/
Text
Министерство образования Российской Федерации
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)
Электрическая часть станций и
подстанций
Методические указания к контрольным и курсовой работам
Новочеркасск 2002
УДК 621.311. t oo 1.2 (076.5)
Рецензент проф. В.К. Хлебников
Составители Тарамалы Л.З.. Шихкеримов-И.А.,
J алкин А.И., Тютин Л.В.
Электрическая часть станций и подстанций: Методические указания
к контрольным и курсовой работам. 2-е изд. перераб и доп./Юж -Рос. гос.
теки. ун-т. Новочеркасск; КОТТУ, 2002. 52с.
Содержат исходные к контрольным работам, методические указания
дся их выполнения и пример расчета.
Предназначены для студентов заочной формы обучения
специальностей 100100 - ‘"Электрические станции”, 100200. -
‘Автоматические управление электроэнергетическими системами”, 210400
- “Релейная защита”.
© Южно-Российский государственный
технический университет(НПИ). 2002
© Тарамалы Л.З., Шихкеримов И.А.,
Галкин А.И., Тютин А.В., 2002
з
В соответствии с учебным планом для специальностей 100100,
100200, 2’0400 ни курсу “Электрическая часть станций и подстанций”
студенты заочного факультета выполняют три контрольные работы,
которые со засованы между собой. Они выполняются по единому заданию
и представляют элементы единого проекта электрической части станнин.
Студент выполняет кошрольныс работы по электрической части
станции и курсовую работу по одному из вариантов, приведенных н
табл. 1, 2 Номер варианта соответствует последней цифре номера
зачетной книжки.
Контрольная работа № 1
ВЫБОР ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Контрольная работа должна включать-
• составление 2 - 3 вариантов скелетных схем проектируемой
э лектростанции, отличающихся способом соединения генераторов
с распределительными устройствами (РУ) и РУ между собой.
• выбор генераюров, силовых трансформаторов блоков,
трансформаторов связи и трансформаторов собственных нужд;
• выбор электрических схем распределительных устройств всех
напряжении;
• вычерчивание в однолинейном изображении электрической
схемы электростанции с указанием генераторов,
трансформаторов, выключателей, разьединителей.
Методические у казаиня
Славные схемы электрических соединений ГРЭС и ГЭС
выполняются по блочному принципу. При составлении вариантов
структурных схем присоединение блоков к РУ производят таким образом,
чтобы получить минимальную мощность 1рансформаторов связи.
При упаковке па ГРЭС или 1ЭС блоков разной мощности их
распределение по шинам с разным напряжением желательно произвести
так, чтобы юнераторы меньшей мощности были подключены к типам
меньшего напряжения. В схемах ГЭС возможно присоединение двух
генераторов к одному блочному трансформатору с расщепленными
обмотками или подключение двух генераторов на один блочный
трансформатор. Каждый генератор мощностью 300 МВт и выше
ж присоединяется через отдельный трансформатор на стороне повышенного
напряжения. Число блоков мощностью до 300 МВт включительно,
подключенных к одному РУ, должно быть четным.
1ж парк- анта Тил злекгоостнпии, количгепю единичных шрегнзов, мощность. МВ г Г ^L> cosp„ Количество школящих линий. мощность максимальная и минимальная, МВт. при напряжении. кВ СОь^? I полипа 1 Число часом ИСПО.1Ь- ЧОПЯНПЯ
НО 220 330 500
1 ГРЭС-8 к зоо 8.5 0,83 12-950/800 4 избыток 0.85 5000
1 I к_я 1 ГРЭС - 2 X500 4 х 300 9,2 0,85 10-800/750 2 избыток 0,83 45(nj
, 3 1 РЭС • 6 X 200 1 х 500 9,5 0,81 10-380,320 4-избыток 0.82 4250
1 ’ 1 1 РОС • 8 X 200 11 0.82 8-310/200 10-и«61ггок П.Ч4 —1 5500
5 1 6 ГРЭС 2x300 2 х 500 6,1 0,84 4-4.8(1/400 2-и,збыток 0.81 4700
ГРЭС 4x300 1 X $00 5.7 0,86 4-1050/950 2-изб ьток 0,83 4250
7 ГЭС 10x80 3,0 0,80 6-150/135 8 избыток 0,86 5000
8 1 ПС- 12x100 2.5 0.83 " 10-310/290 8-избыто^ 0.8 5150
L ’ ГРЭС 4x500 6,5 0.85 4-470/450 4-избыто К 0.86 5125
1 ” 11>ЭС - 2 X 500 1 X 1000 ЛО 0,80 3 850/790 2-избы гок 0.82 6000
Haipyma на одну линию в максимальном -режиме соответствует начальному значению галазона
приведенного в табл, 1 20 работы [1,с. 21|. ав аварзгйпом режиме - конечному значению диапазона.
* Таблица 2
Ка Система 1 Система 2
вари- анта Напря- жение, К0 Кояичеегво ЛИНИЙ СВЯЭл / длина линии связи, км Суммарная МОЩНОСТЬ, МВА Сопротив- ление системы,* «и Напря жспие, кН Количество линий связи /длина линии связи, км Суммарная мощность, МВ А Сопротив лен не системы, х*а/ /
1 220 2/105 4000 1,3 330 2/260 6000 1.2
2 220 2/150 5500 1.1 500 2/300 8000 1,1
3 )10 2/45 3200 0,95 330 2/250 5000 1,05
4 110 2/50 3)00 0,97 220 2/1)0 4500 0,95
5 220 2/90 4800 0,9 500 2/450 9000 1,0 U/1
6 330 2/230 4950 1.0 500 2/500 8500 1 15
7 но 2*75 2800 1,05 220 2/130 6000 0,85
8 но 2/55 3100 0,89 220 2/160 4000 0,9
9 220 2/210 4500 0,93 330 2/240 7000 0,97
10 330 2/250 4700 0,98 500 2/800 9500 1,0
Линии свячи: 110, 220 кВ - двухцсппые; 3.30, 500 кВ одноцепные
На электростанциях с блоками “генератор-трансформатор’’ питание
собственных нужд осущесгвляют от трансформаторов собственных нужд
(ТСН), которые подключают к токопроводу между генератором и
трансформатором блока. Их мощность определяют по значению
коэффициента собственных нужд кен , задаваемого в % от установленной
мощности. Номинальное напряжение на стороне высшего напряжения
согласуется с номинальным напряжением генератора, а низшее
напряжение принимается равным 6 кВ для 1 РЭС и крупных ГЭС и 0,4 кВ -
для I ЭС малой мощности.
На электростанции должны быть установлены резервные ТСН. Один
из них подключают к сборным тинам РУ среднего напряжения при
условии, что это РУ имеет связь с внешней сетью при остановке
генераторов станции, второй - к обмотке НН автотрансформатора связи
Число резервных ТСН принимают из расчета: один резервный ТСН при
одном или двух блоках; два резервных ТСН при трех-шести блоках; два
резервных ТСН, присоединенных к сети, и один - нс присоединенный к
сети, при семи и более блоках.
При наличии генераторных выключателей количество ГСП
определяется по рекомендациям учебника [2, с 460].
Намечается несколько вариантов структурных схем проектируемой
станции, для которых производи гея расчет перетоков мощности между РУ
в следующих режимах:
• минимальном (мощность потребителей минимальная при работе
всех блоков);
• максимальном (мощность потребителей максимальная при работе
всех блоков);
• аварийно-максимальном (отключен наиболее мощный блок на
РУ-CH при максимальной нагрузке потребителей);
• аварийно минимальном (отключен наиболее мощный блок на
РУ-СП при минимальной нагрузке потребителей).
К дальнейшему расчету принимают вариант с наименьшим
перетоком мощности между РУ
Во всех случаях, если это возможно, следует применять трехфазные
автотрансформаторы. Для связи между РУ высших напряжений
ус ганавливают, как правило, два трехфазных автотрансформатора.
При установке однофазных автотрансформаторов используют одну
т руппу однофазных автотрансформаторов и одна фаза находится в резерве
Параметры трансформаторов указаны в справочнике Г 1 ].
Для выбора схем коммутации РУ руководствуются нормами
технологического проектирования тепловых электростанций, нормами
технолотического проектирования понижающих подстанций с высшим
напряжением 35-750 кВ, нормами технологическою проектирования
гидроэлек грост анций.
Варианты схем коммутации РУ приведены в книге [2, с.402-443].
Контрольная работа № 2
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
ДЛЯ ВЫБОРА И ПРОВЕРКИ АППАРАТОВ
И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ
Для выбранной в контрольной работе № 1 схемы электрических
соединений составить расчетную схему и наметить расчетные точки КЗ
Произвести расчет токов трех , двух- и однофазного КЗ, необходимых для
выбора проводников и аппаратов в наиболее характерных присоединениях:
линиях, блоках, автотрансформаторах связи.
Методические указания
Расчетная схема электростанции включает: генераторы, блочные
трансформаторы и автотрансформаторы связи, системы и линии связи с
ними.
Для расчета токов трехфазного КЗ составляют схему замещения
прямой последовательности (СЗПП). Расчет выполняют в точках,
расположенных на шинах РУ высших напряжений и на выводах
генераторов разной мощности. Схемы преобразуют, пользуясь известными
формулами [2, с. 132-135], к виду, когда каждый источник подключен к
точке КЗ через одно сопротивление Расчет ведут в относительных
базисных единицах с приближенным учетом коэффициентов
трансформации и использованием расчетных кривых (см с 20-21)
Для расчета токов однофазного КЗ составляют схему замещения
нулевой последовательности (СЗНП) В СЗПП учитывают блочные
1рансформаторы и автотрансформаторы связи, для них X/ - Хд, где х/ -
сопротивление прямой последовательности, хд - сопротивление нулевой
последовательности, хсп = (1.5 -г- 3)ха - для системы, хдл = Зх/д - для
одноцепных линий связи с системами, хдл - 4 7х<л - для двухцепных
линий. СЗНП преобразуют с целью определения хС£ относительно точки
КЗ, затем составляют комплексную схему замещения и определяют ток
прямой последовательности однофазного КЗ Приближенно можно
принять ток однофазного КЗ в каждой ветви равным утроенному значению
тока прямой последовательности, определенному по комплексной схеме
замещения.
