Розрахунок струмів короткого замикання

Нам, згідно із завданням, потрібно вибрати комутаційну апаратуру на високій і низькій сторонах ПС3. Для цього потрібно розрахувати струми короткого замикання. Виберемо шлях проходження струму короткого замикання до контрольних точок (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 ­– План-схема електричної системи

Зобразимо схему заміщення даної мережі для розрахунку струмів КЗ на ПС3 на рисунку 2.2:

Рисунок 2.2 – Схема заміщення для розрахунків струму КЗ на ПС3

Розрахунок проведемо у відносних одиницях, для цього задаємось базисною потужністю і номінальною напругою, які відповідно приймаємо рівними:

Так як ЛЕП 35 кВ то U_ном = 37кВ.

S_б = 100 МВА, U_ном = 37кВ.

Опір системи розраховуємо за формулою:

; (2.1)

де – опір системи у відносних одиницях;

S_с – потужність системи (приймаємо рівною нескінченності), МВА;

S_б – базисна потужність, МВА.

.

Активний і реактивний опори ліній у відносних одиницях розрахуємо за формулами :

; (2.2)

; (2.3)

де – активний опір лінії в іменованих одиницях;

– реактивний опір лінії в іменованих одиницях.

Знайдемо опір лінії 3 (L3) у відносних одиницях:

;

.

Для знаходження опору трансформаторів у відносних одиницях використаємо формулою:

; (2.4)

де – реактивний опір обмоток трансформатора у відносних одиницях;

– напруга короткого замикання.

Знайдемо реактивний опір трансформаторів на ПС3, скориставшись формую 2.4:

;

.

Знайдемо струм КЗ для точки К1 зображеної на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема заміщення мережі для знаходження струму КЗ в точці К1

Рисунок 2.4 – Схема заміщення мережі з нанесеними значеннями опорів

Повний опір схеми розраховуємо за формулою:

; (2.5)

.

Рисунок 2.5– Еквівалентна схема заміщення мережі для точки КЗ К1

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах високої сторони трансформатора.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою:

; (2.6)

де І_к – струм короткого замикання кА;

(кА).

Ударний струм розрахуємо за формулою :

; (2.7)

де i_у – ударний струм короткого замикання, кА;

К_у – ударний коефіцієнт.

Ударний коефіцієнт знайдемо за формулою:

; (2.8)

де Т_А – складова часу.

Складова часу визначається за формулою:

; (2.9)

;

;

(кА).

Знайдемо струм КЗ для точки К2 зображеної на рисунку 2.5.

Розрахуємо струм КЗ в точці К2 на шинах низької сторони 10 кВ трансформатора ПС3.

Коли потужність трансформатора більше 630 кВА активний опір трансформатора в розрахунку струму КЗ не враховуємо

Рисунок 2.6 – Еквівалентна схема заміщення мережі для знаходження струму КЗ на нижній стороні ПС3, в точці К2

Знайдемо еквівалентний та повний опір даної схеми:

;

;

;

.

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах нижньої сторони трансформатора.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою 2.6:

(кА).

Розрахуємо ударний струм, ударний коефіцієнт та складову часу за вище приведеними формулами.

;

;

(кА).

Занесемо отримані дані с таблицю 2.1:

Таблиця 2.1 – Значення струмів КЗ в різних точках КЗ

Точка КЗ	, кА	, кА
К1	5,033	8,11
К2	8,34	23,18

Вибір комутаційного обладнання на підстанції

Вибір комутаційного обладнання для нижньої сторони ПС3

Вибір вимикачів потужності

Вимикачі потужності вибираються за умовами:

1) по номінальній напрузі:

; (3.1)

2) по робочому струму:

; (3.2)

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

, (3.4)

де – діюче значення періодичної складової струму КЗ у момент часу після початку розмикання контактів вимикача;

– номінальний струм відключення вимикача;

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

, (3.5)

де – діюче значення аперіодичної складової струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,

– номінальне значення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.

, (3.6)

де – час від початку КЗ до розходження контактів:

, (3.7)

де – мінімальний час дії релейного захисту, – власний час відключення вимикача;

5) по електродинамічній стійкості:

(3.8)

де – амплітудне значення наскрізного струму КЗ;

6) по термічній стійкості:

, (3.9)

де – розрахунковий тепловий імпульс,

– струм термічної стійкості,

– час дії струму термічної стійкості.

(3.10)

Виберемо вимикач Q5 (СВ)

Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/630 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630А;

Iн відкл = 32 кА;

Iкз(ном) =12,5 кА;

t0 = 0,03 с;

tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);

tрз.мін. = 0,8 с

= 0,4.

Рисунок 3.1 – Зовнішній вигляд вакуумного вимикача ВВ/TEL

Навантаження, яке задано на шинах 10кВ:

(кА);

(А).

Зробимо перевірку вимикача:

1. по номінальній напрузі:

;

2. по робочому струму:

;

3. по допустимому струму КЗ:

;

4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

;

;

;

;

;

5. по електродинамічній стійкості:

;

6. по термічній стійкості:

;

;

.

Оцінивши розрахунки, робимо висновок – вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.

Вибираємо вимикачі Q3 і Q4 з такими параметрами :

Вибираємо вакумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/1000 з такими параметрами

Uн = 10 кВ;

Iн = 1000А;

Iн відкл = 32 кА;

Iкз(ном) =12,5 кА;

t0 = 0,03 с;

tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);

tрз.мін. = 0,8 с

= 0,4.

Навантаження котре задано на шинах 10кВ:

(кА);

(А).

Зробимо перевірку вимикача:

1. по номінальній напрузі:

;

2. по робочому струму:

;

3. по допустимому струму КЗ:

;

4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

;

;

;

;

;

5. по електродинамічній стійкості:

;

6. по термічній стійкості:

;

;

.

Оцінивши розрахунки, робимо висновок – вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.

Вибір роз’єднувачів

Роз’єднувачі та віддільники вибираються за наступними умовами:

1. по номінальній напрузі:

, (3.11)

де – номінальна напруга електроустановки де передбачається установка комутаційного апарату; – номінальна напруга комутаційного апарату,

2. по робочому струму:

, (3.12)

де – максимальний струм, який може протікати через комутаційний апарат в нормальному режимі роботи; – номінальний струм комутаційного апарату;

3. по конструктивному виконанню;

4. по електродинамічній стійкості:

, (3.13)

де – розрахунковий ударний струм при трифазному КЗ; – струм динамічної стійкості комутаційного апарату (граничний наскрізний струм КЗ згідно паспортних даних на комутаційний апарат);

5. по термічній стійкості:

або . (3.14)

Заземлюючі ножі та короткозамикачі вибираються по тим же умовам за виключенням робочого струму.

Вибір роз'єднувача QS 9, і роз'єднувача QS 10:

Марка роз'єднувача РВ-10/1000-1 УХЛ4;

Номінальні параметри роз'єднувача:

Uн = 10 кВ;

Iн = 1000 А;

Iт = 20 кА;

ідин = 51 кА;

tт = 3 c;

tвідкл = 1с.

Зробимо перевірку роз'єднувачів:

1. по номінальній напрузі:

,

2. по робочому струму:

,

3. по електродинамічній стійкості:

,

4. по термічній стійкості:

або .

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції.