Выбор и обоснование упрощённых схем РУ всех напряжений

Для РУ 110 и 220 кВ выбираю схему с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь. Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. Такое распределение присоединений увеличивает надёжность схемы, т.к. при КЗ на шинах отключается шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений переводят на исправную систему шин перерыв эл. снабжения половины присоединений определяется длительностью переключений.

1. 220 кВ число присоединений n=10 принимаю схему с двумя рабочими и обходной системами сборных шин по уч. 1, стр. 416 рис. 515.

 

Рис. 4

 

Фиксация на присоединение: 220 кВ

А₁: W₁, W₂, Т₁, Т₂, АТ₁

QO; QA

А₂: W₃, W₄, Т₃, Т₄, АТ₂.

2. 110 кВ число присоединений n=10 принимаю схему с двумя рабочими и обходной системами сборных шин уч. 1, стр. 416 рис. 515.

 

Рис. 5

 

Фиксация на присоединение: 110 кВ

А₁: W₅, W₆, W₇, Т₅, АТ₁

QO; QA

А₂, W₈, W₉, W₁₀ , Т₆, АТ₂.

РАСЧЁТ ТОКОВ КЗ

8.1. Составляем схему замещения

 

Рис. 6 Схема замещения

 

Схема замещения для расчёта трёхфазного КЗ представлена на рис. 5. каждому сопротивлению в схеме присваивается свой порядковый номер, который сохраняется за данным сопротивлением в течении всего расчёта. В схеме сопротивление дробное значение, где числитель – номер сопротивления, знаменатель – численное значение сопротивления.

Определяем сопротивление схемы (рис. 5) при базовой мощности S_б=10000 МВА.

Сопротивление генераторов G₁; G₂; G₃; G₄; G₅; G₆.

 

X_1*=X_2*=

X_3*=X_4*=X_5*=X_6*=

 

Для упрощения обозначенный индекс «*» опускаю подразумеваю, что все полученные значения сопротивлений даются в относительных единицах и приведены к базовым условиям. Таким образом:

 

 X₁=X₂=0.1906×  о.е.

 Х₃=Х₄=X₅=X₆=0.192×  о.е.

 

Сопротивление трансформаторов Т₁, Т₂ – ТДЦ-400000/220 и Т₃, Т₄ – ТДЦ-200000/220

 

Х₇=Х₈=

Х₉=Х₁₀=

 Х₇=Х₈=  о. е.

 Х₉=Х₁₀=  о.е.

 

Сопротивление трансформаторов Т₅, Т₆ – ТДЦ-200000/110

 

Х₁₁=Х₁₂=

 Х₁₁=Х₁₂=  о.е.

 

Сопротивление линий электропередач W₁,W₂.

 

Х₁₆=Х₁₇=Х_уд×l×

 Х_уд=0.32 Ом/км – удельное сопротивление ВЛ-220 кВ по уч. 1 стр. 130

 Х₁₆=Х₁₇=0,32×100×  о.е.

 

Сопротивление АТ связи АТДЦТН-125000/220/110

Сопротивление в процентах

 

 Х_ТВ%=0,5(U_кВ-Н+U_кВ-С-U_кС-Н)=0,5(45+11-28)=14 %

 Х_ТС%=0,5(U_кВ-С+U_кС-Н-U_кВ-Н)=0,5(11+28-45)=-3 %

 Х_ТН%=0,5(U_кВ-Н+U_кС-Н-U_кВ-С)=0,5(45+28-11)=31 %

 

Сопротивление в о. е.

 

 Х₁₃=  о. е.  

 Х₁₄=0 т. к. Х_ТС% - отрицательное число

 Х₁₅=  о. е. 

 

Сопротивление системы

 

 Х₁₈=Х_с×  о.е.

8.2. Упростим схему относительно точки КЗ К₁, результирующие сопротивление цепи генератора G₁

 

Х₁₉=Х₁+Х₇=7,38+2,75=10,13 о. е. Х₁₉=Х₂₀=10,13 о. е. X₁₉=X₂₀=10.31 о. е.

 Х₂₁=Х₃+Х₉=15,36+5,5=20,86 о. е. Х₂₁=Х₂₂=20,86 о. е. X₂₁=X₂₂=20,86 о. е.

 Х₂₃=Х₅+Х₁₁=15,36+5,25=20,61 о. е. Х₂₃=Х₂₄=20,61 о. е. X₂₃=X₂₄=20,61 о. е.

 

Результирующее сопротивление цепи однотипных генераторов G₁, G₂, G₃, G₄, G₅, G₆.

 

 Х₂₆=  о. е.

 Х₂₇=  о. е.

 Х₂₈=  о. е.

 

Объединяются генераторы G₁,G₂, G₃, G₄.

 

 о. е.

 Х₂₅=Х₁₆//Х₁₇+Х₁₈=  о. е.

 

Получили схему замещения

 

Рис. 7 Лучевая схема замещения

 

Необходимо произвести разделение цепей связанных цепей КЗ т. к. через сопротивление (13) проходят токи от двух источников.

Эквивалентное сопротивление

 

 Х_экв=Х₂₉//Х₂₅=  о.е.

 

Результирующие сопротивление

 

 Х_рез=Х_экв+Х₁₃=1,9+5,6=7,5 о. е.

 

Коэффициент распределение токов КЗ по связанным ветвям КЗ

 

     проверка: С₁+С₂=1  0,4+0,6=1

 

Результирующие сопротивление по связанным ветвям

 

 о. е.

 о. е.

 

Рис. 8

 

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ 

 

I_no=

 

 Где Х_* - результирующие сопротивление ветви схемы

I_б – базовый ток

 

 кА

 

Ветвь энергосистемы

 

 I_noС=  кА

 

Ветвь эквивалентного источника G_1-4

 

 I_noG1-4=  кА

 

Ветвь эквивалентного источника G_5-6

 

 I_noG5-6=  кА

 

Суммарный ток

 

 ΣI_noK1=I_noc+I_noG1-4+I_noG5-6=2.7+4.54+5,5=12,74 кА

 

8.3. Короткое замыкание в точке К₂ (на выводе генератора G₄) использую частично результаты преобразования предыдущую схему замещения для данной точки КЗ можно представить в виде, показанном на рис. 8.

 

Рис. 9

 

Объединяю генераторы G_1-2-G₃ в G_1-3

 

 о. е.

 

Объединяю генераторы G_1-3 c энергосистемой

 

 о. е.

 

Рис. 10

 

Провожу разделение цепей для точки КЗ

Определяю эквивалентное сопротивление

 

Х_экв=Х₂₈//Х₃₀=  о. е.

 

Определяю результирующие сопротивление

 

Х_рез=Х_экв+Х₁₀=1,72+5,5=7,22 о.е.

 

Определяю коэффициент распределения тока КЗ по ветвям

 

     проверка: С₁+С₂=1  0,16+0,84=1

 

Проверяю сопротивление ветвей с учётом распределения

 

 о. е.

 о. е.

 

Определяю начальную периодическую составляющую тока КЗ в точке К₂ по ветвям 

 

I_no=

 

Где Х_* - результирующие сопротивление ветви схемы

I_б – базовый ток

 

 кА

 

Ветвь генератора и энергосистемы (Ст-G_1-3)

 

 I_noСт-G1-3=  кА

 

Ветвь генератора G₄

 

I_noG4=  кА

 

Ветвь генератора источника G_5-6

 

 I_noG5-6=  кА

 

Суммарное значение начальной периодической составляющей тока КЗ в точке К₂. 

 

 ΣI_noK1=I_noСт-G1-3+I_noG4+I_noG5-6=72,3+10,5+13,8=126,6 кА

 

8.4. Ударный ток

 

Определяем ударные коэффициенты для ветвей схемы замещения по [уч. 1 стр. 149 т. 3,7] и [уч. 1 стр. 150 т.3,8]

 

Таблица 4

Точка КЗ	Ветвь КЗ	Та	hy
К1 СШ 110 кВ	Система G1-4 G5-6	0,02 0,26 0,26	1,608 1,965 1,965
К2 ввод G4	Ст-G1-3 G5-6 G4	0,15 0,26 0,4	1,935 1,965 1,975

 

8.4.1. Ударный ток в точке К₁

 

 

Где h_y - ударный коэффициент 

 

i_yс=  кА

i_yG1-4=  кА

i_yG5-6=  кА

 

Суммарное значение ударного тока в точке К₁

 

 кА

 

8,4,2 Ударный ток в точке К₂

 

i_yСт-G1-3=  кА

i_yG5-6=  кА

i_yG4=  кА

 

Суммарное значение ударного тока в точке К₂

 

 кА

 

8.5. Определение токов для любого момента времени переходящего момента КЗ

 

Значение периодической и апериодических составляющих тока КЗ для времени τ > 0 необходимо знать для выбора коммутационной аппаратуры.

Расчётное время, для которого определяем точки КЗ выделяю как τ=t_св+0,01 сек где t_св – собственное время выключателя помечаю предварительно элегазовый выключатель типа ЯЭ-110Л-23(13)У4 [по уч. 2 стр. 242] t_св=0,04 сек, тогда τ=0,04+0,01=0,05 сек. 

8,5,1 Апериодическая составляющая тока КЗ в точке К₁ согласно [уч. 1 стр. 113 (3,5)]

 

 

Где е – функция определяется по типовым кривым [уч. 1 стр. 151 р. 3,25]

 

 кА

 кА

 кА

 

Суммарное апериодической составляющей

 

 кА

 

8.5.2. Апериодическая составляющая тока КЗ в точке К₂ согласно [уч. 1 стр. 113 (3,5)]

Выключатель ЯЭ-220Л-11(21)У4

t_св=0,04 сек, тогда τ=0,04+0,01=0,05 сек.  

 

Где е – функция определяется по типовым кривым [уч. 1 стр. 151 р. 3,25]

 

 кА

 кА

 кА

 

Суммарное апериодической составляющей

 кА

8.6. Определяю значение периодической составляющей тока КЗ момента времени τ методом типовых кривых [уч. 1 стр. 151 (3,44)рис. 3,26]

 

Для этого предварительно определяю номинальный ток генератора.

 

8.6.1. Точка КЗ К₁

Ветвь генератора G_1-4

 

I`_номG1-4=

I`_номG1-4=  кА

 

Отношение начального значения периодической составляющей тока КЗ от генераторов G_1-4 в точке К₁ к номинальному току [уч. 1 стр.152 прим.3,4]

 

 кривая

 

По данному соотношению и времени τ=0,05 сек определяю с помощью кривых [уч. 1 стр. 152 рис. 3,26] отношение:

 

 

 

Таким образом, периодическая составляющая от генераторов G_1-4 к моменту времени τ будет:

 

кА

 

Ветвь генератора G_5-6

 

I`_номG5-6=

I`_номG5-6=  кА

 

Отношение начального значения периодической составляющей тока КЗ от генераторов G_5-6 в точке К₁ к номинальному току [уч. 1 стр.152 прим.3,4]

 

 кривая

 

По данному соотношению и времени τ=0,05 сек определяю с помощью кривых [уч. 1 стр. 152 рис. 3,26] отношение:

 

 

 

Таким образом, периодическая составляющая от генераторов G_5-6 к моменту времени τ будет:

 

кА

 

Ветвь энергосистемы

Периодическая составляющая тока КЗ от энергосистемы рассчитывалось как поступающая в место КЗ от шин неизвестного напряжения.

 

I_nτc=I_noc=2.7 кА

   кА

 

8.6.2. определяю значение периодической составляющей тока КЗ К₂ для момента времени τ=0,05 сек

Периодическая составляющая тока КЗ от энергосистемы и присоединённых к ней генераторов G_1-3 рассчитывалось как поступающая в место КЗ от шин неизменного напряжения через эквивалентное резертирующие сопротивление поэтому она может быть принята неизменной во времени и равной  

Ветвь системы и присоединённых к ней генераторов

 

I_nτСт-G1-3=I_noСт-G1-3=72,3 кА

 

Ветвь генератора G_1-4

 

I`_номG1-4=

I`_номG1-4=  кА

 

Отношение начального значения периодической составляющей тока КЗ от генераторов G_1-4 в точке К₁ к номинальному току [уч. 1 стр.152 прим.3,4]

 

 кривая

 

По данному соотношению и времени τ=0,05 сек определяю с помощью кривых [уч. 1 стр. 152 рис. 3,26] отношение:

 

 

 

Таким образом, периодическая составляющая от генераторов G_1-4 к моменту времени τ будет:

 

кА

 

Ветвь генератора G_5-6

 

I`_номG5-6=

I`_номG5-6=  кА

 

Отношение начального значения периодической составляющей тока КЗ от генераторов G_5-6 в точке К₁ к номинальному току [уч. 1 стр.152 прим.3,4]

 

 кривая

 

По данному соотношению и времени τ=0,05 сек определяю с помощью кривых [уч. 1 стр. 152 рис. 3,26] отношение:

 

 

 

Таким образом, периодическая составляющая от генераторов G_5-6 к моменту времени τ будет:

 

кА

 кА

 

8.7. Расчётные токи КЗ

 

Таблица 5

Точка КЗ	Ветвь КЗ	Ino; кА	iy; кА	iaτ; кА	Inτ; кА
1	2	3	4	5	6
К1 СШ 110 кВ	Система G1-4 G5-6	2,7 4,54 5,5 12,74	6,14 12,62 15,29 34,05	0,57 5,78 7 13,35	2,7 4,4 4,95 12,05
1	2	3	4	5	6
К2 ввод G4	Ст-G1-3 G5-6 G4	72,3 13,8 40,5 126,6	197,9 38,4 113,1 349,4	76,7 17,6 51,6 145,9	72,3 13,11 34,42 119,83