Аннотация.

Выполняется проект релейной защиты и линейной автоматики линии «Пушкино – Южная II цепь» и её отпаечных подстанций Приволжских электрических сетей «Саратовэнерго». Линия является одной из цепей двухцепной тупиковой линии, которая питается от шин распределительной подстанции «Пушкино». К основной магистрали ЛЭП подключены 4 отпаечных подстанции.

Характеристика системы

В электрической системе имеются следующие источники: ТЭЦ-1 ,ТЭЦ-2 , ТЭЦ-3 , ТЭЦ-4 , ТЭЦ-5 , ГРЭС, СарГЭС и БАЭС. ТЭЦ-1, ГРЭС допускается отдельно не учитывать, так как их мощность по сравнению с другими источниками незначительна. Кроме того, не будем учитывать ТЭЦ-2, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5, из-за удаленности и относительно маленькой мощности. ТЭЦ-3 учтена пятью генераторами суммарной мощностью 202 МВт, работающими в блоке с трансформаторами 20, 40, 63 и 125 МВА, на сборные шины 110 кВ. Мощность генераторов ГЭС 1360 МВт. Они имеют связь с ЭЭС через автотрансформаторы мощностью 7 х 275 МВА. Суммарная мощность генераторов БАЭС 4000 МВт.

Упрощенная схема связей между источниками ЭЭС представлена на рисунке 2.

Рисунок 2

Упрощенная схема сети Расчёт параметров сети.

Расчёт параметров ЛЭП

ЛЭП моделируем активным и индуктивным сопротивлениями. Реактивная и активная проводимости не учитываются, так как длина защищаемой линии меньше 100 км (45,16 км). Будем считать, что линия симметрична и полностью транспонирована. Тогда можно принять, что .

а) расчёт параметров прямой последовательности

Составляющая активного сопротивления вычисляется по формуле:

, (1)

где - температура окружающей среды;

- активное сопротивление провода при .

Примем температуру окружающей среды 20^◦. Сопротивление провода АС 185/24 составляет 0,157001 Ом/км. Тогда имеем:

Ом/км;

Удельное индуктивное сопротивление провода определяется типом опор и вычисляется по формуле

, (2)

где - среднее геометрическое расстояние между проводами;

- эквивалентный радиус провода одной фазы;

, (3)

где - расстояния между проводами соседних фаз;

Эквивалентный радиус провода определяется следующим образом , где -истинный радиус провода (для АС 185/24 =9,45 мм).

мм;

Рассчитаем среднее геометрическое расстояние между проводами соседних фаз для каждого типа опор:

• для опоры РВ110-1 имеем

• для опоры РВ110-2 имеем

• для опоры U110-2 имеем

Найдём индуктивное сопротивление проводов в соответствии с типом опор:

• для опоры РВ110-1 имеем

• для опоры РВ110-2 имеем

• для опоры U110-2 имеем

б) удельные параметры нулевой последовательности

В земле протекает только утроенный ток нулевой последовательности, и поэтому активное удельное сопротивление нулевой последовательности можно найти по следующей формуле:

; (4)

Индуктивное сопротивление проводов нулевой последовательности можно определить по следующей формуле:

, (5)

где - эквивалентная глубина обратного тока в земле ( =1000, м);

Рассчитаем параметры нулевой последовательности для каждого типа опор:

• для опоры РВ110-1 имеем

• для опоры РВ110-2 имеем

• для опоры U110-2 имеем

в) учёт тросов при расчёте параметров нулевой последовательности

Активное сопротивление контура «трос – земля» находится по формуле:

(6)

где - сопротивление троса при 20^◦ ( =3,8, Ом/км);

;

Индуктивное сопротивление троса определяется по формуле:

, (7)

где - эквивалентный радиус троса, , ( );

Сопротивление взаимной связи между контурами провода линии и контуром троса с учетом присутствия земли в обоих контурах определяется по выражению:

, (8)

где - среднее геометрическое расстояние между проводами и тросом.

, (9)

Если внести сопротивление троса в контур линии с учётом их взаимного сопротивления , то получим искомое сопротивление нулевой последовательности линии с учётом заземлённых тросов:

(10)

где - собственное сопротивление провода нулевой последовательности.

Рассчитаем параметры нулевой последовательности с учётом троса для каждого типа опор:

• для опоры РВ110-2 имеем

• для опоры U110-2

Для проводов с учётом троса получим:

• для опоры РВ110-2 имеем

• для опоры U110-2 имеем

г) учёт параллельной линии при расчёте параметров нулевой последовательности

Параллельные линии, равно как и трос оказывают влияние только на величины нулевой последовательности.