Для вычисления постоянной времени затухания апериодической
составляющей тока КЗ необходимо составить схему замещения для
активных сопротивлений, преобразовать ее так же, как и схему замещения
для индуктивных сопротивлений.
Результаты расчетов по всем видам КЗ сводят в таблицы,
приведенные в примере. Для контроля правильности вычислений в
обязательном порядке выполняется расчет токов КЗ на ЭВМ.
Кот рольная работа № 3
ВЫБОР АППАРА ГОВ И ПРОВОДНИКОВ
ПРОЕКТИРУЕМОЙ СТАНЦИИ
Для присоединения генераторов, трансформаторов и линий выбрать
выключатели, разъединители и проверить их по условиям КЗ. Выбрать
измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (TH) и проверить
по классу точности. Произвести выбор и проверку сечения сборных шин и
гокопроводов (жесткого - на генераторном напряжении, гибкого - на
стороне высшего напряжения).
Методические указания
Выключатели в РУ высшего напряжения могут быть воздушными,
элегазовами, масляными Если на электростанции есть РУ 110 кВ и 220 кВ,
то желательно применять масляные мапообъмпые и mhoi ообъемные
выключатели. В РУ 330 кВ и выше предпочтительно применение
воздушных выключателей. Для внутренних РУ допускается применение
выключателей не более двух типов, а для наружных - одного типа. Не
рекомендуется установка баковых масляных выключателей для
внутренних РУ
Выключатели проверяют на стойкость при КЗ. Расчетным видом КЗ
для проверки на отключающую способность является больший из токов
одно или трехфазного КЗ При проверке на термическую стойкость
необходимо учитывать наибольший тепловой импульс от грех или
двухфазного КЗ для цепей генераторного напряжения, для других цепей -
от трехфазного КЗ Электродинамическая стойкость проверяется по току
трехфазного КЗ Для проверки выключателей по токам КЗ необходимо
принимать расчетную точку в гаком месте, которое давало бы наибольшее
значение тока КЗ через этот аппарат
В открытых распределительных устройствах (ОРУ) 110 кВ и выше
применяются к установке разъединители опорного типа, а в ОРУ 330 кВ и
выше, кроме того, и подвесные разъединители. Они могут быть с одним
или двумя заземляющими ножами.
Условия выбора и проверки разъединителей такие же, как и для
выключателей, за исключением проверки на отключающую способность,
которая для разъединителей не выполняется.
При проверке ТТ и TH по классу точности необходимо привести
перечень подключенных приборов и схему их подключения к ТТ и TH.
Сборные шины РУ, ошиновки напряжением 110 кВ и выше
выполняются тем же проводом типа АС АСО, что и линии электропередач
Токопроводы от генераторов до блочных трансформаторов, если это
возможно, применяют комплектные, изготовляемые на заводах [1, с.39].
При их отсутствии в цепи генераторов устанавливают жесткие шины
коробчатого сечения или пакет шин прямоугольного сечения [1, с.39].
Выбор сечения сборных шин производят по току наиболее
натруженного участка системы шин. Для определения этого тока
необходимо распределить по длине шин все присоединения таким
образом, чтобы их расположение давало наименьшие перетоки мощности
по системе шин При выборе сечения шин для РУ с двойной системой шин
необходимо условно оставлять в расчете только одну систему шип. При
расчете перетоков мощности в схеме “двойная система шип с обходной”
каждое присоединение на основной линии системы шин имеет свою точку,
а в схеме “3/2” - каждая пара присоединений подключена на одну точку
системы шин.
Выбор сечения ошиновки выполняется но экономической плотности
тока и току наиболее мошного присоединения
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАЬОТ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Сведения о проектируемой ГРЭС:
I Суммарная мощность Р „ - 3000 тыс кВт с предполагаемой
установкой агрегатов 6x500 МВт
2 . Максимальная нагрузка собственных нужд (в % от установленной
мощности) ксн =6,0 % .
3 Коэффициент мощности максимальной на!рузки CI I сокф>с,( = 0,8.5
Снедения о потребителях приведены в табл. 3
1аблица 3
Наименование параметра На напряжении
среднем высшем
Номинальное напряжение сети, кВ 220 500
Максимальная суммарная нагрузка, тыс кВт 1000 Избыток
Минимальная суммарная нагрузка, тыс. кВт 800 Избыток
Коэффициент мощности нагрузки 0,9 , -
Число всех отходящих линий цепей ЛЭП па дайнам напряжении, включая связи с системой (плюс резервных ячеек па развитие ЭС) 7 4
Мощность нагрузки наиболее на,ружейной ЛЭП, тыс. кВт. а) в нормальный максимум б) при использовании резервной способности ЛЭП в предельном аварийном дтятс.тьном режиме 180 200 700 . 900
Число часов использования максимальной нагрузки в г°а гтах •4 6000 6000
Сведения о связи с энергосистемами приведены в табл. 4
____________________________________________________Таблица 4
Наименование параметра Система I Система II
Синхронная мощность системы, гыс кВ А 2000 4000
Реактивное сопротивление системы в базе синхронной мощности, отн ед. 0,5 1,о
Напряжение линий связи с системой, кВ 220 500
Число линий связи с системой цепь 2 2
Длина каждой цепи линий связи с системой, км 90 500
I. ВЫБОР ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1 Выбор генераторов, распределение их по напряжениям
В соответствии с заданием принимаем к установке 6 генераторов
типа ТГВ 500-2УЗ Их основные характеристики [1, с 76]:
п = 3000 об / мин; Рй нам = 500 МВт; 5’с ипи = 588 МВ А,
П1ЛМ w км/м
cos^ = 0,85; UHOM = 20 кВ- IHOM = 17 кА,
x’d =0,243- = 0,468.
Распределение генераторов по напряжениям производим таким
образом, чтобы получить минимальную мощность трансформа торов связи.
Целесообразным может оказаться один из вариантов структурных схем
ГРЭС, приведенных на рис. 1,2.
Рнс 1 Структурная схема ГРЭС (1-й вариант)
Рис.2 Структурная схема ГРЭС (2- й вариант)
1 2 Расчет перетоков мощности через трансформаторы связи
Расчет перетоков мощности через трансформаторы связи проводят
для всех предложенных вариантов распределения генераторов по
напряжениям. Последовательность расчета перетоков мощности
поясняется на примере структурной схемы ГРЭС (рис 1).
Полная мощность генератора. МВ А,
Sc = рс + jQc = pg + Jpg ‘g?G = 500 + J 500 0.62 - 500+j310,
где tg<pc = 0,62, t.k cos^>c = 0,85.
Расход мощности, MB А, на собственные нужды блока
SCH-^HpG + J^pctg<PCH= ^500+j-6-500-0,62 = 30+j 18,6 ,
• де ксн ~6°/o, cos<pcw = 0,85, ксн и cosc^,, являются исходными данными
Максимальная суммарная мощность потребителей, МВА, на
среднем напряжении
= p„™ +jp„mSg<PH = 1000 +jlOOOO,484-1000+j484 ,
где tg<pH = 0,484, т.к. cos^„ = 0,9 (табл.З).
Генерируемая мощность на шинах РУ СП, МВ А,
S' = 2(8 с -81Н) = 2(500 + J310-30- jl8,6) = 940 т j582,8 .
Переток мощности, МВ А, в нормально-максимальном режиме
между шинами 220 кВ и 500 кВ
Smp =S’-S^X =940 + J582.8-1000- j484 = -60 + j98,8,
snep = 4(.-60)2+(98,8)2 =115,6 .
Аналогичный расчет проводят для минимального режима, а также
при аварийном отключении генератора № 1 в максимальном и
минимальном режимах.
Результаты расчета приведены в табл.5.
Таблица 5
— Режим S„e₽, МВ А, для варианта
1 2
Нормально-максимальный 115,6 566
Нормально минимальный 240,5 780,6
Аварийно-максимальный 562,6 115,6
Аварийно-минимальный 343,6 24 5
Вывод: па основании сравнения вариантов структурной схемы ГРЭС
по значениям наибольшего перетока мощности через трансформаторы
связи наиболее экономичным, с точки зрения стоимости трансформаторов
связи, является вариант 1 (рис.1), поэтому принимаем его к дальнейшему
расчету.
7.5. Выбор силовых трансформаторов
Мощность двухобмоточных трансформаторов, работающих в блоках с
генераторами, определяется по формуле
^ном $G ном ~ ном ,
для проектируемой ГРЭС 5<7н(>м -588 МВ А.
Мощность трансформаторов связи рассчитывается по следующим
формулам-
1) SH(>M > 0.7Snep - если связь между РУ осуществляется двумя
трехфазными автотрансформа торами;
2) SHOM > Snep ma* 1'3 - если связь между РУ осуществляется группой из
ipex однофазных автотрансформаторов;
О 7S
л\ с ~ ’ пер max ,
3) 5„ow>-——у-----если связь между РУ осуществляв ся двумя
группами из трех однофазных автотрансформаторов.
Мощность рабочего трансформатора собственных нужд
С _ КСН С
^НОМ КС >
где кс — коэффициент спроса; ксн - коэффициент максимальной нагрузки
собственных нужд в % от установленной мощности (дается в задании), для
ГРЭС кс - 0.85 : 0,9 .
Мощность резервного трансформатора на ступень выше, чем
мощность наибольшего из рабочих трансформаторов собственных нужд,
т.к. он должен обеспечивать замену рабочего ТСН одною блока и
одновременный пуск или останов другого блока.
