Расчет токов короткого замыкания

5.1 Составляем схему согласно задания для расчета токов короткого замыкания:

115 кВ

L=8.3 км

X =0.4 Ом/км

115 кВ

S = S =10МВ*А

U = 10.5%

10.5 кВ

5.2 Составляем схему замещения, линии и трансформаторы работают раздельно:

5.3 Принимаем: S = 100 МВ*А; U = 115 кВ; U = 10.5 кВ.

5.4 Определяем базисные токи:

I =  (5.1)

I = =0,5 кА

I =  

I = =5,5 кА

 

5.5 Определяем относительные базисные сопротивления элементов схемы:

системы X =  (5.2)

X = =0.09

линии X = (5.3)

X = =0,03

трансформатора X = (5.4)

X = =1,05

5.6 Определяем результирующее сопротивление:

X = X + X (5.5)

X =0,09+0,03=0,12

X = X + X (5.6)

X =0,12+1,05=1,17

5.7 Определяем токи и мощность короткого замыкания для точки К :

I = (5.7)

I = =4.2 кА

i =2.55* I (5.8)

i =2.55*4.2=10.7 кА

S = * U * I (5.9)

S = *115*4,2=836 МВ*А

5.8 Определяем токи и мощность короткого замыкания для точки К :

I = (5.10)

I = =4.7 кА

i =2.55*4.7=12 кА

S = * U * I (5.11)

S = *10,5*4,7=86 МВ*А

5.9 Полученные данные расчетов сводим в таблицу:

табл.5.1

расч. точка	X	I кА	i кА	S МВ*А
К1	0,12	4,2	10,7	836
К2	1,17	4,7	12	86

Расчет и выбор питающей линии

6.1 Выбираем провод марки АС. Определяем ток линии в нормальном режиме при максимальной нагрузке:

I = (6.1)

I = =45 А

6.2 Определяем экономически наивыгоднейшее сечение:

S = (6.2)

Где = 1.0 – по справочнику

S = =45 мм

6.3 Выбираем провод АС-16. По условию нагрева длительным током провод АС-16 удовлетворяет, так как I =105 A > 2*45А.

Условию минимальных потерь на корону провод АС-16 не удовлетворяет, так как минимально допустимое сечение проводов воздушных линий по условиям коронирования 70мм .

Согласно условиям коронирования принимаем провод марки АС-70.

6.4 Определяем продольную составляющую падения напряжения:

 = (6.3)

Где X=X *L – индуктивное сопротивление линии (Ом); R=r *L – активное сопротивление линии (Ом).

Q=Q - Q (6.4)

Q=10900-4860=6040 квар

= =732 В

6.5 Определяем поперечную составляющую падения напряжения:

 (6.5)

=284 В

6.6 Определяем падение напряжения:

 (6.6)

=785.2 В – что составляет = 0.7%

Выбранное сечение удовлетворяет условию =0,7% < =5% , даже при аварийном режиме.

Выбор оборудования

7.1 Выбираем выключатель типа МКП-110Б-630-20У1 – масляный, камерный, подстанционный, категория изоляции Б, на номинальное напряжение 110 кВ, на 630 А, ток отключения 20 кА, для умеренного климата.

7.2 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных, которые должны быть выше соответствующих расчетных данных.

табл.7.1

Расчетные данные	Каталожные данные
I = 45 А	I = 630 А
U = 110 кВ	U = 110 кВ
I = 4.2 кА	I = 20 кА
S = 836 МВ*А	S = 3979 МВ*А
i = 10.7 кА	i = 52 кА
I = 1.028 кА	I = 20 кА

 

S =  (7.1)

S = = 3976 МВ*А

I =I (7.2)

Где t =0.1 сек, tb = 0.08 сек.

I =4,2 =1,028 кА

Принимаем выбранный выключатель, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.3 Выбираем разьеденитель марки РНД(3)-110(Б)(У)/1000 У1(УХЛ) – наружной установки, двухколонковый с заземляющими ножами, с усиленной изоляцией, с механической блокировкой главных и заземляющих ножей. Устанавливается на U=110 кВ и номинальный ток 1000 А в районах с умеренным климатом на открытом воздухе.

7.4 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных:

табл.7.2

Расчетные данные	Каталожные данные
I = 45 А	I = 1000 А
U = 110 кВ	U = 110 кВ
i = 10.7 кА	i = 80 кА
I =1.028 кА	I = 31,5 кА

 Принимаем выбранный разъединитель, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.5 Выбираем трансформатор тока типа ТФЗМ-110Б-1У11 – с фарфоровой изоляцией и звеньевой обмоткой, маслонаполненный, на 110 кВ с изоляцией категории Б. Для районов с умеренным климатом, для работы на открытом воздухе.

