Электроснабжение населенного пункта

 

Расчёт ТКЗ

Определять  трёхфазный ТКЗ будем по формуле

,                                                  (2.31)

где  трёхфазный ТКЗ в i-ой точке схемы, кА;

  суммарное сопротивление  элементов системы до точки  КЗ, Ом.

Минимальный ТКЗ (для сети 10 кВ  сети с изолированной  нейтралью  двухфазный ТКЗ) находим исходя из трёхфазного ТКЗ по формуле

,                                            (2.32)

где  двухфазный ТКЗ в i-ой точке схемы.

Ударный ток  в точке КЗ определим по формуле

,                                        (2.33)

где  ударный ток в i-ой точке схемы;

  ударный коэффициент;

,                                            (2.34)

где Т_а  время затухания апериодической составляющей ТКЗ, с;

,                                                 (2.35)

где ,  соответственно суммарные активное и индуктивное сопротивления элементов до точки КЗ, Ом;

  циклическая частота  системы, 1/с

,                                           (2.36)

  частота системы, Гц, = 50 Гц.

Для примера  рассчитаем ТКЗ в точке К11 в  нормальном режиме работы сети 10 кВ:

суммарное сопротивление до точки К11

=0,547+0,005+4,223+0,499+0,231+0,258+0,207+0,102+2,558+1,01+

+0,199=9,839 Ом;

ток трёхфазного  КЗ

 кА;

ток двухфазного  КЗ

 кА;

ударный ток

=0,547+0,0038+4,208+0,241+0,138+0,125+0,1+0,061+1,533+

+0,606+0,119 =7,682 Ом,

=0,0038+0,353+0,437+0,185+0,226+0,181+0,082+2,047+

+0,809+0,159=4,665 Ом,

 с,

,

 кА.

Расчёты ТКЗ  для остальных точек проводим аналогичным образом, результаты расчётов заносим в таблицу 2.6.

 

 

 

Таблица 2.6 Расчёт токов коротких замыканий

Пара-метры	Точки коротких замыканий, кА
	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7	К8	К9	К10	К11	К11 (па)
, Ом	0,004	0,539	0,976	1,161	1,387	1,891	0,76	1,65	3,697	4,62	4,665	4,977
, Ом	0,551	4,759	5	5,138	5,263	5,605	4,925	5,424	6,957	7,648	7,682	8,083
, Ом	0,552	4,775	5,274	5,505	5,763	6,373	5,051	6,072	8,63	9,782	9,839	10,319
, кА	10,98	1,27	1,15	1,1	1,05	0,951	1,2	0,998	0,702	0,62	0,616	0,587
, кА	30,7	3,05	2,507	2,321	2,134	1,811	2,742	1,954	1,180	1,015	1,010	0,950
, кА		1,1	0,996	0,953	0,909	0,824	1,039	0,864	0,608	0,537	0,533	0,508

 

Чтобы получить действительные значения ТКЗ в точках К1 и К2, их необходимо привести к  напряжению 110 кВ, приведение осуществляется по формуле

,                                         (2.37)

где  действительное значение ТКЗ, кА;

  приведённое к стороне  10 кВ значение ТКЗ, кА, из таблицы 6.2.

 кА,

 кА,

 кА.

2.8 Выбор токоведущих частей и коммутационно-защитной аппаратуры

2.8.1 Выбор выключателей и разъединителей

 

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки  и условиям работы, конструктивному  исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

 по номинальному напряжению

;                                             (2.38)

 по максимальному рабочему току

;                                               (2.39)

 по отключающей способности  проверяется возможность отключения периодической составляющей тока короткого замыкания

;                          (2.40)

где  значение апериодической составляющей в ТКЗ, кА;

  нормативное процентное  содержание апериодической составляющей  в токе отключения;

допускается выполнение условия

,           (2.41)

где τ – наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов, с

,                                          (2.43)

где = 0,01 с  минимальное время действия защиты;

  собственное время отключения  выключателя, с; справочная величина, принимаем по [2];

 по условию  электродинамической стойкости  выключатель проверяется по предельному  сквозному току короткого замыкания

I⁽³⁾_к.з. I_пр.скв,     (2.44)

i_пр.скв = i_дин > i_уд     (2.45)

где I_пр.скв  действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания, кА;

I⁽³⁾_к.з.  начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя, кА;

i_дин  ток динамической стойкости выключателя, кА; справочная величина, принимаем по [2].

