределительного устройства.
Технические данные ячейки КМ-1.
Тип ячейки |
,кВ |
,А |
Тип выключателя |
Тип привода |
Тип ТТ |
|
Шины |
Шкаф |
|||||
К-104 |
10 |
1320 |
1600 |
ВВЭ |
Электромагнитный |
ТЛ-10 |
Выбираем шины РУ-10кВ.
Материал: Алюминий
Длительно допустимый ток: 1320А
Прямоугольного сечения: 80х8мм
Расположенные полос - Горизонтальное
Проверяем выбранные шины по условию:
Где:
Условие выполняется.
Выбор
и проверка выключателей РУ 10 кВ.
Выключатели выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
Предварительно выбираем выключатель: ВВЭ-10-20/1600У3.
Обозначение:
В – выключатель
В – вакуумный
Э – электромагнитный привод
10 – номинальное напряжение, кВ
20 – ток отключения, кА
1600 – номинальный ток, А
У – для работы в районах с умеренным климатом;
3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией
Проверяем на термическую стойкость:
Где:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
1044,72А |
|
1600А |
|
7,73кА |
|
20кА |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
1200 |
Выбираем выключатели для защиты линий 10кВ, питающих: КТП, СД, 1-й цех, 2-й цех, 3-й цех, 4-й цех, 5-й цех.
Выключатели выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
Предварительно выбираем выключатель: ВВЭ-10-20/1000У3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Обозначение:
В – выключатель
В – вакуумный
Э
– электромагнитный привод
10 – номинальное напряжение, кВ
20 – ток отключения, кА
1000 – номинальный ток, А
У – для работы в районах с умеренным климатом;
3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией
Проверяем на термическую стойкость:
Где:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
|
|
1000А |
|
7,73кА |
|
20кА |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
1200 |
Выбор и проверка трансформатора тока напряжением 10 кВ.
Предварительно выбираем тр-р тока: ТЛК-10-3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1.
По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
3. По номинальному напряжению.
4. По номинальному току.
5. По классу точности.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-3 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т – трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
1044,72А |
|
1500А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
81кА |
|
8,96 |
|
2976,75 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор трансформатора тока устанавливаемого между секциями шин 10кВ.
Предварительно
выбираем тр-р тока: ТЛК-10-3. (Б.Н. Неклепаев
«Справочная книга по курсовому и
дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-3 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т – трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
1044,72А |
|
1500А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
81кА |
|
8,96 |
|
2976,75 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор трансформатора тока устанавливаемого в линию 10кВ, питающую КТП.
Предварительно выбираем тр-р тока: ТЛК-10-2. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-2 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т
– трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
28,7А |
|
50А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
300 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор трансформатора тока для установки в линию 10кВ, питающую СД.
Предварительно выбираем тр-р тока: ТЛК-10-3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-2 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т – трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем
на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
144,34А |
|
200А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
300 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор трансформаторов тока для установки в линии 10кВ, питающие 1-й цех, 2-й цех, 4-й цех.
Предварительно выбираем трансформаторр тока: ТЛК-10-3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-3 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т – трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем
на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
|
|
150А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
300 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор трансформатора тока для установки в линию 10кВ, питающую 5-й цех.
Предварительно выбираем тр-р тока: ТЛК-10-3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
Трансформаторы тока выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По номинальному току.
Проверяются:
1. На термическую стойкость.
2. На электродинамическую стойкость.
3. По вторичной нагрузке.
ТЛК-10-2 – трансформатор тока, с литой изоляцией.
Т – трансформатор тока;
Л – с литой изоляцией;
К – для КРУ
10 – номинальное напряжение кВ.
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем на термическую стойкость:
Проверяем на электродинамическую стойкость:
Проверяем по вторичной нагрузке:
- в классе точности 0,5
- в классе точности 10P
Сводим результат в таблицу:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
51,96А |
|
75А |
|
7,73кА |
|
- |
|
20,17кА |
|
52кА |
|
8,96 |
|
300 |
|
0,4Ом 0,6Ом |
|
|
Выбор и проверка трансформатора напряжения ступени 10кВ.
Предварительно выбираем тр-р напряжения: 3хЗНОЛ.06-10У3. (Б.Н. Неклепаев «Справочная книга по курсовому и дипломному проектированию»)
ЗНОЛ.06-10У3
Расшифровка:
З
– заземляемый с одним заземляющим
вводом обмотки высшего напряжения;
Н – трансформатор напряжения;
О – однофазный;
Л – с литой изоляцией;
10 – номинальное напряжение, кВ;
У – дли работы в района с умеренным климатом;
3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.
