№ п/п
|
ЛЭП
|
Конструк-ция
фазы
|
Тип
Провода
|
Сопротив-ление
постоянному току, rпр* Ом/км
|
Расчет-ный
диаметр, dпр , мм
|
Индуктивное
сопротивление трехжильных кабелей, хл* Ом/км
|
1
|
Л1
|
АС-185
|
АС-185/29
|
0.162
|
18.8
|
|
2
|
Л2
|
3x120
|
120 (35кВ)
|
0.258
|
|
0.12
|
3
|
Л3
|
АС-70
|
АС-70/11
|
0.42
|
11.4
|
|
(Пояснение. В типе провода под дробью указано
сечение стальных жил.)
1.3 Справочные
данные по трансформаторам выбранных типов
№ п/п
|
Тип
трансфор-матора
|
Uном, кВ
|
Потери, кВт
|
ВН
|
СН
|
НН
|
Рх.х
|
Рк.з.
|
В-С
|
В-Н
|
С-Н
|
1
|
ТРДН-25000/110
|
115
|
-
|
10.5
|
29
|
120
|
2
|
ТДТН-40000/110
|
115
|
38.5
|
11
|
50
|
230
|
№ п/п
|
Тип
трансфор-матора
|
Iх.х.,%
|
Uк.з., %
|
ВН
|
СН
|
НН
|
В-С
|
В-Н
|
С-Н
|
1
|
ТРДН-25000/110
|
115
|
-
|
10.5
|
0.8
|
10.5
|
2
|
ТДТН-40000/110
|
115
|
38.5
|
11
|
0.9
|
10.5
|
17
|
6
|
2.
Составление схемы замещения и расчет параметров элементов схемы
2.1 Описание
схемы замещения
По заданию необходимы
расчеты рабочего режима и аварийного режима при возникновении короткого
замыкания. Так как ток короткого замыкания и ударный ток ограничиваются только
продольными сопротивлениями линий и трансформаторов схему замещения можно
упростить, исключив индуктивности намагничивания трансформаторов и емкости
линий. Кроме того, исключаем ветви схемы замещения трехобмоточных
трансформаторов, через которые не протекает ток замыкания. Тогда схема замещения
упрощается и принимает вид, приведенный на рис.2.
Рис. 2
Упрощенная схема
замещения
На схеме указаны
сопротивления и индуктивности соответствующих элементов: источника тока Rc и
Xc, повышающего и понижающих трансформаторов Rт и Xт, нагрузки Rн и Xн. В
упрощенном варианте схемы замещения Rт и Xт учитывают параметры двух обмоток
трансформатора, через которые протекает ток короткого замыкания. Штрих в
обозначении элементов указывает на необходимость приведения реальных значений
параметров элементов сети к напряжению участка, для которого выполняется расчет
(по заданию 6 кВ).
2.2 Расчет
параметров схемы замещения линий электропередачи
1. Для воздушных
ЛЭП по [1] выбираем типы опор:
- Л1 одноцепную
железобетонную промежуточную свободностоящую типа ПБ110-1,
- Л3 промежуточную для
населенной местности П10-1 (П20-1),
Геометрия расположения
проводов на опоре и расстояния даны в табл.1.
Таблица 1
Геометрия
расположения фаз на опорах воздушных ЛЭП
|
ЛЭП
|
Напряжение, кВ
|
Тип
опоры
|
Расстояния по
рис.
|
o-a
|
o-b
|
o-c
|
c-b
|
Л1
|
110
|
ПБ110-1
|
2,0
|
2,0
|
3,5
|
3,0
|
Л3
|
6
|
П10-1
|
0,655
|
0
|
0,655
|
1,13
|
Определяем расстояния
между фазными проводами DAB, DBC, DAC и средне
- геометрические расстояния между фазными проводами Dф для каждой
воздушной линии.
Для Л1 м, м,
DAC=2,0+3,5=5,5
м,
м
Для Л3 м, м, DAC=0,655+0,655=1,31
м.
м
2. Расчет погонных
параметров линий и параметров схемы замещения линий.
Для Л1 и Л3 фазные
провода не имеют расщепления поэтому эквивалентный радиус фазы равен расчетному
радиусу провода: для Л1 rэ=0,5×dпр = 0,5×0,0188 = 0,0094 м, для Л3 rэ=0,5×dпр = 0,5×0,0114= 0,0057 м
б) Определим погонное
активное rл* и индуктивное xл*
сопротивления линий, а так же сопротивление Rл и индуктивность Xл
модели линий:
- для Л1, в которой фаза
состоит из одного провода,
rл*
= rпр* = 0,162 Ом/км,
Ом/км,
Rл = rл*×lл = 0,162 Ом/км ×47 км = 7,62 Ом,
Ом;
- для Л2, состоящей из
трёх параллельно включенных кабелей 3х120 мм2 с жилами из алюминия (по
данным Справочника),
Rл = rл*×lл×(1/3) = 0.258 Ом/км ×2 км ×(1/3) = 0,172 Ом,
Ом;
- для Л3, в которой фаза
состоит из одного провода,
rл*
= rпр* = 0.42 Ом/км,
Ом/км,
Rл = rл*×lл = 0.42 Ом/км ×4 км = 1.68 Ом,
Ом;
2.3 Расчеты
параметров схемы замещения трансформаторов
ТРДН-25000/110
расчет выполнен для стороны 110 кВ
,
Ом,
,
Ом.
ТДТН-40000/110
расчет выполнен для стороны 110 кВ
,
Ом,
,
Ом.
