Таким образом, замена масляного выключателя на вакуумный выключатель позволяет получить ежегодную экономическую экономию576,31 т. рублей. Это объясняется снижением затрат на эксплуатацию. Дополнительные капитальные вложения окупятся за 3,5 года.
10 Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания (к.з.) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, проектирования и наладки релейной защиты, выбора средств и схем грозозащиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств. [14]
10.1 Изобразим схему электроснабжения подстанции «Байдарка»
Рисунок 10.1 – схема электроснабжения подстанции «Байдарка»
10.2 По схеме электроснабжения составляем расчетную схему, в которую входят все участвующие в питании короткого замыкания источники питания и все элементы схемы электроснабжения. При выборе расчетной схемы учитываем режимы работы данной установки . На расчетной схеме расставляем характерные точки короткого замыкания.
Рисунок 10.2 – расчетная схема
10.3 По расчетной схеме составляем схему замещения и определяем значения сопротивлений входящих в эту схему. Схему замещения составляем для одной фазы.
Рисунок 10.3 – схема замещения
Х1 – сопротивление системы
Х2 – сопротивление стороны 110 кВ на подстанции «Восточная II»
Х3 – сопротивление стороны 35 кв на подстанции «Восточная II»
Х4 – сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-150
Х5 – сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-95
Х6 – сопротивление трансформатора на подстанции «Байдарка»
10.4 Данные для расчета на подстанции «Восточная II» предоставлены региональным диспетчерским управлением
Еэкв=125,99 кВ
Х1=6,561 Ом
Iк.з.=10,598 кА
Трансформатор на подстанции «Восточная II» имеет следующие напряжения короткого замыкания:
Uк В-С=10,5% - напряжение короткого замыкания между сторонами высокого и среднего напряжения
Uк В-Н=17% - напряжение короткого замыкания между сторонами высокого и низкого напряжения
Uк С-Н=6% - напряжение короткого замыкания между сторонами среднего и низкого напряжения
10.5 Определяем напряжение короткого замыкания на высокой стороне
Uк В=0,5×( Uк В-Н+ Uк В-С - Uк С-Н) (10.1)
Uк В=0,5×(17+10,5 – 6)=10,75 %
10.6 Определяем напряжение короткого замыкания на стороне среднего напряжения
Uк С=0,5×( Uк В-С+ Uк С-Н - Uк В-Н) (10.2)
Uк С=0,5×(10,5+6 – 17)=-0,25 %
10.7 Так как активное сопротивление более чем в три раза меньше индуктивного то в расчетах им пренебрегаем и учитываем только индуктивное сопротивление [7]. Трансформатора на подстанции «Восточная II» имеет напряжения 115/38,5/11
10.8 Определяем индуктивное сопротивление высокой стороны трансформатора на подстанции «Восточная II»
(10.3)
Где - напряжение на высокой стороне трансформатора, ква
S – мощность трансформатора, мва
Ом
10.9 Определяем индуктивное сопротивление средней стороны трансформатора на подстанции «Восточная II»
(10.4)
Ом
10.10 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К1
Хк1=Х1+Х2+Х3 (10.5)
Хк1=6,56+56,86+1,32=64,74 Ом
10.11 Определяем индуктивное сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-150
Х4=Худ×L (10.6)
Где Худ – индуктивное сопротивление линии 35 кВ с проводом АС-150, Ом [8].
L – длина линии 35 кВ с проводом АС-150, км
Х4=0,395×2,8=1,106 Ом
10.12 Определяем индуктивное сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-95 по формуле 6
Х5=0,414×0,7=0,289 Ом
10.13 Приводим результирующее индуктивное сопротивление в точке К1 к среднему напряжению 38,5 кВ.
ХК138,5=ХК1 (10.7)
ХК138,5=64,74 Ом
10.14 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К2
ХК2=ХК138,5+Х4+Х5 (10.8)
ХК2=7,25+1,106+0,289=8,645 Ом
10.15 Определяем сопротивление трансформатора на подстанции «Байдарка» по формуле (10.3)
Ом
10.16 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К3
ХК3=ХК2+Х6 (10.9)
ХК3=8,645+15,06=23,705 Ом
10.17 Приводим результирующее индуктивное сопротивление в точке К3 к низшему напряжению на подстанции «Байдарка»
(10.10)
Ом
10.18 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К1
(10.11)
Где UФ – фазное напряжение, кВ
кА
(10.12)
кА
(10.13)
Где КУ – ударный коэффициент [7]
кА
10.19 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К2
(10.14)
кА
(10.15)
кА
(10.16)
кА
10.20 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К3
(10.14)
кА
(10.15)
кА
(10.16)
кА
11 Выбор и проверка электрических аппаратов подстанции
Аппараты, изоляторы и проводники первичных цепей должны удовлетворять следующим общим требованиям:
- необходимая прочность изоляции для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях.
