Расчет токов короткого замыкания

Произведу расчет токов короткого замыкания для:

- проверки чувствительности защит,

- выбора и проверки оборудования подстанции на термическую и электродинамическую стойкость.

Рисунок 4.1. Расчетная эквивалентная схема сети

Величины напряжения при работе РПН (регулирование под нагрузкой):

( ; ; ; ).

кВ,

кВ,

Максимальное напряжение для изоляции обмотки высокого напряжения трансформатора 121 кВ . Поэтому и принимаем U_max =121 кВ.

Расчет сопротивления трансформатора:

Ом,

Ом,

Ом.

Расчет токов короткого замыкания в точке К1:

кА,

где кВ, Ом.

кА.

Ударный ток:

кА,

где – постоянная времени, с,

– ударный коэффициент.

Расчет токов короткого замыкания в точке К2:

кА,

где Ом.

кА.

Ток короткого замыкания, приведенный к высшему напряжению:

кА,

кА,

кА.

Ток короткого замыкания, приведенный к низшему напряжению:

кА,( кВ);

кА,( кВ);

кВ.

Ударный ток:

где с, Ом,

.

Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей

На стороне высшего напряжения

Коммутационные аппараты.

Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей проводится по условиям:

- по напряжению: U_ном ³U_уст;

- по току: I_ном≥I_рmax;

- по электродинамической стойкости: , где - предельный сквозной ток;

- по термической стойкости: , где - предельный ток термической стойкости, - время протекания тока , - приведенное время действия тока короткого замыкания (3 сек.).

1) Разъединитель – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения линии без нагрузки (для обеспечения безопасного изоляционного промежутка между контактами), для создания видимого разрыва между частями, оставшимися под напряжением для проведения ремонтных работ. Выключается и включается с помощью ручного рычажного привода.

Выбираю разъединитель для наружной установки РНД(З)-110/630У: Р – разъединитель, Д – двухколонковый, З – с заземляющими ножами, 2 – число разъединяющих ножей, У – для районов с умеренным климатом, ХЛ – для районов с холодным климатом.

Паспортные данные: U_ном =110кВ, I_ном=1000А, =80кА, =31,5кА, =3с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.1.

2) Отделитель – отделяющий разъединитель для отключения поврежденного силового трансформатора при сохранении нормального питания исправного трансформатора. Выполняются однополюсными, соединяются на месте монтажа в трехполюсный аппарат. Отключаются автоматически, включаются ручным приводом.

Выбираю отделитель ОД-110/800У1: О – отделитель, Д – двухколонковый, У – для районов с умеренным климатом, 1 – для работы на открытом воздухе.

Паспортные данные: U_ном =110кВ, I_ном=800А, =80кА, =12,5кА, =3с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.1.

3) Короткозамыкатель – короткозамыкающие разъединители для создания мощных искусственных к.з. на питающих линиях, которые затем отключаются выключателями. Выполняются двухполюсными. Включаются автоматически, выключаются ручным приводом.

Выбираю короткозамыкатель КЗ-110У1: К – короткозамыкатель, Р – рубящего типа, Н – наружной установки, У – для районов с умеренным климатом, 1 – для работы на открытом воздухе.

Паспортные данные: U_ном =110кВ, =51кА, =20 кА, =3с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

Условия выбора и проверки	Расчетное значение	Паспортные данные
Разъединитель РДЗ-1-110/630У	Отделитель ОД-110/800У1	Короткозамыка-тель КЗ-110У1
Uном ³Uуст	110 кВ	110 кВ	110 кВ	110 кВ
Iном≥Iрmax	13,14А	1000 А	800 А	без проверки
	11,9 А	80 кА	80 кА	51 кА
	1,322 3= 5,23кА2 с	802 3= 19200кА2 с	802 3= 19200кА2 с	202 3= 1200кА2 с
Тип привода		ПВ-20У2	ПРО-1У1	ПРК-1У1

Измерительные аппараты.

Трансформаторы тока – служат для снижения токов до значений, которые могут быть измерены стандартными измерительными приборами (с пределами измерений по току 5 А), обеспечивая безопасность измерений (защита от токов первичных цепей), удобство обслуживания и питание измерительных приборов.

Коэффициент трансформации тока:

выбираю К_тр=50/5=10.

Выбираю трансформатор тока ТФЗМ-110А 50/5: Т – трансформатор тока, A – с фарфоровой изоляцией, З – с обмотками звеньевого типа, М – маслонаполненные, А – категория внешней изоляции по длине пути утечки.

Паспортные данные: U_ном 110, I_1ном=50А, I_2ном=5А, =12кА, =5 кА, =3с, класс точности – 1.

Ток вторичной обмотки трансформатора тока, вызванный протеканием номинального рабочего тока в первичной обмотке:

А

Проверка по напряжению: U_ном ³U_уст , 110 кВ³ 110 кВ.

Проверка по току: I_ном≥I_рmax, 50А ³ 13,14А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 12кА ³ 11,9кА.

Проверка на термическую стойкость: ,

5² 3=75кА² с³4,16³ 51,92кА с.

Условия выполнены.

Токоведущие части.

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС, которые крепятся на фарфоровых изоляторах. На шины присоединяются все токоведущие части оборудования подстанции.

Выбираю сечение провода по экономической плотности тока:

мм² где j =1,1А/мм² – экономическая плотность тока при числе часов использования максимума нагрузки в год Т=3000…5000ч;

Выбираю сечение по термической стойкости:

мм²< 95 мм².

Проверяю провод по условию короны:

мм,,

или мм² – допустимое минимальное сечение в соответствии с ПУЭ табл.2.5.6 и соответствует мм.

Окончательно выбираю провод АС 95/15,9.

Защитные аппараты:

Ограничитель напряжения (нелинейные) – служат для защиты изоляции электрооборудования подстанции от атмосферных (молнии), наведенных (со стороны оборудования подстанции) и коммутационных перенапряжений.

Выбираю ограничитель перенапряжения ОПН-У1-110:

О – ограничитель, П – перенапряжения, Н – нелинейный, П – полимерный, 1 – одноколонковый, 110 – для распред. сетей 110 кВ, 10 – наиболее длительно допустимое рабочее напряжение, 10 – номинальный разрядный ток.