2.4 Расчет
параметров нагрузки
Расчет параметров
нагрузки выполняем по значению номинальной мощности установленных
трансформаторов нагрузки.
Полная мощность нагрузки
по номинальной мощности трансформаторов нагрузки
Sнн = nт×Sт = 5×1,6 = 8 МВА.
Находим активную и
реактивную составляющие мощности нагрузки и соответствующие активное и
индуктивное сопротивление нагрузки для последовательной схемы ее замещения,
принимая значение cos(j) =
0,85
Ом,
Ом.
Далее параметры элементов
модели приводим по напряжению к тому участку цепи, для элементов которого
определяются динамические и термические воздействия, т.е. к сети 6 кВ. Для
этого используем коэффициенты приведения. Эти коэффициенты можно рассчитать
исходя из номинальных напряжений сети, кроме первого участка с повышающим
трансформатором. Таким образом, коэффициент приведения источника к стороне 110
кВ равен kи = 115/10,5 =11. Коэффициент приведения со стороны 110 кВ
к 6 кВ k110 110 = 110/6 =18,33. Коэффициент приведения со стороны
110 кВ к 6 кВ k110 = 110/6 = 18,33.
С учетом коэффициентов
приведения рассчитываем параметры элементов схемы замещения.
Параметры модели
источника (системы)
кВ,
Ом
Параметры Т1 и
Л1(коэффициент 1/3 учитывает включение трёх трансформаторов параллельно)
Ом,
Ом.
Ом,
Ом.
Параметры Т2
Ом,
Ом,
3. Расчет
номинального тока для заданной нагрузки
Ток рабочего режима i1(t)
определяется в виде i1(t)=Ia1×cos(wt-j1),
где индекс 1
соответствует рабочему (предаварийному) режиму.
где Z1, R1,
X1 – полное, активное и индуктивное сопротивления участка в рабочем
(номинальном) режиме
R1 = Rc’
+ Rт’ + Rл1’+ Rтвн’+Rл2+Rл3+Rн
=
= 0 + 0,0025 + 0,023 +
0,0056 + 0,172 + 1,68 + 3,8 = 5,7 Ом,
X1 = Xc’
+ Xт’ + Xл1’ + Xтвн’ + Xл2 + Xл3
+ Xн =
= 0,49 + 0,055 + 0,056 +
0,167 + 0,08 + 1,42 + 2,3 = 4,56 Ом
Z1Н = R1
+ j×X1 = 5,7 + j ×4,5 Ом, Ом,
.
Действующее значение
номинального тока нагрузки в сети 6 кВ
А.
Здесь Z1н –
сопротивление контура с сопротивлением номинальной нагрузки на трансформаторы
Т3 (без учета коэффициента загрузки).
4. Расчет
тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания
Установившийся ток
короткого замыкания iк(t) определяем в виде
I2(t)=I2а×cos(wt-j2).
Сопротивление участка
сети от ЭДС до точки короткого замыкания
R2=Rc’+Rт’+Rл1’+Rтвн’+Rл2+Rл3=0+0,0025+0,023+0,0056+0,172+1,68
=1,88Ом,
X2=Xc’+Xт’+Xл1’+Xтвн’+Xл2+Xл3=0,49+0,055+0,056+0,167+0,08+1,42=2,27Ом
Действующее значение тока
короткого замыкания
А
= 1,4 кА.
Расчет ударного тока для
заданной точки замыкания
Находим постоянную
затухания переходной составляющей тока к.з.
с.
Определяем наибольшее
значение ударного тока в момент времени, когда переменная составляющая
достигает максимума, т.е. через полпериода – 10 мс после момента возникновения
замыкания.
кА.
Для масляного выключателя
кА.
Для вакуумного
выключателя
кА.
Токи отключения
одинаковые, так как в данной точке сети переходная составляющая быстро
затухает. Действующее значение тока отключения составляет 1,97 / 1,414 = 1,4
кА.
5.
Определение импульса квадратичного тока
Так как в заданной схеме
не предполагается подпитка тока к.з. от двигателей импульс квадратичного тока
можно рассчитать по следующему выражению с учетом зависимости от времени
отключения:
,
кА2с,
где - действующее значение переменной
составляющей тока короткого замыкания,
Δt = tз + tо – время
отключения замыкания, включающее время действия защиты (tз) и собственное время
отключения выключателя (tо). Для масляных выключателей to = 0,08…0,2 с. Для
вакуумных выключателей о = 0,05…0,07 с. Для уставки релейной защиты t = 0,5…1,1
c при использовании масляного выключателя с tо = 0,1 с максимальное время
отключения Δt = 1,1 + 0,1 = 1,2 с.
кА2с.
Границы тока термической
стойкости Iт определяем из импульса квадратичного тока.
Для выключателей,
разъединителей и трансформаторов тока 6 кВ при длительности протекания тока t =
4 с
кА.
6. Выбор
электрических аппаратов
6.1 Технические
требования к электрическим аппаратам, устанавливаемым в конце Л3
По результатам расчетов
определяем с небольшим запасом следующие требования.
Номинальное напряжение –
6 кВ.
Номинальный ток – не
менее 600 А.
Амплитуда сквозного тока
– предельный ток электродинамической стойкости – не менее 2,2 кА.
Номинальный ток
отключения – не менее 2 кА (действующее значение).
Ток термической стойкости
- не менее 1 кА.
Допустимый импульс
квадратичного тока - не менее 2,35 кА2с.