Параметры выбранных трансформаторов [ 1, с. 113]:
а) блочный трансформатор ТЦ 630000/220, напряжения 242/20 кВ
Рх - 380 кВт; Рк = 1200 кВт; UK = 12,5 % ;
б) блочный трансформатор ТЦ-630000/500, напряжения 525/20 кВ;
Рл = 470 кВт; Рк = 1210 кВт ; UK = 14 % ,
в) автотрансформатор связи АОДЦТИ-267000/500/220 , напряжения
500/Л/230/Л/10,5+20 кВ; =125x5»?; Рк=470кВт; = 11,5 %;
37%; UKCH -23%; устанавливаем одну трехфазную группу из
однофазных ав1отрансформаторов и один дополнительный
автотрансформатор в качестве резервной фазы;
г) рабочий трансформатор собственных нужд блоков ТРДНС-40000/20,
напряжения 20/6,3 - 6,3 кВ; Рх =36 кВт, Рк = \70 кВт ;Uк13н =12,7 %;
UKHH = 40 %;
д) резервный трансформатор собственных нужд-
- подключенный к РУ СП, ТРДПС-63000/220, напряжения 230/6,3 6,3
кВ; Рх = 70 кВт; Рк = 265 кВт; UkHH =12,5 %;
- подключенный к обмотке 1111 автотрансформатора связи 1РДНС
63000/220, напряжения 220/6,3-6,3 кВ; Рх =50 кВт; Рк=250 кВт;
ИкВИ^12,7 %; UKHH -40%.
14 Выбор схем коммутации РУ
Согласно учебникам [2, с.415-420; 3, с.365-377] для РУ 220 кВ
принимаем схему с двумя рабочими (Л1, А2) и обходной (Л0) системами
шин, а д я РУ 500 кВ - схему с двумя системами шин (АЗ, А4) и четырьмя
выключателями па три присоединения (рис.З).
2.РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (ТКЗ)
Для выбора и проверки электрических аппаратов и токоведущих
частей станции необходимо знать величины ТКЗ. С этой целью па основе
схемы рис.З и задания составим СЗПП, рис.4 Па СЗПП пс приведены
сопротивления T7-TI4, т.к. не учитывается подпитка от электродвигателей
собственных пужд.
11а рис.4 у каждого элемента в виде дроби приведены: в числителе -
значения индуктивных сопротивлений С31П1, в знаменателе активных
Для расчета ТКЗ в относительных единицах с приближенным
приведением [4] зададимся следующими параметрами:
S6 = 1000 MB-А; ие/ = 230 кВ; U62 - 515 кВ; U63 - U64 = 20 кВ
A wi
22 h 7 Г «Г1 Ь984 Н 0,198 [ । fe) 0,198 1 0,0668 у 0,003 0,003 Т ю! 14,1 0Л13 П 0,413 Г 0,0028 У 0,0028 С1Ф G2^ gi G2(T) C1Q 23 24 29 Ml h 0,611 rS 0,6 ГП @ 0,0058 у 0,0058^1 0,0068I^J //X \ i 3 \ \ 21 rl L~J^22 Ь «,222 |j 0,222 f] 0^222 Ь 0,303 | 1 0,003 ] 0,003 0,003 T 0,003 0,0055 1 151 1б1 17± 18 1 0,413 H 0,413 H 0,413 II 0,413 П 0,0028 T 0,0028 T 0,0028 T 0,0028 T ) ф ф 0 t - G34-7 04^ 05^ G6V> Рис.4 ДФ l® .“Ф .“© 1® X'' 25 / 26 1 / 27 / 28 / 30 x,32 0,635 11 / 0,635 H / 0,635 pl / 0,635 P| / 0,533 Г ' 01<g 0,00581J / 0,0058 U / 0,0058 J / 0,0058L / 0,025 U ! 0,0022 1 / I / — । 1 / . 1/ . —Г~П - 1 33* 34 35 3f> t t t f
Рис. 5
Вычислим
I6! - ~б - = - 2.51 кА, Тб2 = 1,12 кА, Т63 = 1б4 - 28,87 кА.
43U6I 43-230
2.1. Расчет параметров элементов схемы замещения
Схема замещения ГРЭС включай следующие элементы;
0,5-1000 Л,с
- систему х, = х ,И — ------------------ 0,25;
' 5ЯС/ 2000
г, _ х \ - I = 0,25/25 0,01 (- - прил.1 -3);
/ \,r J г
х2 ~
1-1000
4000
0,25;
г2 =0,25/50 = 0,005;
- линию связи с системами
х3=х4 = хпог -l-S6 ju26l = 0,41 90- 1000/2302 = 0,698 ;
(хпог - [1, с.432-433])
/ГагЛ 0,698 ,
г3~г4=х3\ -- = 0,116;
/ \г) 6
х5=х6- 0,3 500 ЮОО/5152 = 0,566;
г5^гб= 0,566/14 = 0,04 ;
трансформаторы блоков
£7,.% S6
x7=xs=—K- °
4 100 S„
12,5 1000
100 ' 630
= 0,198,
PK-S6 1200-1000
r7 ~ r8 ~ —-----7 — ---—7 — 0,003
1000-S2 1000-6302
14 1000
xt> =xi0 =xll =XI2 =--------
u ” 12 100 630
1210-1000
r9 - rlt) = rn = rl2 =------- :
1000-630
= 0,222;
= 0,003;
- генераторы
xn ~xi4 ~xi5 ~ xt6 ~xi7 ~xi8 ~xd „6 =0,243- ~0,413;
Joo
r 3 ~r!4 - r15 - rI6 - rI7 - rJ8 -
X^C
314
__0,413
314-0,468
= 0,0028;
- группы из трех однофазных автотрансформаторов связи
х S6 _ 0,5(UkBC % + УкСи % - УкВН %)
19 100 SH 100 n-SH
,M(lW±23-37) J0W_ -О.И56.0;
IOO 3-267
r„ . o,4-&: St- . 0,4 - fit™ . 0.00008;
1000-n-St 1000-3 2672
= 0,5(UKtiH % 4 UkBC % - %) S6 =
100 n-SH
P S
r = 0,6----a.—= 0'0013
1000-n-St
0,5(UkBH% + UkCIJ % ~^с%)
100
c
—£_ = 0,303;
n Sh
где
lt=0,4
1000-n a2St
0,0055,
a = SjSN - относительная мощность обмотки
низшего
напряжения (если а неизвестна, принять ее равной 0,4);
- резервные трансформаторы собственных нужд
Х22^&^ = ^1000 =
22 100 S„ 100 63
г - ‘^с
22 1000 St
265-1000
1000-632
= 0,0668.
2.2 Расчет трехфазного КЗ е точке К1
По рис.4, отбросив элементы, не обтекаемые током короткого
замыкания, составляем схему (рис.5), для которой определим значения
сопротивлений.
х23 = х7 + х13 = 0,198 ч 0,413 = 0,611; r23 =r7= г13 = 0,003 4 0,0028 = 0,0058;
хи ~ хг + х!4 ~ 0,611; г24 =г8+ г!4 = 0,0058;
х25 -••=х28 ~ х9 + х15 - 0,635; r2f = = r2g = r9 +rt'5 = 0,0058;
X2S> ~хзНx4 +xi =0,6; r29 = r}Hr4 +rt =0,0068;
хзо /1 x6 + x2 = 0,533; r30 = r5 // r6 +r2 = 0,025;
x3i ~xi9 4 x20 =0 + 0,159 = 0,159; r3t =rt9 =r20 =0,0022.
Преобразовав многолучевую звезду (рис.5) в многоугольник,
получим схему, представленную на рис. 6.
Рис.6
Значения сопротивлений вел вей радиальной схемы (рис. 6)
следующие:
( 1
х32 _ х25 'х31 ' ~
1*25
1 I
---------
х2б *27
/ / 1
----4 + — *25'к/-
х28-х30-Х31)
= 0,635-2,3 = 1.46;
х33 ~х34 ~ х35 ~ х32 — ^>46',
хзб - *зо' Ki ~ 0,533 2,3 = 1,226
1111
г32 ’ Г25'ГЗГ ---3— +----+----
V25 г2б г27 г28
I 1
- + — Г Г25 'к2~
г30 Г31 )
-0,0058-2,605 = 0,015-
гзз = гз< ~ гзз - гз ~ 0,015;
г?в - гзо к2 ~ 0,025 2,605 = 0,065.
Поскольку определен состав ветвей и для каждой из них найдены
индуктивное х,6 и активное г»6 сопротивления, можно приступить к
заполнению левой части табл. 6 (такая таблица составляется для каждой
расчетной точки КЗ и каждого вида КЗ), используя формулы:
0,01
Kyi- 1 + е Т'“ ; iyi=j2-Kyi-l” ,
где i номер ветви; 1’ сверхпереходный ток КЗ ветви; л; расч расчетное
сопротивление ветви; S,hL - сумма номинальных мощностей всех
генераторов ветви; Tai - постоянная времени ветви; xyi - ударный
коэффициент (можно определить по i рафику книги [2. с. 147]); iyi
ударный ток КЗ ветви.
Примем к установке в цепи линии W1 выключатель типа ВВД-220Б-
40/2000ХЛ1, у которого собственное время отключения Zt.e=0,06c, а
полное время отключения = 0,08 с и приступим ко второму .этапу
расчета токов КЗ.
На втором этапе расчета заполняем правую половину табл.6,
определяя следующие величины:
- момст времени расхождения кон гак гов выключателя
* ’рз m>n се •
где 1рзтт минимальное время действия РЗ, принятое равным 0,01 с,
максимальное время существования КЗ
^отк» ~ 1рз аах + ^ов ’
где Ipjtmx ~ максимальное время действия РЗ (прил.4),
- коэффициент затухания апериодической составляющей тока КЗ
t
- апериодическую составляющую тока КЗ в момент т
- периодическую составляющую тока КЗ
Ло -у,Д >
где у(| коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ
1-й ветви, определяемый по типовым кривым (рис 7).
2.3. Расчет однофазного КЗ в точке К1
Этот расчет выполняется при условии хй^5л/Е , т.к. ток
однофазного КЗ в этом случае больше грехфазного и является расчетным
при проверке выключателей на коммутационную способность Здесь хУ1 и
хоъ - эквивалентные сопротивления прямой и пулевой последователь-
ности, полученные путем преобразования соответствующих схем
замещения по отношению к точке КЗ
По рис.З с учетом возможных путей циркуляции токов нулевой
последовательности составим СЗНП рис 8
Расчет параметров СЗНП
Сопротивления в основном такие же, как и на рис 4. Исключение
составляе! сопротивление линий и систем:
х.Ол = Зх», для одноцепных ЛЭП с заземленным тросом
х.Ол = 4,7х.л для двухцепных ЛЭП с заземленным тросом;
Чл=(^т0,15)-А-;
и U;
x,Ol = (1,5 + 3)х»с , если в исходных данных нет сведений об
индуктивных сопротивлениях нулевой последовательности систем.
Для рассматриваемого примера указанные сопротивления равны-
х0/ = Зх, 3 - 0,25 = 0,75, х02 = 1,5 х2 = 1,5 0,25 = 0,375-
аIl 1 4,7-0,698
хоз = 4Дхз II х< ) = —~ = 1,64',
Таблица 6
Точка KJ, трехфазное КЗ. U6 = 230 кВ, 1Й 2,51 кА, г - 0,07 с, 0,18 с
Ветвь Л. МВА Х-6 I" кА храеч ... Та С КУ ‘у кА - - ЛГ кА 1 /г 6,Г кА /омм Л омы> кА
х л расч
G1 588 0,611 4,11 0,359 0,0058 0,335 1,97 11,41 0,81 4.694 2,785 0,925 3,8 0,865 3,56
G1 588 0,611 4,11 0,359 0,0058 0,335 1,97 11,41 0,81 4,694 2,785 0,925 3.8 0,865 3,56
С1 2000 0,6 4,18 1,2 0,068 0,028 1,699 10,01 0,08 0,47 0,83 0,995 4,16 0.985 4,12
G3 588 1,46 1,72 0,858 0,015 0,31 1,97 4,78 0,798 1,935 1,165 0,99 1,7 0,98 1,677
G4 588 1,46 1,72 0,858 0,015 0,31 1,97 4,78 0,798 1.935 1,165 0,99 1,7 0,925 1,677
G5 588 1,46 1,72 0,858 0,015 0,31 1,97 4.78 0.798 1,935 1,165 0,99 1,7 0,98 1,677
G6 588 1,46 1,72 0,858 0,015 0,31 1.97 4.78 0,798 1,935 1,165 0,99 1,7 0,98 1,677
С2 4000 1,226 2,05 4,904 0,065 0,06 1,85 5,34 0,31 0,896 0,204 1 2,05 0,98 2,04
S 21,33 57,29 18,494 20,6 0,995 19,99
r03 = (гпог + 0,15)— = (0,068 + 0,15)—• = 0,185 ,
п U26 2 2302
где гяо, выбирается -~.6 и xntv-0,41 для ЛЭП 220 кВ,
хоз - 4,7{х5 || хб) = 4,7-0,566 /2 = 1,33 ;
г04 = (0,0214 + 0,15)~-1-^ = 0,16 .
2 5152
Сопротивления нулевой последовательности остальных элеменюв примем
равными сопротивлениям прямой последовательности.
Алгоритм преобразований СЗНП следующий:
*<>ГК1 = { [(*02 4 *04 II *07 II *08 I *09 II *010 + *012^ II *013 + *011} И
Н[(*01 + *оз)II *014 11*05 II*06] = 0,052;
r0EKl = { _(r02 + r04 ) I! г07 II r08 II r09 I г010 + r0121II 4)13 + r011) II
I (г01 +г0з) II г014 1*05 II г0б] = 0,0009
Сворачиваем СЗПП (рис.6).
*23 *24 *29 *32 *33 *34 *35 *36 )
rIY.K ! ~ Ч\ --4-----4-----+------1---4-----4------1----I = 0-001 б .
/ V23 *24 г29 г32 г33 г34 г35 г3б )
Так как x0ZKl = 0,052 <xliKI = 0,118 , то требуется произвести
расчет токов однофазного короткого замыкания. Для этого составим
комплексную схему замещения (КСЗ), рис 9, путем добавления хй(гл) к
соответствующей результирующей СЗПП, полученной при расчете токов
грехфазного КЗ.
*д = *37 + *за = *2£к / + *оек / = 0,118 + 0,052 = 0,17 ,
т.к. x2t/e, принято равным ;
Гд ~Г37 +гз« ~r2ZKi +r0£Ki -0,0016 +0,0009 = 0,0025 ,
т.к. г2тК! принято равным rI1KI .
Сворачивая схему, представленную на рис.9, к точке Ki, получим
радиальную схему, совпадающую по конфигурации с рис,6 .
Рис 9
Значения сопротивлений ветвей радиальной схемы следующие:
111111111
- ветви G1 хз9 “ Л23 'хл ’ +-h—- +— + — + — + — + — +—
\Х23 х24 *29 *32 Х33 х34 Х35 XJ6 ХА
г39 ~ г23 Г4 '
= х23 К| 0,611 -2,44 = 1,49 ;
111111111
—+-ь—+—+- ч— >— +—+ —
Г21 г24 Г2Ч г32 г33 г34 r35 Г36 G
= г23 к2 = 0,0058 2,6 = 0,015
ветви G2
- ветви 01
- ветви G3
- ветви G4
- ветви G5
- ветви G6
- ветви С2
х40 = Х24 К1 249,
X4I = х29 “ 1 464 j
х42~х32 к1=2,56,
х43 ~ хзз' = 3,56;
х44=х34 */ = 3,56;
Х45 ~ х35 к! - 2,56 ;
Х46=Х36 К1 =2,99,
г40 = г24'к2'-0,015;
Г41 = г29 ‘к2 = 0,177
г42 = г32 ' х2 ~ 0,039;
г43 ~гзз'к2 = 0,039;
г44 =г34к2 = 0,039;
г45 = гзз к2 =0,039;
Г46 = Г36 к2 = 0,169
Далее вычисляем
[01 J_6i_ . I’= 21^0 ¥ 1^0. j v ,r(O.
лг > 1 ~XIi *‘o • ‘«HUy-Yt, ln >
xi-0
$ ..
I Г x -x ,л - T - '*б
‘пи Г и ‘i > х1расч xi*6 с » ‘ai ~ . >
s6 214г,.,б
Г - Х1^к1 4 X2EKI +x0tKI __ 2xIZKI + X0ZKI _
4 \rrtXl + r2tK! +r0LKI +) 214 r/ZKf + rorKI)
0,01 0,01
Ky = I + e T" = 1 + e °'224 »1,956;
Uoki = хоы = 8,743 0,052 « 0,455;
20CI = f0C2 = ^okiIxO5 = 0,455/0,198 « 2,3,
loci =UokiKxoi +хозУ~ 0,455/2,89 » 0,2;
2on = Uqki Ixoi3 ~ 0,455/0,303 ® 1,5;
Z0/4 = U0K / lx0l4 = 0,455/1,984 0,2,
^012 — O'oК//{f(x02 + x04 )l! x07 II x0S II x09 II xO/ol+ x0l2105 2,136 ;
^0 = 2012 l(x02 4 x04 ) II x07 II x0S II x09 II x0l0 ] ® 0,115 \
2ос,з - 2qc4 - 2осз ~ 2ogo - 210) xo7 ~ 0>52;
2qC2 = 20i2 - 41oc3 = 2,136 - 2,08 ® 0,056 .
Результаты расчета представлены в левой части табл.7. Правую часть
таблицы заполняем аналогично правой части табл.6
Таблица 7
Ветвь 1 Точка К1 однофазное КЗ, U6 ~ 230 кВ 1g = 2 51 кА
S„. МВА *'6 Л(0- кА Храсч Г>6 таъ с кА I", кА кА
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
G1 588 1,49 1,685 0,876 0,015 0,224 2,3 5,67 1 956 15,683
G2 588 1,49 1,685 0,876 0,015 0,224 2,3 5,67 1,956 15,683
С1 2000 1,464 1,714 2,928 0,177 0,224 0,2 3,63 1,956 10,04
G3 588 3,56 0,705 2,093 0,039 0,224 0,52 1,93 1,956 5,338
G4 588 3,56 0,705 2,093 0,039 0,224 0,52 1,93 1,956 5,338
G5 588 3,56 0,705 2,093 0,039 0,224 0,52 1,93 1,956 5,338
G6 588 3 56 0,705 2,093 0,039 0,224 0,52 1,93 1,956 5,338
С2 4000 2,99 0,839 11,96 0,169 0,224 0,056 1, 34 1,956 4,796
8,743
Н !=. 26,23 _ ... ——
П одолжение табл.7
г- 0,07с 0,1В с
Ветвь г 4Г • кА 1 % расч 7, Zur О кЛ /0) 'л rill) кА Уоткч г(11 л. откл./(1) кА Д.отксА । кА
12 13 14 15 16 17 18 19 20
G1 0,732 5,85 1,14 0,99 5,6133 1,668 0,985 1,64 5,53
G2 0,732 5,85 1,14 0,99 5,6133 1,668 0,985 1,64 5.53
С1 0,732 3,75 0,34 1 3,63 1,714 0,995 1,7 3,61
G3 0,732 1,99 0,48 1 1,93 0,705 0,99 0,7 1,91
G4 0,732 1,99 0,48 1 1,93 0,705 0,99 0,7 1,91
G5 0,732 1,99 0,48 1 1,93 0,705 0,99 0,7 1,91
G6 0,732 1,99 0,48 1 1,93 0,705 0,99 0,7 1,91
С2 0,732 1,79 0,024 1 1,734 0,839 1 0,839 1.734
£/<'> 8,709 8,619
25,2 24,31 26,127 ... 25,857 24,04
2.4 Расчет трехфазного КЗ в точке К2
Используя рис.6, получим схему, представленную на рис. 10 .
Преобразуем многолучевую звезду в многоугольник и определим
значения сопротивлений;
( 1 1 1 1 / 1 1 Г
XG2 ” -^37 ~ х 24 ' х7 I-Р- I - Ь------Ь--"Р-----Г -------=
кх24 х29 х32 х33 х34 х33 х36 Х7 >
~х24 -к, -0,611-2,358 = 1,44',
( 1 111 I I 1 1Л
ГС2 ~ г37 - г24 ' Г71-+---1----1---4------1---+--
\Х24 х29 Г32 Г33 Г34 Г33 ГЗС Г7)
= г24 к4 = 0,0058 • 2,4 = 0,0139;
ХС1 ~ х38 ~ х29 ' к3 ~ i"ci ~ г38 = г29'к4 ~ 0,1 03 >
ХСЗ = х39 ~ ХС4 = х40 ~ ХС5 = Х41 = ХС6 ~ х42 = х32 ' к3 ~ $’^4 >
rG3 ~ r39 = rG4 ~ r40 ~ rG5 ~ r1l ~ rG6 ~ г42 ~ г32. ' к4 = 0,036 ;
ХС2 ~х43 =Х36 -К3 = 2,89; гС2=г43 =гзб к4 =0,156.