Трансформаторыр напряжения выбираются:
1. По номинальному напряжению.
2. По классу точности.
Проверяем трансформаторыр напряжения:
2. По вторичной нагрузке:
Класс точности: 0,5/10P
Проверяем по вторичной нагрузке:
Расчетные данные |
Паспортные данные |
||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
10кВ |
|
10кВ |
|
28,7 |
- |
- |
|
7,73кА |
- |
- |
|
20,17кА |
- |
- |
|
8,96 |
- |
- |
|
75ВА |
|
|
Проверка
высоковольтного кабеля на термическую
стойкостьПроверка высоковольтного кабеля питающих трансформатор КТП.
Проверка
высоковольтного кабеля питающего КТП
на термическую стойкость:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля:
Где:
- тепловой импульс.
условие
термической стойкости не выполняется,
следовательно, увеличиваем сечение
кабеля.
Выбираем кабель: ААшВУ 10кВ(3х35)/80
Проверка высоковольтного кабеля питающего высоковольтные электродвигатели
Проверка
высоковольтного кабеля питающего СД
на термическую стойкость:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля:
Где:
- тепловой импульс.
условие
термической стойкости выполняется.
Проверка шин РУ 10 кВ.
Проверка шины РУ-10кВ на термическую стойкость:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости:
Определяем минимально допустимое сечение кабеля:
Где:
- тепловой импульс.
условие
термической стойкости выполняется.
Регулирование напряжения СЭС. Автоматизация в СЭС.
Регулировочные устройства. В качестве регулировочных устройств в системах электроснабжения могут быть использованы: управляемые батареи конденсаторов, трансформаторы с регулированием под нагрузкой (РПН), линейные регуляторы и синхронные компенсаторы.
Регулирование
напряжения изменением коэффициента
трансформации силовых трансформаторов.
Различают повышающие и понижающие
трансформаторы. В зависимости от типа
трансформатора подбирается его
номинальный коэффициент трансформации,
определяемый как отношение напряжений
основных выводов при холостом ходе
трансформатора.
Рассмотрим схему, представленную на рис. 11.36, а. Потеря напряжения в линиях при расчетной нагрузке обычно составляет около 10 % . Поэтому в начале линии поддерживается напряжение — 1,05 Uном . При этом в конце линии оно может быть ниже номинального, например 0,95 Uном (рис. 11.36, б).
У повышающих трансформаторов Т1 основной вывод обмотки НН рассчитывается на Uном=1,05Uсети.ном или Uсети.ном, а основной вход обмотки ВН —НЭ 1,1 Uсети.ном
(b сетях 330—750 кВ основной вывод рассчитывается на 1,05Uсети.ном. У понижающих трансформаторов Т2, ТЗ, Т4 обмотка ВН имеет основной вывод, рассчитанный на Uг.ном,, или Uсети.ном, а обмотка НН—1,1Uсети.ном, или 1,05 Uсети.ном. (b случае короткой сети, например, сети собственных нужд электростанций).
Ряс. 11.36. Изменение напряжения в электрической сети при изменении
нагрузки:
а ~ поясняющая схема; б — изменение напряжений; 1 — при максимальной нагрузке; 2 при минимальной нагрузке
Регулирование коэффициента трансформации трансформаторов изменением числа витков обмоток может производиться либо при отключенном положении трансформатора (переключение без возбуждения ПБВ), либо под нагрузкой с помощью специального регулировочного устройства (регулирование под нагрузкой РПН).
Система ПБВ (±2X2,5 % или ±5 %) используется в основном на трансформаторах напряжением до 35 кВ. Ее частично используют и на трансформаторах более высокого класса напряжения, например на стороне среднего напряжения трехобмоточных трансформаторов, она предпочтительна и для блочных силовых трансформаторов электростанций. Большинство сетевых трансформаторов выпускается с системой РПН ±(10—16) % [±(6—9) ступеней]. У автотрансформаторов регулирование ведется со сторо-ны выводов среднего напряжения.
Основные недостатки трансформаторов с РПН заключаются в их повышенной стоимости (такие трансформаторы на 20—25 % дороже трансформаторов без РПН), пока еще недостаточно надежной работе регулировочных устройств и в дополнительных трудностях в обеспечении электродинамической стойкости трансформаторов к сквозным токам короткого замыкания.