Дипломная работа: Реконструкция и модернизация подстанции "Ильинск"

5.3 Расчёт токов КЗ

Расчёт проводится для двух режимов: максимальный и минимальный

За минимальный режим принимаем режим с нормально отключенными секционными выключателями.

За максимальный режим принимаем режим со включенными секционными выключателями.

Точка К1

Максимальный режим (см. рис.4)

Рис.4

Zэкв1=(Z2×Z3)/(Z2+Z3)=1.53×1.53/3.06=0.765 ,

Zэкв2= Zэкв1+ Z1=0.765+1=1.765 ,

Zэкв3= (Z4+ Z6) (Z7+Z9) / (Z4+ Z6+ Z7+Z9) = =(7.7+4.76) (7.7+4.76) / (7.7+7.7+4.76+4.76)=6.23 ,

Zэкв4= Z18+ Zэкв3 =777+6.23 =783.23 ,

Еå= (E1Zэкв4+E2Zэкв2)/ (Zэкв4+Zэкв2) = (1×783.23 + 1.06×1.765)/(783.23+1.765)=1.00

Zå= (Zэкв4× Zэкв2)/( Zэкв4 + Zэкв2) =783.23×1.765/(783.23+1.765)=1.761 ,

Отсюда ток КЗ

I*(3)К1= Еå/ Zå =1.00/1.76=0.57 , (5.9)

I(3)К1= I*(3)К1×Iб,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА] . (5.10)

Ударный ток

iуд = 2 ×Куд×I(3)К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА] , (5.11)

где Куд =1.6 для Та=0.02 [с] ( справочная величина ) ;

Минимальный режим (см. рис.5)

                                              Z2

                  E1         Z1                                     Z4                  Z6              Z19          E2

                                              Z3                     

Рис.5

Zэкв1=Z4+Z6+Z18 = 7.7+4.76+777= 789.46 ,

Zэкв2= (Z2/2)+Z1 = (1.53/2)+1=1.765 ,

E2=1.06 , E1=1 ,

Еå=(E1Zэкв1+E2Zэкв2)/(Zэкв1+Zэкв2)=(1×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.00 ,

Zå= (Zэкв1× Zэкв2)/( Zэкв1 + Zэкв2 ) = 789.46×1.765/(789.46+1.765)=1.761 ,

I*(3)К1= Еå/ Zå =1.00/1.761=0.57 ,

I(3)К1= I*(3)К1×Iб,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА] ,

iуд = 2 ×Куд×I(3)К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА] .

Точка К2 :

Максимальный режим

Zэкв1= Zэкв1+( Z2×Z6)/(Z2+Z3)=1+0.765=1.765 ,

Zэкв2= Z18+(Z6×Z9)/(Z6+Z9) =777+ (4.76×4.76)/(4.76+4.76) = 779.38 ,

Z'экв3= (Zэкв3×Zэкв2)/(Zэкв3+Zэкв2) = (5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,

Еå=(Е1×Zэкв3+Е2×Zэкв1)/(Zэкв3+Zэкв1)=(1×5.615+1.06×1.765)/(5.615+1.765)=1.01 ,

Zå= (Zэкв5× Zэкв8)/ (Zэкв5 + Zэкв8) = [-0.175×48.8(-0.175)]/(-0.175-0.175) =-0.087 ,

Zå=Zэкв4+Zэкв5=5.57-0.087=5.48 ,

I*(3)К2= Еå/ Zå =1.01/5.48=0.184 ,

I(3)К2= I*(3)К2×Iб,сн= 0.184×10.5=1.932 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К2=1.414×1.6×1.932=4.37 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.макс. режим в точке К2)

Zэкв3=Zэкв1+Z4=1.765+7.7=9.465 ,

Еå=(Е1×Zэкв2 + E2Zэкв1)/(Zэкв2 + Zэкв1) = (1.00×781.76 + 1.06×1.765)/(781.76 + 1.765) =1.0

Zå= Z5+ (Zэкв3× Zэкв2)/(Zэкв3+Zэкв2) = - 0.175 + (9.465×781.76)/(9.465+781.76) = 9.176

I*(3)К2= Еå/ Zå =1.00/9.176=0.11 ,

I(3)К2= I*(3)К2×Iб,сн= 0.11×10.5=1.14 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К2=1.414×1.6×1.14=2.59 [кА] .

