Подстанция 220/10 кВ

проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

анализа аварий в электроустановках и электрических системах;

проверки оборудования на термическую и динамическую устойчивость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1 Расчет сопротивлений.

Рис.7.1 Схема замещения подстанции

Расчет сопротивлений производится в относительных единицах.

Сопротивление энергосистемы определяется по формуле:

                                 ,                             (7.1.1)

где базовая мощность. Принимается равным 1000 МВА.

                                                                     (7.1.2)

 

 

Сопротивление линии электрических передач определяется по формуле:

                            ,                                  (7.1.3)

где удельное сопротивление одного км. линии. Принимается равным 0,4 Ом/км; длина линии. напряжение линии по ряду средних напряжений.

 

 

 

Сопротивление трансформатора определяется по формуле:

                                                (7.1.4)

где относительное сопротивление трансформатора, которое определяется через .

     

Определяется сопротивление обмоток трансформатора:

 

 

Где: сопротивление высокой обмотки трансформатора

сопротивление низкой обмотки трансформатора

               

Определяется сопротивление трансформатора по формуле (7.1.4):

 

 

 

7.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К1

Рис. 7.2. Схема замещения для расчета К1

 

 

 

              Рис. 7.3. Эквивалентная схема замещения для расчета К1

 

Определяется базовый ток по формуле:

                                                         (7.2.1)

где среднее напряжение в точке к.з., кВ.

                   

Определяется периодическая составляющая токов короткого замыкания по формуле:

                                                  (7.2.2)

где сверхпереходная ЭДС источника [1.стр 99. т 3.2]. Принимается равным 1; результирующее сопротивление генерирующей ветви до точки короткого замыкания.

                           

                           

                    

Определяется ударный ток по формуле:

                                                     (7.2.3)

где коэффициент ударный. Берется по таблице [1. т 3.6]

                      ,

                     ,

                     

Определяется апериодическую составляющую тока в момент времени по формуле:

                   ,                       (7.2.4)

                  

                  

                  

Периодическая составляющая тока к.з., для источника бесконечной мощности определяется по формуле:

                                                                (7.2.5)

                      

                      

                      

7.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

7.3.1 Когда секционный выключатель включен.

Рис. 7.3. Схема замещения для расчета К2 при включенном секционном выключателе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.5. Свернутая схема замещения для расчета К2 при включенном секционном выключателем.

 

 

 

 

Определяется периодическая составляющая токов короткого замыкания по формуле:

 

 

 

Определяется ударный ток по формуле:

,

 

Определяется апериодическую составляющую тока в момент времени по формуле:

 

 

Периодическая составляющая тока к.з., для источника бесконечной мощности определяется по формуле:

 

 

 

 

7.3.2 Когда секционный выключатель отключен

 

Рис. 7.6. Схема замещения для расчета К2 при отключенном секционном выключателе

 

 

Рис. 7.7. Свернутая схема замещения для расчета К2 при отключенном секционном выключателе

Определяется периодическая составляющая токов короткого замыкания по формуле:

 

 

 

 

Определяется ударный ток по формуле:

,

,

 

Определяется апериодическую составляющую тока в момент времени по формуле:

 

 

 

Периодическая составляющая тока к.з., для источника бесконечной мощности определяется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.1 Значение токов короткого замыкания

 

Точка короткого замыкания	Генерирующие ветви	кА	кА	кА	кА
К1 (шины 220 кВ)	Система С1 Система С2 Итого:	0,88 1,18 2,06	2,37 3,18 5,55	0,46 0,62 1,08	0,88 1,18 2,06
К2 ( включен)	Система С1 Система С2 Итого:	8,77 9,91 18,68	23,61 26,68 50,29	4,59 5,19 9,78	8,77 9,91 18,68
К2 ( отключен)	Система С1 Система С2 Итого:	18,72   18,72	50,40   50,40	9,8   9,8	18,72   18,72

 

 

8 Выбор электрических аппаратов.

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для проведения тока цепи в нормальном режиме и отключения электроустановок при перегрузках и токах КЗ, чрезмерных понижениях напряжения и других аварийных режимах. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее КЗ.