Таким образом, получим радиальную схему (рис. II . Далее
заполним таблицу расчета токов КЗ. Расчет приведен для следующих
моментов времени:
т= 0,07 с (в соответствии с характерце!иками принятого к установке
выключателя);
hm- 0,2 с (определяется по типовым кривым тХЧхрас>о1) Рие ;
iomxt ~4с (принято согласно правилам [5]).
Результаты расчета приведены в табл 8
2.5 . Расчет двухфазного КЗ в точке К2
Это, расчет выполняют для точек КЗ, расположенных на
генераторном напряжении электростанций.
Цель расчета (согласно правилам [5]) - определение теплового
импульса при двухфазном КЗ, т.к. он может оказаться большим, чем
при грехфазном КЗ.
Исходной для расчета двухфазного КЗ является таблица расчета
трехфазного КЗ в точке К2 (табл.8).
Порядок заполнения таблицы расчета двухфазного КЗ сле^ющий:
1) в столбцах и Та записывают соответствующие значения SHI и
Tat (значения SN и Га для каждой ветви), взятые из таблицы расчета
трехфазпого КЗ в этой точке, х.6 и храсч - удвоенные значения х,»6 и
х,расч, взятые из той же таблицы;
0,413 Н
0,0028
NJ
ОО
Рис 10
Рис 11
Таблица 8
Точка К2, трехфазное КЗ, Ь’6 = 20 кВ /6 = 28,87 кА. г = 0,07 с, 10„„ = 4с
Ветвь МВА Г кА лрасч r-s Та, С •<Су 4. кА Л, iat > кА 1 П кА Тоткв ^п.гткл! КА
х расч
G1 588 0,413 (69,9 0,243 0,0028 0,47 1.98 195,15 0,86 84,76 4 115 0,87 60,8 0,685 47,88
G2 588 1,44 20,04 0,847 0,0139 0,33 1,97 55,8 0,81 22,89 1,18 0,982 19,68 1,085 21,74
С1 2000 1,42 20,33 2,84 0,163 0,028 1,7 48,87 0,08 2,29 0,35 1 20,33 1 20,33
G3 588 3,44 8,4 2,022 0,036 0,27 1,96 23,28 0,77 9,12 0,49 1 8,4 1 8,4
G4 588 3,44 8,4 2,022 0,036 0,27 1,96 23,28 0,77 9,12 0,49 1 8,4 1 84
G5 588 3,44 8,4 2,022 0,036 0,27 1,96 23,28 0,77 9.12 0,49 1 8,4 1 8,4
G6 588 3,44 8,4 2,022 0,036 0,27 1,96 23,28 0,77 9,12 0.49 1 8,4 1 8,4
С2 4000 2,89 10,0 11,56 0,156 0,059 1,84 26,01 0,305 4,3 0,086 1 10,0 1 10,0
S 153,87 418,95 150,72 144,4 133,55
Таблица 9
Точка К2 двухфазное КЗ Ue = 20 кВ, 16 28,87 кА, т= 0,07 с, ~4с
Ветвь МВ-А *•6 Г, кА Храсч Г'6 Та С КУ ‘у кА Л, hzt . кА 1 х расч /г Дг . кА Уоткп AlCvnKJi КА
G1 588 0,826 34,95 0,486 - 0,47 - - - - 2,0575 0,95 33,2 1,034 36,14
G2 588 2,88 10.02 1,694 - 0,33 - - - - 0,59 0,995 9,97 1,09 10,92
С1 2000 2,84 10,165 5,68 - 0,028 - - - 0,175 1 10,165 1 10,165
G3 588 6,88 4,2 4 044 - 0,27 - - - - 0,245 1 4,2 1 4,2
G4 588 6,88 4,2 4,044 - 0,27 - - - - 0,245 1 4,2 1 4,2
G5 588 6,88 4,2 4,044 0,27 - — - 0,245 1 4,2 1 4,2
G6 588 6,88 4,2 4,044 - 0,27 - - - 0,245 1 4,2 1 4,2
С2 4000 5,78 5,0 23,12 0,059 - - - 0,043 1 5,0 1 5,0
76,935 75,135 79,025
Ь/ 133,1 — 130,134 136,87
2) определяют.
- сверхпереходные токи прямой последовательности по ветвям
^(2) (^2) = /6/^);
- токи прямой последовательности по ветвям в соответствующие
моменты времени Inu (lnn;
- суммарные значения токов, заполнив строку У ;
периодические составляющие тока двухфазного КЗ в разные
моменты времени (У 7 = 431;];
3) в столбцах г*б, ку, iy, и iaT проставляют прочерки.
В соответствии с изложенным заполняют таблиц}' расчета
двухфазного КЗ в точке К2 (габл.9).
3. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Выбор электрических аппаратов необходимо производить в цепи
всех присоединений. Выбор рассмотрим на примере аппаратов,
установленных в цепи линии W1 (выключателя Q2, разъединителя SQ2,
трансформатора тока ТЛ1), а также измерительного трансформатора (TH)
TV1, подключенного к сборным шинам 220 кВ (рис 3) .
3 1 Выбор выключателя
Выбор выключателя производят:
- по номинальному напряжению
Uhq ~ ~ 220 кВ ;
по номинальному току
раб фарс. ’
р
j __ пред. авар.
1 раб.фарс№1 ~ С _ —
хЗ и ОРУ
200
х/З-220-0,9
= 0,584 кА.
Здесь Рпред авар - 200 МВт - активная мощность в цепи линии W1 в
предельно аварийном режиме (табл.3, п.6, б), a cos$>w - коэффициент
мощности нагрузки на шинах 220 кВ. Учитывая, чго на проецируемой
станции есть РУ 500 кВ, где должны применяться воздушные
переключатели, выбираем в РУ 220 кВ также воздушные выключатели.
В качестве Q2 примем воздушный выключатель типа ВВД-220Б-
40/2000 XJI1 [1, с.238] со следующими параметрами:
Номинальное напряжение U,,q 220 кВ
Наибольшее рабочее напряжение Uniai 252 кВ
Номинальный ток I„q 2000 А
Номинальный ток отключения 7„о 40 кА
Допустимая скорость восстанавливающегося напряжения свндоп 1 кВ/мкс
Наибольший пик предельного сквозного тока глс 102 кА
Действующее значение сквозного тока Д. 40 кА
Наибольший пик номинального тока включения iM 102 кА
Действующее значение номинального гока включения 1не 40 кА
Ток термической стойкое™ 1тс 40 кА
Время термической стойкости tmc 3 с
Время отключения te0 0,08 с
Собственное время отключения tce 0,06 с
Проверка выключателя по режиму КЗ.
Линия W1 является тупиковой, поэтому при КЗ на ней через Q2 будет
протекать полный ток КЗ.
Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве
расчетного для этой проверки примем ток однофазного КЗ, т.к. он больше
трехфазного. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую /ягГ и
апериодическую составляющие тока КЗ в момент расхождения
контактов выключателя г в цепи Q2:
Г “ 1РЗпйл +(св~ ^’01 + 0,06 = 0,07 с.
Согласно табл.7 1птГ = 24,42, iarl = 25,2 кА.
Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:
х/2 7л0|1+^^ Ua/2'40 (1 + —| > y/2 1„Tr+iaTr= >/2-24,42 + 25,2
I 100 ) I. 100 J n a S
69,57 > 56,987
т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.
Проверка выключателя на термическую стойкость В качестве
расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ (табл.6).
Необходимо проверить выполнение условия Вкдоп >Вкрасч. Допустимый
тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя,
Вкдоп^402 -3^ 4800 кА2-с.
Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ
? .(0>,8.0>07) . 71,w ,С:
V 2 J V 2 }
где Д, /пгЕ, 1п отк - суммарные токи (табл.6),
*Олис ~ l/>3max 1 !во 0,1 + 0,08 -0,18 с,
!игах = 0,1 с - время действия резервных релейных защит.
Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ
Вк0 =(/в)2-Таэ= 21,ЗЗ2-0,24-109,19 кА2 с,
(п Кп
где Тда = X А*' ^а, /У/" эквивалентная апериодическая составляющая
всех ветвей, питающих точку КЗ.
Учитывая, что Вкрасч -Вкп + Вка выполним проверку на термическую
стойкость:
Вк ton = 4800 > вк расч -- 71,99 +109,19 -181,18 кА2 с,
т.о. условие проверки на термическую стойкость выполнено.
Проверка выключателя на динамическую стойкость Расчет
производится при трехфазном КЗ (табл.6):
i„c = 102кА > iv£ = У Zv, -57,29кЛ;
1„с=40кА > 1^= 21,33 кА,
т.е. условия проверки выполнены.
Проверка на включающую способность. В данном случае расчет
производится по однофазному КЗ, т.к. ток при нем больше (табл.7):
1„в=40кА > Г±= 26,229 кА\
1т=Ю2кА > iyZ = J2 • 1^ку= 42-26,229 -1,956 = 72,55 кА.
Проверка выключателя по скорости восстанавливающегося
напряжения (СВН).
СВНдоп>СВНрпп
I2 у 24 422
к—п^ - = 0,2--^——
^ост * АзО " 40
где
Пост .если пя <3 ,
= 0,596 — ,
мкс
пост ~пл-2 , если пя^4 ,
пя - число линий, подключенных к сборным шинам данного
напряжения;
0,2
0,17
0,14
к =
при одном проводе в фазе,
- при двух проводах в фазе
- при трех проводах в фазе.
СВН^ - 0,1 > СВНрат = 0,686 кВ!мкс.
Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины
сведем в табл 10
Таблица 10
г Параметры выключателя 1 Соотношение Расчетные величины для выбора выключателя
» Uh = 220kB L- = Сг#/ру = 220 кВ
L = 2000 А > 2раб форс " 584 А
= 40 кА > 1„Л- 24,42 кА
j2IM(l + flH) = 69,58 кА > 42 1„Л+1а1-56,98 кА
12тс^=4800кА2с > В, рас,-181,18 кА2 с
Inc ~ 40 кА > 1$ = 21,33 кА
‘пс = 102 кА > $=57,29 кА
In, = 40 кА > 1$ = 21,42 кА
iM = 102 кА > $ =61,556 кА
СВНсоп ~ 1 кВ/мкс > СВНрссп = 0,596 кВ/мкс
3.2 Выбор разъединителя QS2 в цепи линии W1
Разъединитель выбирают по номинальному току, номинальному
напряжению, конструкции и по роду установки, а проверяют на
динамическую и термическую стойкость в режиме КЗ. Т к. разъединитель
QS2 стоит в одной цепи с Q2, то расчетные величины для QS2 те же, что и
Для Q2.
Выбираем разъединитель наружной установки типа РНД-220/1000У1
[1, с.274]. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и
соотношения между ними приведем в табл.11 .
Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что
выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки
в данной цепи.
Таблица 11
Параметры разъединителя . .. .. Соотношение Расчетные величины для выбора разъединителя
U„ = 220 кВ - VHpv = 220 кВ
1„ * 1000 А > Храб.фарс 584 А
i„c = 100 кА > =57,29 кА
J^oo^lL t„c=4800KA2-с Вкрм, = 181,18кА2 с
3.3. Выбор трансформатора тока ТА1 в цепи линии W1
Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, току и
классу точности. В режиме КЗ они проверяются на электродинамическую и
термическую стойкость. Так как трансформатор устанавливается в одной
цепи с Q2, то соответствующие расчетные величины для него такие же. как и
для Q2. Примем к установке трансформатор тока (ТТ) типа ТФЗМ220Б-ЩУ1
[1, с.306] с первичным номинальным током 11и - 1200 А, вторичным
номинальным током 12и = 5 А, е классом точности вторичных обмоток
05/ ЮР/ ЮР/ЮР, с номинальной вторичной нагрузкой в классе 0,5 z2„- 1,2
Ом.
Номинальные параметры трансформатора, расчетные величины в его
цепи и соотношения между ними сведем в табл. 12 .
12
Параметры ТТ Соотношение Расчетные ветчины дня выбора ТТ
U = 220 кВ -=- U»py — 220 кВ
4= 1200 А > Храб.форс 584
z2„ = 1,2 Ом > ^2 расч = 1,125 Ом
idw - 100 кА > iyz ~ 57,29 кА
п __ Aw * тс '1тс -39.21 3-4609,9 кА7 -с > Вкрасч кА2 с
Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет условиям
выбора и проверки в данной цени
Рассмотрим подробнее выбор трансформатора по классу точности:
z2h > z2 расч. Выполнение этою условия сводится к выбору сечения
контрольного кабеля, соединяющего трансформаюр с подключенными к
нему приборами.
Допустимое сечение кабеля определим по формуле
п > П
Чк доп - Р---------,
г2н + Гпр - Тк
где z2„ - номинальная вторичная нагрузка (1,2 Ом);
,
~ —2 ~ С0ПР0ТИВЛение приборов, подключенных к трансформатору;
Sv - мощность всех приборов в наиболее нагруженной фазе;
гк — сопротивление контактных соединений (при числе приборов более
трех гк = 0,1 Ом);
расчетная длина контрольного кабеля, зависящая не только от
реальной его длины, но и от схемы соединения трансформаторов тока [2,
с.374-3751;
р - удельное сопротивление жил контрольного кабеля (для меди р =
0,0283 Ом мм2/м).
Для определения мощности, потребляемой приборами в цепи
трансформатора тока, необходимо по учебнику [2, с.362-368,635-636]
определить потребляемую каждым прибором мощность.
36
Результаты сведем в табл. 13, а на ее основе определим
б,Р=-^- = О’2 Ом >
О.к доп
0,083-175
1,2-0,2-0,1
- 5,5 мм2.
Если сечение qK Ат получается очень большим и не позволяет выбрать
приемлемое сечение контрольного кабеля, то необходимо выбрать
трансформатор тока с номинальным вторичным током 1?„ - 1Ж__________
№ Прибор Тип прибора Пшрузка фазы, В-А
А В С
1 Амперметр Э-335 0,5 - -
2 Ваттметр Д-335 0,5 — 0,5
3 Варметр Д-335 0,5 - 0,5
4 Счетчик активной энергии САЗ-4681 2,5 2,5 -
5 Счетчик реактивной энергии СР4—4676 - 2,5 2,5
Snp , В А 4 5 3,5
Примем к установке кабель АКВВГ с алюминиевыми жилами сечением
6 мм2 (см. прил.8). Определим сопротивление выбранного кабеля:
Р' 1расч _ 0,028-175
- 0,825 Ом
О
Определим вторичное расчетное сопротивление:
22расч = 0,825 + 0,2+ 0,1- 1,125 Ом .
Из сравнения видно, что условие проверки по классу точности
выполняется.
3 4 Выбор трансформатора напряжения (TH) е ОРУ-220 кВ
Трансформатор напряжения выбирают:
- по напряжению UH > UH уст;
- по конструкции и схеме соединения обмоток.
Проверку работы TH в классе точности производят по его суммарной
нагрузке, которая определяется подключаемыми приборами. TH в ОРУ 220
кВ питает обмотки напряжения приборов, сборных шин, линий,
автотрансформатора связи, колонок синхронизации, обходного выключателя.
Определяем набор приборов для каждой группы присоединений по [2,
с.362-368, табл.4.11]. Подсчет мощности произведем отдельно по активной и
реактивной составляющим. При этом учтем, что соыр обмоток приборов,
кроме счетчиков, равен единице. У счетчиков активной и реактивной энергии
coscp = 0,38, a sintp = 0,925.
Используя учебник [2, с.635] и справочник [1, с.387], составим табл.14
для подсчета мощности.
Полная суммарная потребляемая мощность
~ у[171,882 I 70,32 -185,7 В-А.
Примем к установке три однофазных трехобмоточных трансформатора
напряжения типа НКФ 220-58У1 [2, с.336] с номинальной мощностью в
классе 0,5 52„ = 400 В-А, соединенные в группу
3S2„ = 1200В-А >S2z 185,7 BA,
т.е. условие проверки по классу точности выполняется.
Выбор сечения контрольного кабеля во вторичных цепях
зрансформаторов напряжения определяется по допустимой потере
напряжения, установленной ПУЭ, а именно:
- до расчетных счетчиков межсистемных линий электропередачи 0,25 %;
- до расчетных счетчиков и датчиков мощности, используемых для ввода
информации в вычислительные устройства - 0,5 %;
- до щитовых приборов и датчиков мощности, используемых для всех
видов измерений - 1,5 %;
- до панелей защиты и автоматики - 3 %
Таблица 14
£ Место | установки и перечень приборов Число присоединений Тип прибора i з О? Число обмоток COS (р sin (р Общее число приборов Р Вт X Oi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и
1 Тупиковые ЛЭП: 5
ваттметр Д-335 1,5 2 1 0 5 15
- варметр Д-335 1,5 2 1 0 5 15 —
- ФИП 3 1 1 0 5 15 —
счетчик
активной энергии СА4 2 2 0,38 0,925 5 7,6 18,5
- счетчик И681
реактивной энергии СР4-И676 3 2 0,38 0,925 5 11,4 27,75 |
2 ЛЭП связи с системой: 2 Д-335 1,5 2 1 0 2 6
- ваттметр варметр Д-335 1,5 2 1 0 2 6
- счетчик САЗ- 2 2 0,38 0,925 4 6 14,8
активной энергии И681 3 1 1 0 2 6 _ 1
ФИП
Продолжение табл. 14
1 L 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И
3 Сборные шины: I
вольтметр Э-335 2 1 1 0 1 2 —
- вольтметр
регистрирующий II 393 10 1 1 0 1 10 —
- ваттметр
регистрирующий Н-395 10 1 1 0 1 10 —
- частотомер
регистрирующий Н-397 7 1 1 0 1 7 -
- осцилло! раф 10 1 1 0 1 10 —
4 Приборы АТС 1 -
- ваттметр Д-335 1,5 2 1 0 1 3 —
- варметр Д-335 1,5 2 1 0 1 3 —
5 Приборы колонки 1
синхронизации:
- вольтметр Э 335 2 1 1 0 1 4 —
- частотомер Э-362 1 1 1 0 1 2 -
синхроноскоп Э-327 10 1 1 0 1 20 —
6 Обходной 1
выключатель'
ваттметр Д35 1,5 2 1 0 1 3 —
- варметр Д-335 1,5 2 1 0 1 3 —
счетчик
активной энергии САЗ- 2 2 0,38 0,925 1 1.52 3,7
- счетчик И681
реактивной энергии 3 2 0,38 0,925 1 2,28 5,55
- ФИП СР4-И676 3 1 I 0 1 3 —
—_ i Итого: 171,88 70,3
В целях упрощения расчетов потеря напряжения принимается равной
падению напряжения. Тогда потеря линейного напряжения будет
\U^43-Irnp,
где г„р — сопротивление контрольного кабеля.
Т.к. номинальное вторичное напряжение во вторичных цепях TH
составляет 100 В, то допустимая потеря напряжения в процентах равна
Допустимой потере в вольтах.
Учитывая, что цепи напряжения для защиты и измерительных
приборов выполняются общими, сечения жил кабелей выбирают по условию
обеспечения потери напряжения не более -1,5 В
Если от этих же цепей питаются расчетные счетчики, то потеря
линейного напряжения не должна превышать 0,5 В.
При значительном удалении щита релейной защиты и измерительных
приборов от TH во избежание чрезмерного завышения сечения жил кабелей
целесообразно от шкафа TH до счетчиков прокладывать отдельный кабель.
Для определения требуемого сечения жил кабеля при ДГ/Лол
вычисляется допустимое наибольшее сопротивление фазного провода
гп/>пы >|и1и в «епи 3Uo гпрпах = ^*L.
1 ок нагрузки для вторичных цепей основных обмоток TH
Г ТЗ’Лу
1И - ~ , где д2>. - суммарное потребление нагрузки цепи
U нОм
приведенное к напряжению 100 В
fl' V
с,: ржч с
Нафузка основных обмоток ГН, подключенных к сборным шинам
35 кВ и выше, принимается равной мощности TH в классе точности 1, на
линии 330-750 кВ определяется по потреблению устанавливаемых устройств
защиты, автоматики и измерений.