Точка К3:

Максимальный режим

Zэкв1= (Zэкв2× Zэкв3)/ (Zэкв2+ Zэкв3) + Z1=0.765+1=1.765 ,

Zэкв2=Zэкв1+( Zэкв4+ Zэкв6 )( Zэкв7+ Zэкв9)/( Zэкв4+ Zэкв6+ Zэкв7+ Zэкв9 ) =

=1.765+(7.7+4.76)(7.7+4.76)/(7.7+7.7+4.76+4.76)=8.0 ,

Еå= (E1Zэкв18+E2Zэкв2)/ (Zэкв18+Zэкв2) = (1.00×777+1.06×6.18)/(777+6.18) = 1.00 ,

Zå= (Zэкв2 × Zэкв18)/( Zэкв2 + Zэкв18) =(8.0×777)/(8.0+777)=7.92 ,

I*(3)К3= Еå/ Zå =1.00/7.92=0.12 ,

I(3)К3= I*(3)К3×Iб,нн= 0.12×37.7=4.70 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К3=1.414×1.6×4.70=10.6 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1 = Zэкв1 + Zэкв4 + Zэкв6 + (Zэкв2× Zэкв3)/(Zэкв2+Zэкв3 )=1 + 7.7 + 4.76 + 0.76=14.23,

Еå=(E1× Z18+E2×Zэкв1)/( Z18+ Zэкв1)=(1.00×777+1.06×14.23)/(777+14.23)=1.00 Zå=(Zэкв1× Zэкв18)/(Zэкв1 + Zэкв18) = (14.23×777)/(14.23+777)=13.97 ,

I*(3)К3= Еå/ Zå =1.00/13.97= 0,07

I(3)К3= I*(3)К3×Iб,нн= 0.07×37.7=2.7 [кА];

iуд = 2 ×Куд×I(3)К3=1.414×1.6×2.7 = 6.1 [кА] .

Точка К4:

Максимальный режим

Zэкв1 = Zэкв1+(Z2×Zэкв3)/(Zэкв2+Zэкв3) = 1+0.765=1.765 ,

Zэкв2 = (Z4×Z7)/(Z4+Z7) + Zэкв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615 ,

Zэкв3 = Z18 + (Z6 ×Z9)/(Z6+Z9)=777+(4.76 × 4.76)/(4.76+4.76)=779.38 ,

Zэкв4 = (Z2 ×Z3)/( Z2+Z3)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,

Еå = (E1Zэкв3 + E2Zэкв2)/ (Zэкв3 + Zэкв2) = (1.00×779.38 + 1.06×5.615)/(779.38 + 5.615) = 1.0

Zå= Zэкв5+ Zэкв4+ Z11 = -0.087+5.57+6.3=11.78 ,

I*(3)К4= Еå/ Zå =1.0/11.78=0.085 ,

I(3)К4= I*(3)К4×Iб,сн= 0.085×10.5=0.89 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К4=1.414×1.6×0.89 = 2.0 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1= Z1+( Z2 × Z3 )/( Z2 + Z3)+ Z4=1+0.765+7.7=9.47 ,

Zэкв2= Z18+ Z6 =777+4.76=781.76

Еå=(E2×Zэкв1 +E1Zэкв2 )/( Zэкв1+Zэкв2) =(1.06×9.47+1×781.76)/(9.47+781.76) =1.00

Zå=(Zэкв1×Zэкв2)/(Zэкв1+Zэкв2)+Z5+Z11=(9.47×781.76)/(947+781.76)+(-0.175)+6.3 = =15.48 ,

I*(3)К4= Еå/ Zå =1.00/15.48=0.065 ,

I(3)К4= I*(3)К4×Iб,сн= 0.065×10.5=0.68 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К4=1.414×1.6×0.68=1.53 [кА] .