К выключателям высокого напряжения предъявляются следующие требования:

- надёжное отключение  любых токов (от десятков ампер  до номинального тока отключения);

- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

- пригодность для быстродействующего  автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

- возможность пофазного управления для выключателей 220 кВ;

- лёгкость ревизии и  осмотра контактов;

- взрыво- и пожаробезопасность;

- удобство транспортировки  и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток и номинальное напряжение . На высоком и среднем напряжении в пределах одного распределительного устройства в учебном проектировании выключатели выбираются однотипными по цепи самого мощного присоединения.

 

8.1 Выбор выключателя на 220 кВ.

                                        (8)

                                             (8.1) 

Условия выбора выключателя:

                                                       (8.1.1)

                                                       (8.1.2)

                                                     (8.1.3)

где - номинальное напряжение выключателя 
- напряжение установки 
- номинальный ток цепи; 
- максимальный ток цепи.

Выбранный выключатель проверяется по условиям:

- На номинальный ток  отключения

                                                         (8.1.4)

 

- На возможность отключения  апериодической составляющей тока  КЗ

                                                 (8.1.5)

               

где βн% - процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения.βн% задаётся в паспортных данных выключателя или же определяется по графикам.

- определяется при расчётах  токов КЗ.

 

Производится проверка:

- На электродинамическую  стойкость

                                                          (8.1.6)

Где: - предельный сквозной ток выключателя

 

- На термическую стойкость

                                                          (8.1.7)

Где: допустимый тепловой импульс выключателя

 расчетный тепловой  импульс

Допустимый тепловой импульс выключателя определяется по формуле:

 

где: – сила тока термической стойкости, кА.

  длительность протекания термической стойкости, с.

 

                           (8.1.8)

Где: начальное значение периодической составляющей тока КЗ

 постоянная времени [1.стр 150]

-

- На выключающую способность

                                                     (8.1.9)

Где: - номинальный ток отключения выключателя, кА

 начальное значение  периодической составляющей тока  КЗ

 

Выбирается выключатель марки: ВЭБ-220-2500/50 УХЛ1 
Выключатель элегазовый баковый. 220 - напряжений установки, 2500 - номинальный ток, 50 – номинальный ток отключения, кА, УХЛ - климатическое исполнение, 1 - категория размещения.

Выключатель нового поколения, выполненный в трехполюсном исполнении: три полюса (баки с одноразрывным дугогасительным устройством) размещаются на одной раме и управляются одним пружинным приводом повышенной мощности.

- Выключатель снабжен  устройствами электроподогрева полюсов,   заполненных элегазом, обеспечивая надежную работу выключателя в условиях экстремально низких температур и ветровой нагрузкой. С помощью установленных в устройствах электроподогрева датчиков температуры предусмотрена сигнализация об исправной работе нагревателей.

- Сохранение электрической  прочности изоляции выключателя  при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа

- Отключение емкостных  токов без повторных пробоев, отсутствие перенапряжений 

- Низкий уровень шума  при срабатывании - соответствует  высоким природоохранным требованиям

- Высокие пожаро- и взрывобезопасность.

 

8.2 Выбор разъединителя на 220 кВ

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат,

предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключённом положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создаётся видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, введенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, т.к. контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

 

 

Условия выбора разъединителей:

                                                          (8.2.1)

                                                     (8.2.2)

                                                      (8.2.3)

 

где - номинальное напряжение разъединителя; 
-номинальный ток разъединителя 
- напряжение установки; 
- номинальный ток цепи; 
- максимальный ток цепи.

220 220 кВ

2500 115 А

2500 161 А

 

Таблица [9.2] Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные	Каталожные данные
	Выключатель  ВЭБ-220/2500 УХЛ1	Разъединитель  РПД-220/2500 УХЛ1
кА

 

8.3 Выбор выключателя на 10 кВ.

Условия выбора выключателя:

                                                            (8.3.2)

                                                            (8.3.3)

                                                          (8.3.4)

где - номинальное напряжение выключателя 
- напряжение установки 
- номинальный ток цепи; 
- максимальный ток цепи.

 

Определяется номинальный и максимальный ток цепи по формулам (8) и (8.1).

                                               (8.3)

                                             (8.3.1)

 

Выбранный выключатель проверяется по условиям:

- На номинальный ток  отключения

                                                     (8.3.5)

 

- На возможность отключения  апериодической составляющей тока  КЗ

                                            (8.3.6)

            

где - процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения. задаётся в паспортных данных выключателя или же определяется по графикам