Сопротивление взаимной связи между проводами одной цепи и тремя проводами другой цепи определяют по выражению, учитывающему взаимную индуктивность цепей, общее для них сопротивление земли.

, (11)

где - ширина коридора между линиями;

Сопротивление основной линии с учетом тросов и параллельных линий определяется по формуле:

(12)

где - сопротивление нулевой последовательности основной линии с учетом тросов;

- сопротивление взаимосвязи;

- сопротивление нулевой последовательности параллельной линий с учетом тросов.

Выполним расчёт:

д) расчёт параметров участков ЛЭП

Выполним расчёт первого участка «Пушкино – Южная 8»:

Сопротивления остальных участков рассчитываются аналогично. Результаты расчёта приведены в таблице 4.

Таблица 4

Сопротивления участков линии

Наименование участка	№ участка	Z10, Ом/км	Z00, Ом/км	Длина, км	Z1, Ом	Z0, Ом
Пушкино – Южная 8	1	0,157+j0,4160	0,28516+j0,67992	3,76	0,59032+j1,5642	1,2846+j2,4288
Южная 8 – Опора 44	2	0,157+j0,3841	0,28516+j0,71242	3,81	0,59817+j1,5232	1,0865+j2,7143
Опора 44 – Южная 6	3	0,157+j0,4160	0,28516+j0,67992	4,1	0,6437+j1,7056	1,1692+j2,7877
Южная 6 – Южная 4	4	0,157+j0,3841	0,28516+j0,71242	0,8	0,1256+j0,3198	0,2281+j0,5699
Южная 4 – Южная 2	5	0,157+j0,3841	0,28516+j0,71242	6,72	1,055+j2,6867	1,9163+j4,7875
Южная 2 – Опора 157	6	0,157+j0,3841	0,28516+j0,71242	12,97	2,0363+j5,1854	4,6291+j8,7247
Опора 157 – Южная	7	0,157+j0,3841	0,28516+j0,71242	13,0	2,041+j5,1974	3,7071+j9,2615

Расчёт параметров отпаек

Для расчёта параметров отпаек необходимо учесть сопротивления линий, трансформаторов и нагрузки.

а) расчет параметров ВЛ

ВЛ выполнены проводом АС- 185/24 на опоре РВ110-1, трос отсутствует. Согласно расчётам выполненным в предыдущем пункте удельные сопротивления для ВЛ отпаек составляют:

Тогда рассчитаем сопротивления ВЛ для отпайки «Южная 8»:

Для остальных ВЛ отпаек расчет аналогичен. Результаты расчёта приведены в таблице 5.

Таблица 5

Сопротивления ВЛ отпаек

Отпайка	Южная 8	Южная 6	Южная 4	Южная 2
Z1, Ом	0,083211+j0,19842	0,089491+j0,213	1,6721+j3,9872	0,01099+j0,026207
Z0, Ом	0,16271+j0,76594	0,17499+j0,8237	3,2696+j15,391	0,02149+j0,10116

б) расчёт сопротивлений силовых трансформаторов отпаек

Для расчёта сопротивлений силовых трансформаторов необходимы параметры, указанные в таблице 6.

Таблица 6

Параметры трансформаторов

Sном, МВА		Uк, %
6,3	48,1	10,5
10	65,3	11,2

Расчёт сопротивлений будет выполнен по следующим формулам:

(13)

(14)

Рассчитаем сопротивления трансформатора отпайки «Южная 8»:

Расчёт остальных трансформаторов аналогичен (см. таблицу 7)

Таблица 7

Параметры трансформаторов

Название отпайки	Сопротивление трансформатора
Южная 8	16,027+j220,42
Южная 6	16,027+j220,42
Южная 4	8,6359+j148,12
Южная 2	16,027+j220,42

в) расчёт нагрузки отпаек

Рассчитаем сопротивления нагрузки отпаек по следующим формулам:

(15)

(16)

Выполним расчёт (расчёт достаточно выполнить один раз, так как нагрузка на отпайках одинаковая):

г) расчёт конечной подстанции «Южная»

Расчет выполним, воспользовавшись формулами из предыдущего пункта. Для трансформатора используем формулы (13) и (14). Известно, что имеются два трансформатора номинальной мощностью 16 МВА и 6,3 МВА соответственно. Тогда имеем:

Выполним расчёт сопротивлений нагрузки. Для этого воспользуемся формулами (15) и (16):

Расчёт параметров внешних элементов

Расчёт внешних параметров будет проводиться по схеме, представленной на рис. 3.

Рисунок 3