2.2. Выбор ячеек кру

В качестве распределительного устройства 6 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ) заводского изготовления. ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-6кВ выберем малогабаритные ячейки К-104, изготавливаемые московским заводом «Электрощит». Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Ячейки К-104 имеют комплектные устройства релейной защиты и автоматики.

В состав КРУ серии К-104 входят вакуумные выключатели типа ВК-10 с пружинным приводом, трансформаторы тока типа ТЛ-10, трансформаторы напряжения НТМИ-6, разрядники типа РВО-6, предохранители, заземляющие ножи, шкафы релейной защиты, панели с блоками питания, сборные и соединительные шины, опорные и проходные изоляторы.

2.3. Расчет токов кз

Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.

На рис 2.1 приведена расчетная схема замещения, построенная в соответствии со схемой на рис. 1.1.

В нормальном режиме все секционные вакуумные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при КЗ в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционные выключатели Q3, Q8, Q11 выключены (рис 1.1). Этот режим принят за расчетный.

Х1

115 кВ

Х2

Х3

Х4

Х5

37 кВ

K-1

R7

R6

Х9

Х8

K-2

K-3

Х11

Х10

6.3 кВ

R12

R13

Х15

Х14

K-4

РП - 6кВ

Х18

Х17

Х16

Рис. 2.1. Расчетная схема замещения.

Произведем расчет в относительных единицах, приняв за основную ступень напряжения U_б1= 115 кВ.

Определим базисный ток на первой ступени напряжения:

(2.6)

где U_б1– основная ступень напряжения, кВ;

I_к– ток КЗ энергосистемы,I_к= 9 кА.

Определим сопротивление системы:

где I_kc – ток КЗ системы;

Сопротивления обмоток трансформаторов Т1 и Т2 в относительных единицах, приведённых к базисной мощности:

Х_Вб=(U_KBC%+U_KBH%-U_KCH%)*S_Б/(200*S_{ном т}) ;

Х_Сб=(U_KBC%+U_KСH%-U_KВH%)*S_Б/(200*S_{ном т});

Х_Нб=(U_KBН%+U_KСH%-U_КВС%)*S_Б/(200*S_{ном т});

X_Вб=(10.5+17-5)*100/(200*25)=0,45;

X_Cб=(10.5+5-17)*10/(200*25)=0,03;

X_Нб=(17+5-10.5) )*10/(200*25)=0,23;

Cопротивления обмоток трансформаторов Т1 и Т2:

Х2=Х3=Х_Вб=0.45;

Х4=Х5=Х_Нб=0.25;

Сопротивления линий WL1 и WL2:

R6=R7=r₀*l*S_б/U²_cр.ном ;

Х8=Х9=х₀*l*S_б/U²_ср.ном;

Параметры линий WL1 и WL2:

r₀=0.25 Ом/км; х₀=0.4 Ом/км;l=20 км;

Тогда R6=R7=0.25*20*100/37²=0,365;

X8=X9=0.4*20*100/37²=0,584;

Сопротивления трансформаторов Т3 и Т4:

X10=X11=U_k%*S_б/(100*S_ном);

Х10=Х11=7.5*100/(100*6.3)=1.19;

Сопротивления линий WL3 и WL4:

R12=R13=r₀*l*S_б/U²_cр.ном ;

Х14=Х15=х₀*l*S_б/U²_ср.ном;

Параметры линий WL3 и WL4: r₀=0.25 Ом/км; х₀=0.4 Ом/км; l=1 км;

Тогда R12=R13=0.25*1*100/6.3²=0.629;

X14=X15=0.4*1 *100/6.3²=1.007;

Сопротивление второй линии передач не учитывет так ее протяженность не велика.

Сопротивления двигателей:

Х16=Х17=Х18 =Х_*d^//*S_б/S_ном;

Параметры СД: Х_*d^//=0.2;S_ном=1,85МВ*А;

Тогда Х16=Х17=Х18 =0.2*100/1.85=10.8;

Для определения токов КЗ схему замещения приведём к простейшему виду:

X1 X19 X20 R20 X21 X22 R21 X23

K-1 K-2 K-3 K-4

Рис. 2.2. Преобразованная схема замещения.

Находим для упрощённой схемы замещения эквивалентные сопротивления:

Х19=(Х2+Х4)/2;

Х19=(0.45+0.25)/2=0.35;

X20=X8/2;

X20=0.584/2=0.0292;

R20=R6/2;

R20=0.365 /2=0.1825;

X21=X10/2;

X21=0.19/2=0.595;

R21=R12/2;

R21=0.629 /2=0.3145;

X22=X14/2;

X22=1.007 /2=0.504;

X23=X16/6;

X23=10.8/6=3.6;

За базисные напряжения принимаем напряжения на каждой ступени трансформации:

U_бI=115 кВ;U_бII=37 кВ;U_бIII=6,3 кВ;

Находим базисные токи:

I_бI=S_б/(*U_бI);I_бII=S_б/(*U_бII);I_бIII=S_б/(*U_бIII);

I_бI=100/(*115)=0.503 кА;

I_бII=100/(*37)=1.562 кА;

I_бШ=100/(*6,3)=9,175 кА;

Определяем ток КЗ в точке К-1:

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-1:

I⁽³⁾_K-1=I_бII/(Х1+Х19);I⁽³⁾_K-1=1.562/(0.056+0.35)=3.84 кА;

Ударный коэффициент: К_уд=1.8;