Точка К5:

Максимальный режим

Zэкв1 = Z1+(Z2×Z3)/(Z2 + Z3)= 1+0.765=1.765 ,

Zэкв2= (Z4× Z7 )/( Z4 + Z7)+Zэкв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615 ,

Zэкв3= Z18+(Z6×Z9)/( Z4+ Z4)=777+(4.76×4.76)/(4.76+4.76)=779.38 ,

Zэкв4= (Zэкв2× Zэкв3)/( Zэкв2+ Zэкв3)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57 ,

Zэкв5=( Z5× Z8)/( Z5+ Z8)=[(-0.175)×(-0.175)]/[(-0.175)+(-0.175)]=-0.087 ,

Еå= 1.00 (см.максим.режим К4)

Zå= Zэкв4+ Zэкв5+ Zэкв13 =5.57+(-0.087)+4.35=9.83 ,

I*(3)К5= Еå/ Zå =1.00/9.83=0.102 ,

I(3)К5= I*(3)К5×Iб,сн= 0.102×10.5=1.07 [кА];

iуд= 2 ×Куд×I(3)К5=1.414×1.6×1.07=2.4 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1= Z1+(Z2 ×Z3)/( Z2+ Z3)=1.765 (см.максим.режим К5) ;

Zэкв2= Z4+ Z6+ Z18=7.7+4.76+777=789.46 ,

Zэкв3=( Zэкв1× Zэкв2)/( Zэкв1+ Zэкв2)=(1.765×789.46)/(1.765+789.46)=1.76 , Еå=(E1Zэкв2+E2Zэкв1)/( Zэкв2+Zэкв1) = (1.0×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.0 ,

Zå= Zэкв3+ Z7+Z8+Z13 =1.76+7.7+(-0.175)+4.35=13.63 ,

I*(3)К5= Еå/ Zå =1.0/13.63=0.073 ,

I(3)К5= I*(3)К5×Iб,сн= 0.073×10.5=0.77 [кА],

iуд= 2 ×Куд×I(3)К5=1.414×1.6×0.77=1.74 [кА].

Точка К6:

Максимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.максим.режим К5),

Zэкв2=[(Z4+Z6)×( Z7+Z9)]/( Z4+ Z6+ Z7+ Z9)+Zэкв1 = =[(7.7+4.76)×(7.7+4.76)]/(7.7+4.76+7.7+4.76)+1.765=8.0 ,

Еå= (E1Z18+E2Zэкв2)/( Z18+ Zэкв2)=(1.0×777+1.06×8.0)/(777+8.0) = 1.00 ,

Zå= Z15+(Zэкв2×Z18)/(Zэкв2+Z18)=5.8+7.92=13.72 ,

I*(3)К6= Еå/ Zå =1.00/13.72=0.073 ,

 I(3)К6= I*(3)К6×Iб,нн= 0.073×37.7=2.75 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К6=1.414×1.6×2.75=6.2 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.максим.режим К5) ,

Zэкв2= Z4+ Z6+ Zэкв1= 7.7+4.76+1.765=14.23 ,

Еå=(E1×Z18+E2Zэкв2 )/( Z18+ Zэкв2)=(1.00×777+1.06×14.23)/(777+14.23)=1.00,

Zå=Z16+(Zэкв2× Z18)/( Zэкв2 + Z19)=5.8+(14.23×777)/(14.23+777)=19.77 ,

I*(3)К6= Еå/ Zå = 1.00/19.77= 0.05 ,

I(3)К6= I*(3)К6×Iб,нн= 0.05×37.7=1.9 [кА],

iуд = Ö2 ×Куд×I(3)К6=1.414×1.6×1.9=4.3 [кА] .

