Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции "Василево", с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока

Таблица 3. - Потери напряжения на магистрали и на отпайках линии.

1.3 Расчёт токов короткого замыкания

Расчет токов к. з. необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, автоматов, кабелей) на электродинамическую и термическую устойчивость, настройки релейной защиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств.

Определение токов короткого замыкания будем вести методом именованных единиц (практических). В этом случае параметры схемы выражают в именованных единицах - Ом, А, В и т.д. .

Этот метод применяют при расчете токов короткого замыкания сравнительно простых электрических схем с небольшим числом ступеней трансформации. В частности этот метод удобно использовать при определении токов короткого замыкания сельских электрических сетей, питающихся от районных энергосистем или от изолированно работающих электростанций, а также сетей напряжением 380/220 В.

Произведем расчет токов короткого замыкания на примере фидера 10-01.

Для расчета минимальных токов короткого замыкания необходимо определить наиболее удаленную от источника питания трансформаторную подстанцию и считать местом замыкания ввод этой подстанции. Для фидера 10-08 подстанции “Василево" этим местом является показанная на рисунке 1.1 трансформаторная подстанция номер 10.

Расчет максимального тока короткого замыкания производим на шинах 10 кВ подстанции “Василево".

По расчетной схеме составляем упрощенную схему сети и схему замещения на рисунке 2. (а, б) На этих схемах изображаем все элементы, влияющие на величину тока короткого замыкания и точки короткого замыкания.

Определяем значение сопротивлений до места короткого замыкания:

Определяем величину сопротивления трансформатора.

Сопротивление трансформатора определяется по формуле:

 [1]

Где uk - напряжение короткого замыкания в процентах;

Uном - номинальное напряжение трансформатора;

Sном - номинальная мощность трансформатора.

а)

б)

Риcунок 2. - Схемы сети 10 кВ. а). упрощенная схема сети 10 кВ; б). схема замещения.

На подстанции установлен трансформатор ТМ 10000/110, для него:

Sном=10000 кВА

uk=17.5%

Uном=11 кВ

Zт =2,12 Ом

Определяем значение сопротивления линии 10 кВ. Линия выполнена проводом А-70, длина линии 7,32 км. Для данной марки провода по справочнику выбираем значения относительных сопротивлений

Ro=0,42 Ом/км, Хо=0.34 Ом/км [5]

Полное сопротивление линии определится по формуле

где: L - длина линии, км;

Ro, Xo - относительные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.

=5,24 Ом

Определяем сопротивление линии 110 кВ.

Линия выполнена проводом АС-70, длина линии 10,5 км. Для данной марки провода по справочнику выбираем значения относительных сопротивлений:

Ro=0,42 Ом/км, Хо=0,34 Ом/км [5]

=5,67 Ом

Приводим сопротивление линии 110 кВ к ступени 10 кВ.

 [5]

где: Кт - коэффициент трансформации трансформатора, Кт = 11

 = 0.043 Ом

Для подстанции “Василево" по данным Костромских электрических сетей полное сопротивление системы Zс=4.38 Ом

Определяем значения тока короткого замыкания.

Ток трехфазного короткого замыкания определится по формуле

 [5]

где:  - суммарное сопротивление в точке короткого замыкания, Ом.

В точке К1 величина тока ограничивается только величиной сопротивлений трансформатора, системы и линии 110 кВ.

 = 970,6 А

В точке К2 величина тока короткого замыкания ограничивается также ещё и величиной сопротивления линии 10 кВ.

;

 = 539 А

Определяем значение тока двухфазного короткого замыкания.

Величина тока двухфазного короткого замыкания определяется по формуле:

IK (2) = 0,87×IK (3) [5]

= 468,93 А

Расчёт ударного тока.

 [1]

Где iУД - ударный ток, кА; КУД - ударный коэффициент; IК (3) - установившееся значение тока короткого замыкания, кА.

Для точки К1:

КУД = 1,5 [1]

IК1 (3) = 970,6 А

Для точки К2:

КУД = 1,5 [1]

IК2 (3) = 539 А

Расчёт теплового импульса.

Тепловой импульс возникает в результате протекания тока КЗ и рассчитывается по формуле:

BK = IК22× (tРЗ + Ta) [1]

гдеBK - тепловой импульс, кА2*с; tРЗ - время срабатывания релейной защиты, с; Ta - время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с.

При напряжении 10…0,4 кВ время действия релейной защиты принимается 0,1 с, время затухания апериодической составляющей 0,01с. [3]

Тепловой импульс для точки К1:

BK1 = (2,059) 2× (0,1+0,01) = 0,47 кА2*с.

Тепловой импульс для точки К2:

BK2 = (1,133) 2× (0,1+0,01) = 0,14 кА2*с.

1.4 Выбор электрических аппаратов на линии

Выбор выключателей.

Выключатель - это контактный коммутационный аппарат, способный выключать, проводить, отключать рабочие токи и токи короткого замыкания. В зависимости от дугогасительной среды различают масляные, воздушные, электромагнитные и вакуумные выключатели.

