Технические решения по строительству ПС 110 кВ «Южная» и питающих ВЛ 110 кВ

Uв min = 96,6 кВ,

Uв ном = 115 кВ,

Uв max = 126 кВ.

 

В трансформаторах для нахождения сопротивлений обмоток высокого и низкого напряжения первоначально находятся общие активное (Rобщ) и реактивное (Хобщ) сопротивления обмоток:

                                     (3.4)

                                    (3.5)

где Sном – номинальная мощность трансформатора,

ΔРк – потери трансформатора при коротком замыкании,

Uк – напряжение короткого замыкания, в % от номинального.

После вычисления общего активного и реактивного сопротивления обмоток определяют сопротивления обмоток высокого и низкого напряжения по формулам:

Rв = 0,5 Rобщ                                                (3.6)

Rн = Rн1 = Rн2 = Rобщ,                                   (3.7)

Хв = 0,125 Хобщ ,                                        (3.8)

Хн = Хн1 = Хн2 = 1,8 Хобщ ,                                 (3.9)

Расчёт активных реактивных сопротивлений высокой обмотки трансформатора в номинальном режиме по формулам (3.4) – (3.9) выглядит следующим образом:

Rв = 0,5 * 2,538 = 1,269 Ом,

Rн = 2,538 Ом,

Хв = 0,125 * 55,545 = 6,943 Ом,

Хн = 1,8 * 55,545 = 99,981 Ом,

Расчет сопротивлений трансформаторов при минимальном и максимальном регулировании напряжения трансформаторов производится аналогично. Результаты вычислений заносятся в таблицу 3.4. Активные сопротивления трансформаторов гораздо меньше реактивных и поэтому при расчетах токов КЗ не учитываются.

 

Таблица 3.4 - Расчетные параметры трансформаторов

Режим регулирования напряжения трансформатора	Параметры схемы замещения
	Rв, Ом	Хв, Ом	Rн, Ом	Хн, Ом
Uв min = 96,6 кВ	0,895	4,899	1,79	70,547
Uв ном = 115 кВ	1,269	6,943	2,538	99,981
Uв max = 126 кВ	1,523	8,335	3,046	120,023

 

 

3.3 Определение токов при симметричном трёхфазном КЗ

 

Схема замещения для симметричного КЗ представлена на рисунке 3.3.

Преобразование схемы замещения относительно заданных точек КЗ – К1 и К2 – осуществляется по следующим правилам.

• При последовательном соединении сопротивлений общее сопротивление определяется как сумма последовательных сопротивлений.
• При параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление в –1 степени определяется как сумма параллельных сопротивлений, каждое из которых предварительно возведено в –1 степень.

Рисунок 3.3. Схема замещения при симметричном КЗ

 

Рисунок 3.4. Этапы преобразования схемы замещения:

а) – исходная схема;

б) – преобразование с исключением последовательных сопротивлений;

в) – преобразование с исключением параллельных сопротивлений.

 

Этапы преобразования схемы замещения относительно точки КЗ К1 представлены на рисунке 3.4

Расчёт сопротивлений при преобразовании схемы производится по описанным выше правилам.

Расчёт общего сопротивления последовательных элементов:

Х13 = Х1 + Х3;                                              (3.10)

Х24 = Х2 + Х4;                                              (3.11)

где Х13, Х24 – общее реактивное сопротивление последовательно соединённых элементов;

 Х1, Х2, Х3, Х4 –  реактивные сопротивления последовательно соединённых элементов.

Расчёт общего сопротивления параллельных элементов:

                                      (3.12)

                                        (3.13)

где Х1234 – общее реактивное сопротивление параллельно соединённых элементов;

      R12 – общее активное сопротивление параллельно соединённых элементов;

      R1, R2, – активные сопротивления последовательно соединённых элементов;

Ниже приведён расчёт сопротивлений преобразованной схемы замещения относительно точки КЗ К1.

Максимальный режим работы электрической сети, минимальное регулирование трансформатора:

Х13 = 3,422 + 0,078 = 3,5 Ом;

Х24 = 3,689 + 0,082 = 3,771 Ом;

Минимальный режим работы электрической сети, максимальное регулирование трансформатора:

Х13 = 11,066 + 0,078 = 11,144 Ом;

Х24 = 11,253 + 0,082 = 11,335 Ом;

Преобразование схемы замещения относительно точек КЗ – К1 и К2 – представлены на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5. Преобразование схемы замещения:

а) КЗ в точке К1 (на шинах 110кВ);

б) КЗ в точке К2 (на шинах 110 кВ);

в) КЗ в точке К3 (на шинах 110 кВ);

г) КЗ в точке К4 (на шинах 10 кВ).

 

Расчёт сопротивлений схем замещения преобразованных относительно точки К2 производится таким же образом, как при КЗ в точке К1. Результат расчёта приведён в таблице 3.5. В этой же таблице приведены значения полного сопротивления элементов сети до точки КЗ – ZΣ, которое определяется по формуле:

                                            (3.14)

где RΣ – общее активное сопротивление элементов сети;

      ХΣ – общее реактивное сопротивление элементов сети.

Таблица 3.5 - Суммарные сопротивления преобразованных схем замещения.

Точка КЗ	Суммарные сопротивления, Ом
	Максимальный режим			Минимальный режим
	RΣ	ХΣ	ZΣ	RΣ	ХΣ	ZΣ
К1	0,018	1,815	1,815	0,018	5,619	5,61
К2	0,036	3,5	3,5	0,036	11,14	11,1
К3	0,038	3,771	3,771	0,038	11,33	11.,3
К4	0,018	39,53	39,53	0,018	69,79	69,7

 

Периодическая составляющая тока трёхфазного КЗ (Iк3) определяется по следующей формуле:

                                               (3.15)

где Uб – базовое напряжение соответствующего режима работы электрической  сети, кВ;

          ZΣ – полное суммарное сопротивление соответствующего режима работы электрической сети, Ом.

Ударный ток КЗ (Iуд) определяется из следующего выражения:

                                         (3.16)

где Куд – ударный коэффициент тока КЗ соответствующего режима работы электрической сети.

Ударный коэффициент тока КЗ определяется по формуле:

                                        (3.17)

где Та – постоянная времени затухания тока КЗ соответствующего режима работы  электрической сети.

Постоянная времени затухания определяется из выражения:

                                       (3.18)

Ниже приведён расчёт токов КЗ в точке К1 с использованием формул (3.15) – (3.18)

Максимальный режим работы электрической сети, минимальное регулирование трансформаторов:

Минимальный режим работы электрической сети, максимальное регулирование трансформаторов:

Аналогично производится расчёт токов КЗ в других точках. Результаты расчёта токов КЗ в точках приведены в таблице 3.6.

 

 

 

 

 

Таблица 3.6 - Расчёт токов трёхфазного КЗ.

Режим КЗ	Напряжение, кВ Uб	Сопротивления, Ом			Та, с	Куд	Iк3, кА	iуд, кА
		RΣ	ХΣ	ZΣ
КЗ в точке К1
Макс.	115	0,018	1,815	1,815	0,321	1,969	36,58	101,86
Мин.	126	0,018	5,619	5,619	0,994	1,99	11,82	36,44
КЗ в точке К2
Макс.	115	0,036	3,5	3,5	0,31	1,968	18,97	52,8
Мин.	115	0,036	11,144	11,144	0,989	1,99	5,96	16,77
КЗ в точке К3
Макс.	115	0,038	3,771	3,771	0,316	1,969	17,61	49,04
Мин.	115	0,038	11,335	11,335	0,95	1,99	5,86	15,99
КЗ в точке К4
Макс.	10,5	0,018	39,536	39,536	6,995	1,998	1,45	4,1
Мин.	10,5	0,018	69,799	69,799	12,349	1,999	1,04	2,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ

К выбираемому высоковольтному оборудованию относятся: высоковольтные выключатели, шины, разъединители, изоляторы, трансформаторы тока и напряжения, ограничители напряжения, трансформаторы собственных нужд, дугогасительные катушки.

Основные условия выбора и проверки высоковольтных электрических аппаратов следующие:

1. Выбор по номинальному напряжению:

Uс ≤ Uн;                                                (4.1)

где Uс – напряжение сети, кВ;

      Uн – номинальное напряжение аппарата, кВ.

2. Выбор по номинальному току:

Iраб ≤ Iн;                                               (4.2)

где Iраб – наибольший ток в сети, А;

      Iн – номинальный ток аппарата, А.

3. Проверка по току отключения:

Iк3 ≤ Iотк.н,                                               (4.3)

где    Iк3 – периодическая составляющая тока трёхфазного КЗ, кА;

        Iотк.н – номинальный ток отключения аппарата, кА.

4. Проверка на электродинамическую стойкость:

iуд ≤ Iдин,                                             (4.4)

где iуд – ударный ток трёхфазного КЗ, кА;

      Iдин - ток электродинамической стойкости аппарата, кА.

5. Проверка на термическую стойкость:

, (4.5)

где Вк – интеграл Джоуля при КЗ, кА2*с;

       tт – допустимое время действия тока термической стойкости, с.

Расчёт интеграла Джоуля при КЗ (теплового импульса тока) можно выполнить следующим образом:

             (4.6)

где Вк.п, Вк.а - соответственно периодическая и апериодическая составляющие импульса тока;

         Iк3 – действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

          tоткл –  время от начала КЗ до его отключения, с;

tоткл = tз + tвыкл,

                 tз – время действия релейной защиты, для МТЗ   tз = 0,5 1,0 с, примем tз =1,0 с;

               tвыкл – полное время отключения аппарата, с.

 

4.1 Выбор трансформаторов собственных нужд подстанции

 

Максимальная нагрузка потребителей собственных нужд подстанции составляет 108,6 кВА.