Для выбора экономически целесообразного уровня изоляции необходимо учитывать условия ее работы, номинальное и наибольшие рабочие напряжения электроустановки и рассмотреть средства защиты изоляции от перенапряжения.
- допустимый нагрев токами длительных режимов.
Расчетные рабочие токи присоединения в нормальном и форсированном режимах не должны превышать номинальный длительный ток аппарата.
- устойчивость в режиме короткого замыкания.
В установках напряжением выше 1000 В по режиму короткого замыкания следует проверять: электрические аппараты, проводники, опорные и несущие конструкции для них. Проверка проводится на термическую и динамическую устойчивость к воздействию токов короткого замыкания.
- Технико-экономическая целесообразность;
- Соответствие окружающей среде и роду установки;
- Достаточная механическая прочность.[8]
11.1 Выбор выключателей
Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.
Проверяем правильность выбора вакуумного выключателя ВБУЭЗ-10-20/1000У2 (технические данные смотри раздел сравнение технических характеристик вакуумных выключателей).
Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, и по току отключения, кроме того высоковольтные выключатели проверяют на электродинамическую и термическую устойчивость. Таким образом, должны соблюдаться условия: [8].
Uн.а ≥ Uн.уст. (11.1)
Где Uн.а – номинальное напряжение выключателя
Uн.уст. – номинальное напряжение установки
Iн.а. ≥Iр.форс (11.2)
Где Iн.а. – номинальный ток выключателя
Iр.форс – ток в цепи в форсированном режиме
Iр.форс=1,5Iн=1,5×229=343,5 А
Iн.от. ≥ Iот. (11.3)
Где Iн.от – номинальный ток отключения выключателя
Iот. - расчетный ток отключения равный току короткого замыкания
iуд.3 ≤ iмах (11.4)
Где iуд.3 - ударный ток трехфазного короткого замыкания в месте установки выключателя
iмах – амплитудное значение сквозного тока короткого замыкания, гарантированное заводом изготовителем
Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. (11.5)
Где Вк – тепловой импульс тока, характеризующий количество теплоты, выделенное в аппарате за время короткого замыкания
Вк=(Iк(3))2×tк=4,73×1,4=6,622 кА2×с
Iт.н. – номинальный допустимый ток термической устойчивости выключателя в течении времени t т.н
t т.н – номинальное время термической устойчивости выключателя при протекании тока Iт.н.
Iт.н.2×t т.н.=202×3=1200 кА2×с
Таблица 11.1 Результаты выбора вакуумного выключателя
|
Условия выбора |
Расчетные данные сети |
Каталожные данные вакуумного выключателя |
|
Uн.а ≥ Uн.уст. |
6,3 кВ |
10 кВ |
|
Iн.а. ≥Iр.форс |
343,5 А |
1000 А |
|
Iн.от. ≥ Iот. |
4,73 кА |
20 кА |
|
iуд.3 ≤ iмах |
10,03 кА |
52 кА |
|
Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. |
6,622 кА2×с |
1200 кА2×с
|
Выбранный выключатель подходит по всем условиям
Аналогично проверяем правильность выбора установленных на стороне 35 кВ разъединителей РЛНДЗ-35/600 результаты проверки сводим в таблицу 11.2
Таблица 11.2 Результаты выбора разъединителей
|
Условия выбора |
Расчетные данные сети |
Каталожные данные разъединителя РЛНД-35/600 |
|
Uн.а ≥ Uн.уст. |
35 кВ |
10 кВ |
|
Iн.а. ≥Iр.форс |
61,8 А |
600 А |
|
Iн.от. ≥ Iот. |
2,33 кА |
25 кА |
|
iуд.3 ≤ iмах |
5,93 кА |
31 кА |
|
Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. |
3,26 кА2×с |
25 кА2×с
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