Точка К7:

Максимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.максим.режим К5) ,

Zэкв2=8.0 (см.максим.режим К6) ,

Еå= 1.00 (см.максим.режим К6) ,

Zå= Z16+(Zэкв2× Z18)/( Zэкв2+ Z18 )=1.7+7.92=9.62 ,

I*(3)К7= Еå/ Zå = 1.00/9.62=0.1 ,

I(3)К7= I*(3)К7×Iб,нн= 0.1×37.7=3.92 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К7=1.414×1.6×3.92=3.92 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1= 1.765 (см максим.режим К5) ,

Zэкв2=14.23 (см.миним.режим К6) ,

Еå= 1.00 (см.миним.режим К6) ,

Zå=Z16+(Zэкв2×Z18)/(Zэкв2+Z18)=1.7+(14.23×777)/(14.23+777)=15.67 ,

I*(3)К7= Еå/ Zå = 1.00/15.67=0.064 ,

I(3)К7= I*(3)К7×Iб,нн= 0.064×37.7=2.4 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К7=1.414×1.6×2.4=5.44 [кА] .

Точка К8:

Максимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.максим.режим К5) ,

Zэкв2= 8.0 (см.максим.режим К6) ,

Еå= 1.00 (см.максим.режим К6) ,

Zå= 7.92+500=507.92 (см.максим.режим К7) ,

I*(3)К8= Еå/ Zå =1.00/507.92=0.002 ,

I(3)К8= I*(3)К8×Iб,нн= 0.002×37.7=0.07 [кА],

iуд = 2 ×Куд×I(3)К8=1.414×1.6×0.07=0.158 [кА] .

Минимальный режим

Zэкв1=1.765 (см.миним.режим К6) ,

Zэкв2 =14.23 (см.миним режим К6) ,

Е å= 1.00 (см.миним.режим К6) ,

Zå=500+13.97=513.97 (см.миним.режим К6),

I*(3)К8= Еå/ Zå = 1.00/ 513.97=0.002

I(3)К8= I*(3)К8×Iб,нн= 0.002×37.7=0.07 [кА] ,

iуд = 2 ×Куд×I(3)К8=1.414×1.6×0.07=0.158 [кА] .

Таблица 5.1

Результаты расчета токов короткого замыкания

6. ВЫБОР КОММУТАЦИОННОЙ , ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ И СБОРНЫХ ШИН

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и короткого замыкания (КЗ).

В длительном режиме надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и току.

В режиме перегрузки надежная работа аппаратов и других устройств электрических установок обеспечивается ограничением значения и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических установок за счет запаса мощности.

В режиме КЗ надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств условиям термической и электродинамической стойкости. Для выключателей, предохранителей и выключателей нагрузки добавляется условие выбора их по отключающей способности.

В проекте предусмотрена установка вакуумных выключателей серии ВВ/TEL в КРУН-10.

Выключатели вакуумные серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей с изолированной нетралью при нормальных и аварийных режимах рабрты в сетях переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением U=6-10 кВ.

Вакуумный выключатель (ВВ) - это коммутационный аппарат нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер(ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов(“магнитная защелка“).

Отличительная особенность конструкций ВВ/TEL по сравнению с традиционными коммутационными аппаратами в том, что соосность электромагнитного привода и ВДК в каждом полюсе ВВ, которые механически соеденены между собой общим валом.

Оригинальность конструкции ВВ/TEL позволила достичь следующих преймуществ по сравнению с другими коммутационными аппаратами:

-  высокий механический и коммутационный ресурс;

-  малые габариты и вес;

-  небольшое потребление энергии по цепям управления;

-  возможность управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;

-  простота встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых блокировок;

-  отсутствие необходимости ремонта в течении всего срока службы;

-  доступная цена.

Благодаря своим преймуществам BB/TEL широко применяется во вновь разрабатываемых (КРУ,КСО,КРН), а также для реконструкции ячеек КРУ, находящихся в эксплуатации и имеющих в своем составе на момент реконструкции выключатели других конструкций, которые устарели морально и физически.