 по условию  термической стойкости выключатель  проверяется по тепловому импульсу

I²_{терм.норм}·t _{терм.норм} В_к ,                                   (2.46)

где I_{терм.норм}  предельный ток термической стойкости выключателя, кА; справочная величина, принимаем по [2];

t_{терм.норм}  нормативное время протекания предельного тока термической стойкости, с;

В_к  тепловой импульс ТКЗ, кА²·с, который определим по формуле

В_к = (I⁽³⁾_к.мах)²·(t_откл + τ_а),                               (2.47)

где I⁽³⁾_к.мах  ТКЗ за выключателем в максимальном режиме, кА;

 t_откл  время отключения КЗ, с;

τ_а  время действия апериодической слагающей ТКЗ, τ_а = 0,02 с.

t_откл = t_с.з.осн + t_в.откл ,                                      (2.48)

t_с.з.осн  время срабатывания основной защиты, с;

t_в.откл  полное время отключения выключателя, с; справочная величина, принимаем по [2].

Рабочий длительный ток выключателя и разъединителей на стороне 110 кВ равен расчётному току линии 110 кВ

 А.

Выбор выключателей осуществляем по [2], выбранные выключатель  и разъединители и их параметры сведены в таблице 2.6.

Также в нейтраль силового трансформатора устанавливаем заземляющий разъединитель марки ЗОН-110М-I-У1. Выбор аппаратуры сведем в таблицу 2.6

 

Таблица 2.6 – Выбор аппаратуры на стороне 110 кВ

Условия выбора	Расчётные данные	ВГБ-110	РНДЗ.2-110/1000У1
	кВ	кВ	кВ
	А	А	А
	кА	кА	
iпр.скв = iдин > iуд	iуд = 2,794 кА	iдин = 102 кА	iдин = 80 кА
I2терм.норм·t терм.норм Вк	Вк = 0,1 кА²·с	40²·2 = 3200 кА²·с	31,5²·4 = 3969 кА²·с

Выбор и проверку шкафов КРУН 10 кВ будем  осуществлять исходя из рабочих максимальных токов. Максимальный рабочий ток  будет при авариях на головных участках магистралей Л1 и Л2. Устанавливаем  шкафы серии К-47: шкаф вводного выключателя  КН-47-07-01, шкафы линейных выключателей КН-47-07-04, шкаф с трансформатором  собственных нужд КН-47-49-01 мощностью 25 кВА, шкаф с трансформаторами напряжения КН-47-56-02, шкаф с разрядниками КН-47-54-04. В шкафах вводного и линейных выключателей предусмотрены элегазовые выключатели серии LF-3/10 с приводом к ним RI. Так как привод взаимозаменяемый с существующими пружиномоторными и электромагнитными приводами ПЭ-11, ПП-61, ППО-10 и т.п., адаптация цепей РЗиА ячеек К-47 к работе с выключателями LF-3/10 не требуется. Аппаратура первичной коммутации размещена в пределах камеры.  Сборные шины вне камеры. Разъединители и выключатели нагрузки со стационарными заземляющими ножами и блокировками.

Для трансформатора собственных нужд подстанции применяем  шкаф КРУН с выключателем нагрузки и предохранителем.

Также необходимо проверить коммутационную аппаратуру РУ 10 кВ КТП по условиям термической  и динамической стойкости. Причём проверку достаточно провести для КТП, до которой  суммарное сопротивление короткозамкнутой цепи будет минимальным, так как  ТКЗ в РУ 10 кВ остальных КТП  меньше. Тогда при времени срабатывания предохранителя КТП, принятому по рис. 5.1 [8] для  кА t_откл = 0,08 с

 кА < i_дин = 41 кА,

В_к = 0,115 кА²·с < 10²·1 = 100 кА.