При нагрузке менее 300 ВА принимается S'2^ - 300 В А, а при нафузке
более 300 BA- S„~ 500 ВА. Для малонафуженных TH типов НДЕ-500, НДЕ-
750, НКФ-330, НКФ-500, подключенных к автотрансформаторам при
полуторной схеме принимается S'2^ = 100 ВА.
Расчет нафузки TH производится для наиболее нафуженной фазы
Принимается отношение мощностей междуфазных нафузок S1 и S2,
присоединенных к какой-либо фазе, равным К, мощность нафузки этой фазы
при соединении вторичных обмоток в звезду по формуле
$иф=~£-^К2 +К+1 ;
ф у!3
при наличии нафузок, включенных на фазное напряжение пофебляемая ими
мощность должна суммироваться с мощностью междуфазной нафузки
соответствующих фаз Тогда полная мощность нагрузки любой из фаз TH
будет
Внф=^/кТТкТ] + Вф.
Сечение кабелей от ввода кабеля на релейном щите и до панелей
защиты выбирают по условию, чтобы сопротивление жил кабеля было более
каю jrj
3-Ssaui ' " ’
где l5Udon = 3 В; MJKa6 - падение напряжения в основном кабеле от TH то
ввода на релейном щите; Ssaut - потребление аппаратов па панели защиты
Аналогично определяется сечение кабелей в цепях удаленных
измерительных приборов и в цепях устройств синхронизации. В этом случае
ЛУЙ0И принимается не более 1,5 В, а вместо S)0Ui бере!ся S2Y сумма
потребления измерительных приборов.
Выбираем контрольный кабель для связи TH до релейного шита (длина
кабеля 150 м) и от ввода основного кабеля на релейном щите до
измерительных приборов, установленных иа ИЩУ (длина кабеля 120 м).
Принимая сопротивление одной жилы кабеля в фазе г < 0,083 Ом и
для Aly - 34,5 м/(Ом мм2) определяем сечение жилы кабеля:
q = — =----~--------- 52,45 мм2.
у-г 34,5 0,083
Выбираем кабель 3 х70 + 1 х 25 мм2.
Действительное сопротивление его жил
гпр = —= 0,0625 Ом,
р 34,5-70
150
гп пр ~ т—’—~ - 0,174 Ом.
р 34,5-25
Кабель от каждой фазы TH до шкафа TH (длина Юм) принимаем
сечением 3 х 16 мм2. Т.к. нулевая точка собрана в шкафу TH, учитывается
двойная длина этого кабеля.
2J0
гп„ — —----= 0,036 Ом .
р 34,5 16
Полное действительное сопротивление жил кабелей в фазе от TH до
релейного щита
rnfl = 0,0625 + 0,036 = 0,0985 Ом .
Сопротивление кабеля питающего по трем фазам измерительные
приборы на ИЩУ
_ (l,5-3-S„m-0,0985/100)-100
гпрпРи6-- 31857
_(1,5-3-600-R^Ka6/100). 100 <
т.с. для обеспечения AC''dM = 1,5 В измерительных приборов необходимо
увеличить сечение основного кабеля от TH до ввода на релейный щит до 3
х90 + 1 х 50 мм2 и повторим расчет'
- действительное сопротивление жил
row = -——-0,0087;
34,5-50
- полное сопротивление
ÄР= 0,0544,
лпр.приб
(1,5-3-600-0,054/100)-100
3-185,7
= 0,093 Ом.
4. ВЫБОР ГОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ
Выбор токоведущих частей рассмотрим на примере сборных шин РУ
220 кВ и ошиновки линии W1.
4 1 Выбор проводов сборных шин РУ 220 кВ
Выбор сечения сборных шин производят по нагреву наиболее
нагруженного участка. С целью выявления наиболее натуженного участка
произведем расчет перетоков мощности на участках сборных шин в четырех
режимах: нормально-максимальном, нормально минимальном, аварийно-
максимальном и аварийно минимальном. Предварительно произведем
распределение присоединений (линий, блочных трансформаторов и АТС) к
шинам, как это показано на рис Л 2.
Будем считать, что одна линия нагружена максимально во всех
режимах мощностью Ртах = 180 МВт (см. табл.3, п.6,а). Остальные линии
нагружены равномерно:
- в максимальном режиме мощностью
D ^"гпах (ЭЛУ ~'-^max 1000—180
jP inax ----------------------= 136,67 МВт,
и -/ 7-1
- в минимальном режиме
n ^min ОРУ ^тах .800 — 180 , , , ,
р, min ------------- „ , = J10j,j3 МВт .
п 1 7-1
Соответствующие реактивные мощности определим с помощью
_/ у_COS^ Л7
коэффициента нагрузки Q = —--------- (или P-tg<pH)-
cos <ру
На рис. 12,а показано распределение мощности по участкам сборных
шин в нормально-максимальном режиме. Здесь мощности присоединений и
участков представлены в виде дроби: в числителе - активная мощность, в
знаменателе - реактивная мощность. Мощности, подтекающие от
трансформаторов блока, взяты из раздела расчета перетоков мощности через
трансформаторы связи. Из рис. 12,а видно, что наиболее нагруженным *
участком является участок 2-3:
S2t3 = ^316,672 +153,272 = 351,81 МВ- А .
На рис. 12,6 показано распределение мощности по участкам сборных
шин в нормально-минимальном режиме. Наиболее нагруженным участком
является участок 7-8:
S7>8 - ^346,682 + 295,4" = 455,46 МВ А .
На рис. 12,в показано распределение мощности по участкам сборных
шин в аварийно-максимальном режиме. В качестве аварийного режима
принято отключение блока G1-T1, т.к. в этом случае перетоки мощности
через некоторые участки шин максимальны. Наиболее нагруженным
участком является участок 6-7:
S67 =- у726,672 + 351,722 = 807,3 МВ- А .
На рис. 12,г показано распределение мощности по участкам сборных
шин в аварийно- минимальном режиме (отключен блок G1-T1). Наиболее
нагруженным участком является участок 6 -7:
S67 = /593,322 + 287,162 = 659,16 МВ А .
Исходя из мощности наиболее нагруженного участка (участок 6-7 в
аварийно-максимальном режиме), определим ток на этом участке.
Iнаиб
8наиб __ 807,3
43-U,, ~ 43-220
= 2,12 кА
Учитывая, что сборные шины будут расположены в РУ открытого типа
выберем по справочнику [1, с.428-430, табл.7.35] для каждой фазы шин два
сталеалюминиевых провода 2 х АС-700 с номинальным сечением 700 мм2 и
суммарным допустимым током
1^-1180-2 - 2360 А > 1^=2120 А.
4.2 Проверка сборных шин РУ 220 кВ
4.2.1. Проверка на термическую стойкость при КЗ
Проверка производится при трехфазном КЗ и заключается в сравнении
температуры проводов в момент отключения КЗ 0° и допустимой
температурой 0^ [1, с. 17] (для сталеалюминиевых проводов это 200° С).
Для вычисления 0° предварительно определим начальную
температуру проводов:
где 0°р - температура воздуха (зададим 0°р = 80 ° С);
@ср.н ~ нормированная температура воздуха (25°),
^длбоп ~ Допустимая температура проводов в длительном режиме (70°).
W3 W4 W5
W6 W7
6)
в)
r)
W1 W2
180 136,67
87,12 66,15
180 316 153,33
87.12 135,27 138,13
2 3 470
T1 291.4
136,67 136,67 136,67
- M
66,15 66,15 66,15
16,66 120,01 256,68
r—
71.98 5,83 60,32
5 7
T2
113
231,08
470 8
291,4
136,67 136,67
66,15 66,15
W7
W1
W2
W3
W4
W5
W6
1
180
87,12
180
87,12
103,67
51,01
316
153,27
186,67
154,27
103,67
51,01
83,34
104,26
103,67
51,01
19,99
54,25
Wl
J80
87,12
180
87,12
XVI
2
3
T1
470 4
291,4
5
6
W2
W3
W4
2
103,67
51,01
123,32
-4,24
7
T2
W5
346,68
295,4
470_
291,4
103,67
51,01
243,35
245,39
103,67
51,01
140,02
195,38
AT
W6
W7
136,67
66,15
316
135,27
136,67
66,15
136,67
66,15
136^67
66,15
136,67
66,15
136,67
66,15
453,34
219,42
590
285,57
726,67
351,72
256,67
50,32
3
X
T1
4
5
6
7
470
291,4
393,34
126,47
530,01
192,62
AT
W2
W6
W3
W4
W5
W7
180 103,67 103.67 103,67 103,67 103,67 103,67
87,12 51,01 51,01 51,01 51,01 51,01 51,01
180 283,33 386,66 489,99 593,32 123,32 226,65 329,98
87,12 137,13 107,14 237,15 287,16 -4,24 45,77 95,78
2
4
3
6
5
7
T1
470
291,4
Рис.12
Зная 0° и материал провода по кривым для определения температуры
нагрева проводников (кривая 4 на рис.1.1 справочника [I, с.19|)онреде.тим
начальное значение удельного теплового импульса Ан=0,5-104 А2/мм1.
Конечное значение удельного теплового импучьса определим по выражению
л л &красч Л, 18/,18'1С^ nr, ,п4 4
Ак ~Ан+ —= О,-5 ю + , = 0,51 10 Ас/мм .
<Г (2-687)2
Здесь q = 2-687 мм2 - сечение провода 2хАС-700 по алюминию;
0к расч-^01,18 кА2 с - расчетный тепловой импульс от протекания
полного гока трехфазного КЗ на шинах (рассчитывался при проверки Q2).
Зная Ак , по той же кривой определим конечную температуру
Q° = 68° < 200° = Q/n. Таким образом, провода сборных шив РУ 220 кВ
удовлетворяют условию проверки по термической стойкости.
4.2.2. Проверка проводов фаз сборных шин РУ 220 кВ на схлестывание
Т.к. в нашем примере ток трехфазного КЗ на шинах более 20 кА [2,
с.233-235], №=21,33 кА, то необходимо произвести проверку на
схлестывание, которая выполняется при двухфазном КЗ.
Проверка производится в следующем порядке:
1) рассчитываем усилие, действующее на 1 м погонный длины
токопровода, по формуле
21330
№2 ,12
f = 2-107 —- = 2 107±— -----— = 17Н/м,
D 4 '
где D расстояние между фазами (при U = 220 кВ, D - 4 м (см. прил.7));
2) определим вес 1 м погонной длины токопровода для расщепленных
проводов-
g = l,l- 9,8^т, = 1,1 9,8-2-2,575 = 55,517II
где т = 1,9 + 0,675 - 2,575 кг/м -
[1,с.430];
масса 1 м погонной длины провода АС 700
3) определим отношения-
/_ /7
g 55,517
= 0,3062,
Vfc /2,5
/ж 0,15
10,54,
где h - 2,5м - максимальная стрела провеса провода в пролете;
Гэ, - время действия релейной защиты;
4) по диаграмме 4.2 учебника [2, с.235] определяем отклонение провода
при двухфазном КЗ от вертикального положения, для этого на
горизонтальной оси из точки f/g — 0,306 проведем перпендикуляр до
пересечения с кривой, на которой ^hjt3K= 10,54, затем проведем
горизонталь до пересечения с осью ординат и найдем, что b/h - 0,1, тогда
b = 0,17h= 0,1 -2,5 -0,25 м ,
допустимое отклонение провода
_D-d адоп _4-0,2-0,95
°йоп-------- -------------- - М ,
где£) диаметр провода, при расщепленных проводах D - а;
d - расстояние между проводами в фазе (в нашем случае d = 0,2 м,
см.прил.6);
аЛа. ~ допустимое расстояние между соседними фазами в момент их
наибольшего сближения (в нашем случае адоп = 0,95 м, см.прил.5).
Таким образом, b - 0,25 < Ьдо„ -1,37 м.
4.2.3. Проверка проводов одной фазы сборных шин по
электротермическому взаимодействию
Эта проверка производится, если провод каждой фазы расщеплен на
несколько проводов, а ударный гок трехфазного КЗ >50 кА. Проверка
сводится к определению расстояния между дистанционными распорками,
которые закрепляют провода в фазе. В нашем с гучае эта проверка
необходима, т.к. фазные провода сборных шин расщеплены на два, а
= 57,29 кА (табл.6).
Проверка производится в следующем порядке:
1) рассчитываем уси гие на провод от взаимодействия с другими
проводами в фазе
f„ =^^-2Н07^^--^--2-107^^-^113,74 Н/м,
п2 а 22 0,2
где п - число проводов в фазе (и = 2);
j-(J) =21330 А действующее значение переменной составляющей
тока трехфазного КЗ на шинах;
а - расстояние между проводами в фазе;
2) определяем удельную нагрузку от собственного веса
- А = АА? = о,1855 МПа/м,
q 687
где q - сечение одного провода в фазе, мм2 ;
3) определяем удельную нагрузку от собственного веса
10,8т 10,8-2,575
у, - —-— =----------- 0,04 МПа/м,
q 687
где т - масса 1м погонной длины провода;
4) вычисляем расстояние между распорками для случая
алюминиевых проводов:
, 29930 29930 ,
I -----=====. = = --------=====— --------- —- 3,94 м .
n-q^nqty2-3,24y2) 2-687^2-687[0,1652 - 3,24 0042)
4.2.4. Проверка по условиям коронного разряда
В нашем случае эта проверка не производится, т.к. сечение выбранных
проводов сборных шин больше минимально допустимого по условию
коронирования [1, табл.1.18, с.20] В противном случае проверку можно
произвести, используя методику, описанную в учебнике [2, с.236-238].
4.3. Выбор ошиновки зинии
Выбор сечения производится по экономической плотности , которая
зависит от вида проводника и часов использования максимальной нагрузки в
год [1, табл.10.1, с.548; 2, табл.4.5, с.233].
Экономическое сечение
раб форс[А. 584 2
Я,к = ~ Г 7/ 21 = -т- = 5W ЛШ ,
Ьк{А1АШ ‘
1рабфорс - см. п.3.1 По табл.7.35 справочника [1, с.428] примем для ошиновки
сталеалюминиевый провод АС-650 с сечением по алюминию
qcm = 634 мм2 > q.3K - 584 мм2,
и допустимым током 1д„доп = 1050А > Iра6форс = 584 А.
Проверка ошиновки на термическую стойкость, схлестывание и
коронирование производится так же, как это было сделано дтя сборных шин.
Проверка ошиновок на схлестывание производится при ie3'1 >50 кА (в нашем
случае - 57,29 кА, табл.6).
4.4. Выбор токопровода в цепи енератора G1
Для соединения трансформатора блока с турбогенератором мощностью
60 мВт и выше применяют комплектные, пофазноэкранированные
токопроводы, в которые встроены трансформаторы тока и напряжения.
Для каждого типа турбогенератора разработан свой комплектный
токопровод [1, с.539-540]. Па основании этого для цепи генератора G1 типа
ТГВ-500 принимаем к установке комплектный пофазпоэкранированный
токопровод ТЭКН-Е-20-20000-560. Выбранный токопровод должен
удовлетворять электродинамической стойкости, т.е. ударный ток
грехфазного КЗ в цепи генератора не должен превышать ток электрической
стойкости.
В нашем случае 1дгт=560кА > =418,95 кА (табл.8).
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Ориентировочные значения отношения х/ г различных элементов схем
Элементы схем и их характеристики Величинах /г
Турбогенера горы 3- 12 МВт 25-55
30-60 МВт 65-100
100 165 МВт 120-130
200 320 МВт 130- 160
500-800 МВт 165-180
Гидрогснераторы 100 МВт 40-70
600 МВт 150
Синхронные компенсаторы 10-30 МВА 40-70
50-160 МВА 85 100
Трансформаторы и автотрансформаторы 10-40 МВА (35 220 кВ) 7-27
63 250 МВ А (110-500 кВ) 20-55
400 МВ-А (220-500 кВ) 35 - 60
6- 10 кВ 9-20
<1000 А 17-27
> 1500 А 40-70
Сдвоенные (одна ветвь) 30-65
Энергосистемы 25-60
Приложение 2
Значения отношений х/r и ударного коэффициента КЗ в характерных
точках электрической системы
Место КЗ и характеристика электрической цепи От ношение х/г Ударный коэффициен
Сборные шины 6-10 кВ станции с генераторами мощное ью 30-60 МВт 40-80 1,92 1,96 i
За линейным реактором до 100 А, присоединенным к сборным шинам 20-60 1,85-1,95
Сборные шины повышенного напряжения станции с трансформаторами мощностью 100МВ А (в единице) и выше 30-60 1,89-1,95
То же с трансформаторами мощностью 30-100 МВ-А (в единице) 20-50 1,85-1,94
Сборные шины вторичного напряжения подстанции с трансформаторами мощностью 100 MB-А (в единице) и выше: сопротивление трансформаторов составляет 90% и выше результирующего сопротивления до места КЗ 20-40 '1 1.85-1,92
То же с трансформаторами .мощностью 30-100 МВ А (в единице) 15-30 1,85-1,89
Точки системы, удаленные от генераторов (сборные шины вторичного напряжения подстанции с трансформаторами 20 МВ А и ниже, сборные шины подстанции в распределительных сетях и др.) <15 2 1,8
Приложение 3
Средние значения отношения х/r для линий электропередач
1 Uh, кВ [ 3 6 10 20 35 110 150 220 330 500 750
х/r I 0,2 0,4 0,6 1 I4 Ljj 6 8 !4 19
Приложение 4
Значения максимального времени действия реальной защиты
Расположение расче тной точки КЗ Распредустройства 35 кВ и выше и распредустройства 6 10 кВ за исключением присоединений генераторов L 0,1 _ j
Присоединения генераторов при их мощности до 60 МВт 0,2
То же при мощности генераторов 60 МВт и более 3,9
реактивные линии 6-10 кВ 1,1 -2.1
Шины собственных нужд ТЭС 0,2 I 1
Приложение 5
Допустимое расстояние в свете между соседними фазами в момент
сближения
I U, кВ 6-10 ПО 150 220 330 500
I -W 0.2 0,43 0,6 0,95 1,4 2
Приложение 6
Расстояние между проводами в фазе при расщеплении
Un, кВ 220 330
а. м 0,2 - 0,3 0,4
Приложение 7
Расстояние межу- фазами
Uh. кВ 35 110 220 330 500 750 1
О, м 1,5 3 4 4,5 6 8
Приложение 8
Четырехжильные контрольные кабели
ГТ - Тип q, мм2
АКВВГ алюминиевые жилы 2,5 4 6 10
КВВ1 - медные жилы 1,5 2,5 4 6 10
Библиографическим список
1. Неклепаев Б.Н., Крючков ИП Электрическая часть
электростанции и подстанции: Справоч. материалы для
курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат,
1989. 648 с.
2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станции и
подстанции: Учеб М.: Энергоатомиздат, 1987. 520 с.
3. ВасильевА А. и др. Электрическая часть станции и подстанции:
Учеб. М Энергия, 1980. 608 с.
4. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в
электрических системах: Учеб. М.: Энергия, 1970. 520 с.
5. Правила устройства электроустановок М. Энергоатомиздат,
1986. 648 с.
6. Методические указания и контрольные задания по дисциплине
“Электрическая часть электростанции” /НПИ. Новочеркасск,
1989.26 с.
7. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и
выбору электрооборудования - РД 153-34.0-20 527-98 -М., 2001
Учебное издание
Электрическая часть станций и подстанций
Методические указания к контрольным и курсовой работам.
Составители: Людмила Захаровна Тарамалы,
Ибрагим Агасултанович Шихкеримов,
Анатолий Иванович Галкин,
Андрей Валерьевич Тютин
Редактор Н.А. Юшко
Подписано в печать 10.10.2002 г. Формат 60x84^6. Бумага офсетная.
Печать оперативная. Печ.л. 3,02. Уч.-изд.л. 3,0. Тираж ЗОО.Заказ .
Южно-Российский государственный технический университет
Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ
Типография ЮРГТУ
Адрес ун-та и типографии: 246428, Новочеркасск, ул.Просвещения,
132.