7.6 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных:

табл.7.3

Расчетные данные	Каталожные данные
U = 110 кВ	U = 110 кВ
I = 45 А	I = 100 А
К =76	К =149
К =30	К =57

 К = (7.3)

К = (7.4)

К = =30

расчетные данные.

К = =76

К = =57

каталожные данные.

К = =149

Принимаем выбранный трансформатор тока, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.7 Трансформатор напряжения выбираем по номинальному напряжению U = 110 кВ. Принимаем трансформатор напряжения типа НКФ-110-57У1 – каскадный, в фарфоровой покрышке на напряжение 110 кВ для работы в районах с умеренным климатом 1957 года разработки.

7.8 Вентильный разрядник выбирается по номинальному напряжению, принимаем разрядник вентильный станционный на номинальное напряжение 110 кВ марки РВС-110.

Выбор шин

8.1 Определяем расчетный ток при максимальной нагрузке в послеаварийном режиме работы:

I = (8.1)

I = =988.4 А

8.2 По справочнику выбираем алюминиевые шины марки АТ с размером полосы 60*8 мм, сечением 480 мм , с допустимым током 1025 А. Полоса установлена на ребро, расстояние между опорными изоляторами L=900 мм, расстояние между фазами a=260 мм.

рис.8.1 расположение полос на изоляторах.

8.3 Проверяем шины на динамическую устойчивость к действию токов короткого замыкания:

8.3.1 Находим усилие действующее между фазами, при трехфазном коротком замыкании:

F = 1.76*i (8.2)

F = 1.76*12 = 87.7 Н

8.3.2 Определяем механическое напряжение в шинах:

= (8.3)

Где W – момент сопротивления шин

W=0.17*b *h (8.4)

W = 1.76*0.8 *6=0.65 см

= =9.5 мПа

Шины сечением 60*8 удовлетворяют условию динамической устойчивости, так как

=9,5 мПа < = 65 мПа = 65 мПа

8.4 Проверяем шины на термическую устойчивость при протекании по ним токов короткого замыкания:

S =b*h (8.5)

S =8*60=480 мм2

Sмин= (8.6)

Где С =91 А*с – по табл. 36

Sмин= =24,3 мм2

Выбранные шины удовлетворяют условию термической устойчивости к токам короткого замыкания исходя из:

Sмин = 24,3 мм2 < Sрасч = 480 мм2

8.5 Принимаем выбранные шины марки АТ 60*8, сечением 480 мм2 и Iдоп= 1025 А.

Релейная защита

Проектируемое предприятие содержит 15% потребителей первой категории, поэтому принимаем в качестве источника оперативного тока переменный ток.

Релейная защита трансформаторов устанавливается от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: междуфазные короткие замыкания в обмотках и на выводах, внутренних повреждений, замыканий на землю, перегрузок.

Защита от перегрузок выполняется действующей на сигнал посредством токового реле. Токовое реле устанавливают в одной фазе, поскольку перегрузка трансформатора возникает одновременно во всех трех фазах. Газовая защита применяется в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформатора. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Эти признаки используются для выполнения специальной защиты, при помощи газового реле, реагирующего на появление газов и движение масла. Схема соединения трансформаторов тока и реле максимальной защиты обеспечивает защиту от всех видов короткого замыкания.

Пользуясь справочником ( [2] стр. 376 – 382 ) принимаем схему защиты на переменном оперативном токе с реле прямого действия для трансформаторов 110/10 кВ. Схема защиты приведена на рис.9.1

Данная схема содержит: (1) – отделитель, (2) – короткозамыкатель с пружинным приводом, (3) – выключатель на стороне низшего напряжения с дистанционным приводом, (4) – встроенный трансформатор тока на стороне высшего напряжения (для надежности работы реле прямого действия трансформаторы тока соединены по два на фазу); (5) – трансформаторы тока, (6) – реле типа ИТ (защита от перегрузки), (7) – реле газовое, (8) – реле промежуточное типа РП, (9,10) – реле типа ЭС, (11) – переключающее устройство типа НКР; (7 – 11) – газовая защита, выполненная с самоудерживанием выходного промежуточного реле для обеспечения надежного отключения трансформатора при кратковременном замыкании контактов газового реле, снятие самоудерживания осуществляется блок – контактами короткозамыкателя; (12 – 15) реле типа РТВ; (12,13) – максимальная токовая защита со стороны низшего напряжения; (16,17) – катушка отключения, (18) – добавочное сопротивление.

Токовая отсечка из-за ограничения числа реле прямого действия, встроенных в привод, для трансформатора не предусмотрена: для быстрого отключения повреждений в трансформаторе предусматривается газовая защита.

Рис.9.1. Схема релейной защиты.