2020-01-14
195
Для расчета токов короткого замыкания использовалась программа расчета нормальных и аварийных режимов с множественной продольно-поперечной несимметрией в электрической сети энергосистем с учетом нагрузки «RTKZ 2.03». В имеющийся расчётный файл всей энергосистемы рассматриваемого энергорайона были добавлены новые проектируемые элементы, параметры которых были определены в предыдущем разделе.
Распечатка результатов расчётов токов КЗ в точке К2, находящейся на шине 10 кВ, в узле 2501 приведена в приложении Д2.
Как видно из результатов расчётов, ток трёхфазного КЗ больше тока однофазного КЗ, следовательно, в дальнейших расчётах будем использовать только ток трёхфазного КЗ.
Сверхпереходной ток трёхфазного КЗ в точке К2 равен:
I'' = 8,162 кА.
Эквивалентные сопротивления системы для точки К2:
х Σ к1 = 0,78 Ом; r Σ к1 = 0,08 Ом.
Определим ударный ток КЗ по (2.2):
Ta = 0,783963 / (314 · 0,0811) = 0,0308,
ку = 1 + е -0,01/0,0308 = 1,7228,
iу = 2 · 1,7228 · 8,162 = 19,8855.
Определим апериодическую составляющую тока КЗ в момент времени τ по (2.5):
|
|
|
τ = 0,01 + 0,09 = 0,1с,
λτ = e – 0,1 / 0,0308 = 0,039,
iаτ = 0,039 2 · 8,162= 0,449.
Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени τ по (2.8):
xрасч = 0,783963 · 3538,25 / 10,5 2 = 25
Int = 1 · 8,162 = 8,162.
Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени tоткл по (2.8):
tоткл = 0,1 + 0,11 = 0,21c,
Int = 1 · 8,162 = 8,162.
Выбор электрических аппаратов на ОРУ 110 кВ
Выбор выключателей
Выбор выключателя производят:
- по номинальному напряжению:
UномQ ≥ UhРУ = 110 кВ; (2.10)
- по номинальному току:
Iр.ф. = 100А ≤ Iном , (2.11)
где Iр.ф. - максимальное значение тока, протекающего через подстанцию в послеаварийном режиме (см. приложение А1).
Примем к установке воздушный выключатель типа ВВБМ-110Б-31,5/2000У1 со следующими параметрами:
Номинальное напряжение UнQ 110 кВ
Наибольшее рабочее напряжение Umax 126 кВ
Номинальный ток IhQ 2000 A
Номинальный ток отключения Iно 31,5кА
Нормированное содержание апериодической составляющей
тока кз βн 32%
Допустимая скорость восстанавливающегося 1,2
напряжения СВНдоп кВ/мкс
Наибольший пик предельного сквозного тока inc 102 кА
|
|
|
Действующее значение сквозного тока Inc 40 кА
Наибольший пик номинального тока включения iнв 90 кА
Действующее значение номинального тока включения 1нв 35 кА
Ток термической стойкости Imc 40 кА
Время термической стойкости tmc 3 с
Время отключения tвo 0,07 с
Собственное время отключения tсв 0,05 с
Проверка выключателя по режиму КЗ.
Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчётного для этой проверки примем ток трёхфазного КЗ, т.к. он самый большой. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Inτ и апериодическую iaτ составляющие тока КЗ в момент τ расхождения контактов выключателя:
τ = tрз min + tсв 0,01 + 0,05 = 0,06 c;
Inτ = 4,764; iaτ = 0,02538.
Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:
2 · Iно · (1 + βн% /100) > 2 · Inτ + iaτ; (2.12)
2 · 31,5 · (1 + 32 /100) > 2 · 4,764+ 0,02538;
58,8 кА > 6,7627,
т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.
Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ. Необходимо проверить выполнение следующего условия:
Вк доп ≥ Вкрасч. (2.13)
Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя, Вк доп = 402 · 3 = 4800 кА2 · с.
Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ:
Bкп =[(I'' + Inτ)/2]2 · τ + [(Inτ + In.отк)/2]2 · (tотк – τ), (2.14)
Вкп = [(4,764+4,764)/2]2·0,06+[(4,764+4,764)/2]2·(0,17-0,06) = 3,858 кА2·с.
tотк =tРЗ тах + teo = 0,1 + 0,07 = 0,17 с,
где tРЗ max = 0,1 с – время действия резервных релейных защит.
Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ равен:
Вка = (I'')2·Tаэ (2.15)
Вка = 4,7642 0,01075 = 0,244кА2 с,
где Tаэ – эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.
(2.16)
Учитывая, что Вк расч = Вкп + Вка выполним проверку на термическую стойкость:
Вк доп = 4800 > Вк расч = 3,858 + 0,244 = 4,102кА2 · с,
то условие проверки на термическую стойкость выполнено.
Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчет производится при трехфазном КЗ:
inc = 102кА > iy = 9,3949 кА;
Iпс = 40 кА > I'' = 4,764 кА,
т.е. условия проверки выполнены.
Проверка на включающую способность. Расчет производится по трёхфазному КЗ, т.к. ток при нем больше:
iнв = 90 кА > iy = 9,3949 кА.
Iнв = 35 кА > I'' = 4,764 кА;
Проверка выключателя по скорости восстанавливающегося напряжения (СВН):
СВНдоп ≥ СВНрасч;
СВНрасч = к · Inτ2/ (nocm · Iно) = к · Inτ2/[(nл - 1) · Iно ] (2.17)
СВНрасч = 0,2 · 4,7642 / (1 · 31,5) = 0,144кВ/мкс;
где пост = пл - 1, если пл ≤ 3,
пост - пл - 2, если пл ≥ 4,
пл – число линий, подключенных к сборным шинам данного напряжения;
СВНдоп = 1,2 кВ/мкс > СВНрасч = 0,144 кВ/мкс.
Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в табл.2.1.
Таблица 2.1 - Параметры и расчетные величины выключателя.
| Параметры выключателя | Соотношение | Расчетные величины для выбора выключателя |
| Uн = 110 кВ | = | UнРУ = 110 кВ |
| Iн = 2000 А | > | Iраб. форс = 501 А |
| Iно = 31,5 кА | > | Inτ = 4,764 кА |
| 2 Iно (1 + βн) = 58,8 кА
| > | 2 Inτ + iaτ = 6,7627 кА
|
| Imc2 · tmc = 4800 кА2·с | > | Bк расч = 4,102 кА2·с |
| Inc = 40 кА | > | I'' = 4,764 кА |
| inc = 102 кА | > | iу = 9,3949 кА |
| Iнв = 35 кА | > | I'' = 4,764 кА |
| iнв = 90 кА | > | iу = 9,3949 кА |
| СВНдоп = 1,2 кВ/мкс | > | СВНрасч = 0,144 кВ/мкс |
Выбор разъединителей
|
|
|
Разъединитель выбирают по номинальному току, номинальному напряжению, конструкции, по роду установки, а проверяют на термическую и динамическую стойкость в режиме КЗ. Так как разъединитель в цепи генератора стоит в одной цепи с выключателем, то расчетные величины для него такие же, как и для выключателя.
Выбираем разъединитель наружной установки типа РНДЗ-1-110/630 Т1. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 2.2,
Таблица 2.2 - Параметры и расчетные величины разъединителя.
| Параметры разъединителя | Соотношение | Расчетные величины для выбора разъединителя |
| Uном = 110 кВ | ≥ | UнРУ = 110 кВ |
| Iном = 630 А | > | Iраб.форс = 501 А |
| Imc2·tmc=31,52·4 = 3969 кА2·с | > | Bк расч = 4,102 кА2·с |
| inc = 80 кА | > | iу = 9,3949 кА |
Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки в данной цепи.