Выбор выключателей производится по следующим параметрам [3]

по напряжению установки

Uуст £ Uном (1.1)

гдеUуст - напряжение установки, В; Uном - номинальное напряжение выключателя, В.

по длительному току

Iраб £ Iном (1.2)

Где Iраб - рабочий ток линии, А; Iном- номинальный ток выключателя, А.

по отключающей способности

IКЗ (3) £ Iоткл. ном. (1.3)

Где IКЗ (3) - расчётный ток короткого замыкания, А; Iоткл. ном. - номинальный ток отключения выключателя.

по электродинамической стойкости

iу (3) £ iдин (1.4)

где iу (3) - расчётный ударный ток короткого замыкания, А; iдин - ток динамической стойкости выключателя, А.

по термической стойкости

BK £ Iтерм2×tтерм (1.5)

Где BK - расчётный тепловой импульс, кА2×с, Iтерм - ток термической стойкости выключателя, кА, tтерм - время термической стойкости выключателя, с.

В соответствии с перечисленными условиями (1.1 - 1.5) выбираем на стороне 10 кВ выключатель вакуумный ВНВП - 10/320

Условия выбора сводим в таблицу 4.

Таблица 4. - Выбор выключателя на стороне 10 кВ.

Выбор разъединителей.

Разъединители используют для включения и отключения обесточенных участков электрической цепи под напряжением.

Выбор разъединителей производится по тем же параметрам что и выключатели, кроме условия по отключающей способности. [3]

В соответствии с перечисленными условиями (1.1 - 1.5) выбираем на стороне 10 кВ разъединитель РЛНД - 10/200

Условия выбора сводим в таблицу 5.

Таблица 5. - Выбор разъединителя на стороне 10 кВ.

Выбор измерительных трансформаторов тока.

Выбор трансформаторов тока производят по следующим параметрам [1]

по напряжению установки

; (1.6)

по току

; , (1.7)

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки трансформатора тока приводит к увеличению погрешностей.

по конструкции и классу точности;

по электродинамической стойкости;

,, (1.8)

Где iy - расчётный ударный ток КЗ;

kэд - кратность электродинамической стойкости, по каталогу; I1ном - номинальный первичный ток трансформатора тока; iдин - ток электродинамической стойкости;

Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного устройства, в следствии этого такие трансформаторы по этому условию не проверяются.

по термической стойкости

; , (1.9)

Где Вк - расчётный тепловой импульс;

kт - кратность термической стойкости, по каталогу;

tтер - время термической стойкости, по каталогу;

Iтер - ток термической стойкости;

по вторичной нагрузке

Z2 £ Z2НОМ (1.10)

Где Z2 - вторичная нагрузка трансформатора тока;

Z2ном - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

В соответствии с перечисленными условиями (1.6 - 1.10) выбираем трансформаторы тока на стороне 10 кВ [3]

Условия выбора сводим в таблицу 6.

Таблица 6. - Выбор трансформаторов тока на стороне 10 кВ.

Проверим условие согласования по вторичной нагрузке трансформатора тока.

Нагрузка вторичной стороны состоит из:

,

Где rприб - сопротивление прибора, Ом;

rпр - сопротивление соединительных проводов, Ом;

rкон. - переходное сопротивление контактов, 0.05 Ом [1].

Сопротивление приборов определяется по выражению

;

Где Sприб. - мощность, потребляемая приборами, ВА;

I2 - вторичный номинальный ток прибора, А.

По таблице 7. определяем мощность вторичной нагрузки на вторичную обмотку трансформатора тока.

Таблица 7. Вторичная нагрузка трансформатора тока на стороне 10 кВ.

Из таблицы видно, что наиболее загружены трансформаторы тока фаз А и С.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выполнить условие:

rПРИБ + rПР + rК £ Z2НОМ

ГДЕZ2НОМ - номинальная допустимая нагрузка трансформатора, Ом.

Z2НОМ = 0,4 Ом [3]

rПР = Z2НОМ - rПРИБ rК,

rПР = 0,4 - 0,26 -0,05 = 0,09 Ом

Определяем сечение соединительных проводов

Где LРАСЧ - расчётная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, м; r - удельная проводимость материала провода, для алюминия r = 0,0283, Ом×мм/м2.

Принимаем длину равной 6 м. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, тогда LРАСЧ = 1,73×L.

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм2 [3].

2. Патентный поиск

2.1 Способы защиты трехфазного силового трансформатора от перегрузки

Рисунок 3. - Схема защиты трехфазного силового трансформатора от перегрузки.

Формула изобретения [15]:

Способ защиты трехфазного силового трансформатора от перегрузки, основанный на измерении параметра, характеризующего перегрузку, преобразовании этого параметра в электрический сигнал, сравнении этого сигнала с установкой ив случае превышения сигнала над установкой формирования сигнала воздействия на шунтирующий элемент, включении шунтирующего элемента и отключении трансформатора коммутирующим элементом в результате увеличения проходящего через него тока, отличающийся тем, что с целью обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей, шунтирующий элемент шунтирует нагрузку трансформатора, а коммутирующий элемент устанавливают на низкой стороне трансформатора.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6