Отделители заводского изготовления на стороне 110 кВ, в перемычке переделываются для работы “на включение”. Такая схема с автоматической перемычкой более предпочтительна, т.к. она обеспечивает надежное электроснабжение потребителей при повреждениях на линиях, которые возникают гораздо чаще, чем повреждение трансформаторов.

6.1 Выбор выключателей, разъединителей, отделителей и короткозамыкателей

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям

Выбор выключателей производится:

1)  по напряжению Uном ³Uсети,ном ,

2)  длительному току Iном ³Iраб,max,

3)  по отключающей способности.

Проверяется возможность отключения периодической составляющей тока короткого замыкания

 tа,t £ tа,норм = 2×bнорм×Iоткл норм (6.1)

допускается выполнение условия

 Ö2×(1+bнорм)Iоткл норм > tк,t = Ö 2 ×Iп,t+tа,t , (6.2)

где bнорм – нормативное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения;

 t - наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов:

 t=tз,мин+tсоб , (6.3)

где tз,мин =0.01 – минимальное время действия защиты ;

 tсоб – собственное время отключения выключателя .

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельному сквозному току короткого замыкания:

 I(3)кз £ Iпр,скв ; iпр,скв=iдин>iуд , (6.4)

где Iпр,скв – действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания;

 I(3)кз – начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу

 I2терм,норм ×tтерм,норм ³ Bк , (6.5)

где I2терм,норм – предельный ток термической стойкости;

tтерм,норм – нормативное время протекания предельного тока термической стойкости.

6.1.1 Выбор аппаратуры на стороне ВН

Тепловой импульс тока короткого замыкания определяется по формуле:

Bк= (I(3)к,max)2×(tоткл+Та) , (6.1.1)

где Та= 0.02 [c];

 tоткл – справочная величина

 tоткл= tр.з.осн+ tв.откл , (6.1.2)

где tр.з.осн – время действия основной релейной защиты;

tв.откл – полное время отключения выключателя.

Iвнраб,max= Sр / Ö 3 ×Uвн (6.1.3)

 Iвнраб,max= 11.6×103/1.732×110= 60.9 [A]

Выбор и обоснование разъединителей, отделителей и короткозамыкателей на стороне ВН приведены в таблице 6.1.

6.1.2 Выбор аппаратуры на стороне С

Iснраб,max= Sр / Ö3 ×Uсн = 9.3×103/1.732×35=154.0 [A]

Выбор и обоснование аппаратуры на стороне СН приведены в таблице 6.2

Выбор секционного выключателя и разъединителей на стороне СН:

(секционный выключатель марки С-35М уже был установлен в плане строительства первой очереди):

Iснраб,max= Sр / Ö 3 ×2×Uсн= 77 [A] (6.1.4)

Выключатель и разъединители выберем те же (см.таблицу 6.2)

Выбор аппаратуры на линиях СН:

Iснраб,max= Sр / Ö 3 ×4×Uсн= 9.3×103/4×1.732×35=38.5 [A].

Выключатели и разъединители возьмём такие же, что и в таблице 6.2.

6.1.3 Выбор аппаратуры на стороне НН

на вводе Iннраб,max= Sр /Ö 3 ×Uнн= 2000/1.732×10=115.5 [A].

В вводной ячейке монтируем вакуумный выключатель серии BB/TEL.

Выбор и обоснование приведены в таблице 6.3.

Выбор секционного выключателя :

Iннраб,max= Sр / Ö3 ×2×Uнн= 2000/2×1.732×10=57.7 [A] .

Выключатель возьмём такой же, что и в таблице 6.3.

Таблица 6.1

Выбор аппаратуры на стороне ВН (110 кВ )

Таблица 6.2

Выбор аппаратуры на стороне СН (35 кВ )

Таблица 6.3

Выбор аппаратуры на стороне НН (10 кВ )

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7