 

Таблица 2.7 – Выбор аппаратуры на стороне 10 кВ

Условия выбора	Расчётные данные	LF-3/10	РЛДН.1-10/400У1
	кВ	кВ
	А	А	А
	,27 кА	кА	─
iпр.скв = iдин > iуд	iуд = 3,05 кА	iдин = 64 кА	iдин = 25 кА
I2терм.норм·t терм.норм Вк	Вк = 0,13 кА²·с	25²·4 = 2500 кА²·с	10²·4 = 400 кА²·с

2.8.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения

 

На стороне 110 кВ выбираем трансформаторы тока (ТТ), встроенные в трансформатор   по две штуки на ввод для разделения цепей РЗиА и измерений  марки ТВТ110, и трансформаторы тока для выключателя  по две штуки на полюс. Выбор трансформаторов тока производится:

 по номинальному напряжению

;

 по максимальному рабочему току

;

 по условию электродинамической стойкости ТТ

I⁽³⁾_к.з.

I_пр.скв,

i_пр.скв = i_дин > i_уд

 по условию термической  стойкости ТТ проверяется по тепловому импульсу

I²_{терм.норм}·t _{терм.норм}

В_к .

Выбранные ТТ сведены в таблицу 2.8.

 

Таблица 2.8 – Трансформаторы тока

Условия выбора	Расчётные данные	Для трансформатора	Для выключателя	Для КРУН
		ТВТ110-I-300/5	ТФЗМ110Б-IУ1	ТЛМ-10-1
	кВ	кВ	кВ	кВ
	А	А	А	А
iпр.скв = iдин > iуд	iуд = 2,794 кА	iдин = 25 кА	iдин = 20 кА	iдин = 18 кА
I2терм.норм·t терм.норм Вк	Вк = 0,1 кА²·с	25²·3 = 1875 кА²·с	4²·3 = 48 кА²·с	2,8²·3 = 23,5 кА²·с

Условие выбора трансформатора напряжения

U_ном ≥ U_сети .                                              (2.49)

В данном проекте  в КРУН 10 кВ устанавливаем ТН марки  НАМИ-10. Этот тип трансформатора напряжения является масштабным измерительным  преобразователем и предназначен для  выработки сигнала измерительной  информации для электрических измерительных  приборов и цепей учета, защиты и  сигнализации в сетях 10-35 кВ с изолированной  нейтралью.

ТН подключаются через предохранители типа ПКТ101-10-20-20У1: U_ном=10кВ, I_{ном пр.} = 20 А, I_{откл.ном}=20 кА.

На стороне 110 кВ выбираем ТН марки НКФ-110-83У1. Параметры  выбранных ТН представлены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Параметры трансформаторов напряжения

Тип ТН	Uном , кВ	Uном1,  кВ	Uном2,  В	Uном.доп,  В	Sном,  ВА  (0.5)	Sпред,  ВА
НКФ-110-83У1	110	110/Ö3	100/Ö3	100	400	2000
НАМИ-10-УХЛ1	10	10	100	100/3	120	1000

2.8.3 Выбор ограничителей перенапряжения

 

Ограничитель  перенапряжения (ОПН) – это аппарат, защищающий изоляцию электроустановок от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Он состоит из нелинейного  металлооксидного сопротивления, заключенного в изоляционную покрышку. Сопротивление ОПН состоит из последовательно соединенных варисторов. Основным отличием ОПН от разрядника, определяющим особенности его выбора и эксплуатации, является постоянное подключение к сети, а не через искровой промежуток.

Ограничители  перенапряжений серии TEL на оксидно-цинковых нелинейных резисторах без искровых промежутков предназначены для защиты электрооборудования станций и сетей от коммутационных и атмосферных перенапряжений и используются для внутренней и наружной установки в сетях низкого, среднего и высокого переменного напряжения промышленной частоты 48-62 Гц.

Условие выбора ограничителей перенапряжения

U_ном = U_сети.                                               (2.50)

Параметры ОПН представлены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 –  Параметры и технические данные ограничителей перенапряжения

Тип ОПН	ОПН-У/TEL 110/70	ОПН-Т/TEL10/10.5
Класс напряжения сети	Uном = 110 кВ	Uном = 10 кВ
Наибольшее рабочее длительно  допустимое напряжение	Uдлит.доп = 70 кВ	Uдлит.доп=10.5   кВ
Номинальный разрядный ток, при импульсе 8/20мкс	Iном.разр= 10  кА	Iном.разр=10  кА
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс	Iампл =100  кА	Iампл =100 кВ