Ударный ток в точке К-1:

i_удК-1=*К_уд* I⁽³⁾_K-1;

i_удК-1=*1.8*3.84=9.77 кА;

Мощность КЗ в точке К-1:

S^//_К-1=* U_бII* I⁽³⁾_K-1;

S^//_К-1=*37*3,84=2496.08 МВ*А;

Определяем ток КЗ в точке К-2:

Находим суммарное реактивное сопротивление до точки К-2:

Х_БК-2=Х1+Х19+Х20;

Х_БК-2=0.056+0.35+0.292=0.698;

Отношение результирующих активного и реактивного сопротивлений до точки К-2 составляет:

R_БК-2/Х_БК-2=0.1825/0.698=0.2257<0.33, следовательно, активное сопротивление при расчёте тока КЗ в точке К-2 не учитывается;

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-2:

I⁽³⁾_K-2= I_бII/Х_БК-2; I⁽³⁾_K-2=1.562/0.698=2.23 кА;

Ударный коэффициент находим по отношению:

Х_БК-2/R_БК-2=0.698/0.1825=3.824, следовательно К_уд=1.34;

Ударный ток в точке К-2:

i_удК-2=*К_уд* I⁽³⁾_K-2;

i_удК-2=*1.34*2.23=4.225 кА;

Мощность КЗ в точке К-2:

S^//_К-2=*U_бII*I⁽³⁾_K-2;

S^//_К-2=*37*2.23=142.9 МВ*А;

Определяем ток КЗ в точке К-3 со стороны источника питания :

Суммарное реактивное сопротивление от источника питания до точки К-3 :

Х_БК-3С= Х_БК-2+Х21;

Х_БК-3С=0.698+0.595=1.293

Активное сопротивление от источника питания до точки К-3:

R_БК-3С=0.182;

Периодическая составляющая тока КЗ от источника питания в точке К-3 :

I⁽³⁾_K-3C= I_бШ/Х_БК-3C;

I⁽³⁾_K-3С=9.176/1.293=7.1 кА;

Ударный коэффициент находим по отношению:

Х_БК-3С/R_БК-3С=1.293/0.182=7.137, следовательно К_уд=1.6;

Ударный ток в точке К-3 от источника питания:

i_удК-3С=*К_уд*I⁽³⁾_K-3С;

i_удК-3С=*1.6*7.1=19.67 кА;

Мощность КЗ в точке К-3 от источника питания:

S^//_К-3С=*U_бIII*I⁽³⁾_K-3С;

S^//_К-3C=*6.3*7.1=77.4 МВ*А;

Определяем ток КЗ в точке К-3 со стороны СД:

Суммарное реактивное сопротивление со стороны СД до точки К-3 :

Х_БК-3М= Х22+Х23;

Х_БК-3М=0.504+3.6=4.104;

Активное сопротивление со стороны СД до точки К-3:

R_БК-3М=R21=0.314;

Отношение результирующих активного и реактивного сопротивлений до точки К-3 со стороны СД составляет:

R_БК-3М/Х_БК-3М=0.314/4.104=0.0765<0.33, следовательно, активное сопротивление при расчёте тока КЗ в точке К-3 со стороны СД не учитываем;

Периодическая составляющая тока КЗ со стороны СД в точке К-3 :

I⁽³⁾_K-3М= I_бШ/Х_БК-3М;

I⁽³⁾_K-3М=9.175/4.104=2.23 кА;

Ударный коэффициент находим по отношению:

Х_БК-3М/R_БК-3М=4.106/0.314=13.07, следовательно К_уд=1.78;

Ударный ток в точке К-3 со стороны СД:

i_удК-3М=*К_уд*I⁽³⁾_K-3М;

i_удК-3М=*1.78*2.23=5.61 кА;

Мощность КЗ в точке К-3 со стороны СД:

S^//_К-3М=* U_бIII* I⁽³⁾_K-3М;

S^//_К-3М=*6.3*2.23=24.366 МВ*А;

Тогда суммарный ток в точке К-3:

I⁽³⁾_K-3= I⁽³⁾_K-3С+ I⁽³⁾_K-3М=7.1+2.23=9.33 кА;

Суммарный ударный ток КЗ в точке К-3:

i_удК-3=i_удК-3С+i_удК-3М=19.67+5.61=25.28 кА;

Суммарная мощность КЗ в точке К-3:

S^//_К-3=S^//_К-3С+S^//_К-3М=19.67+5,61=25,28 МВ*А;

Определяем ток КЗ в точке К-4 со стороны источника питания :

Суммарное реактивное сопротивление от источника питания до точки К-4 :

Х_БК-4С= Х_БК-3С+Х27;

Х_БК-4С=1.93+0.504 =1.797;

Активное сопротивление от источника питания до точки К-4:

R_БК-4С=R20+R21;

R_БК-4С=1.82+0.314=0.496;

Соотношение суммарного активного и реактивного сопротивлений:

R_БК-4С/ Х_БК-4С=0.496/1.797=0.276<0.33, следовательно, при расчётах тока КЗ в точке К-4 активное сопротивление не учитываем;

Периодическая составляющая тока КЗ от источника питания в точке К-4 :

I⁽³⁾_K-4C= I_бШ/Х_БК-4C; I⁽³⁾_K-4С=9.176/1.797=5.106 кА;

Ударный коэффициент находим по отношению:

Х_БК-4С/R_БК-4С=1.797/0.496=3.62, следовательно К_уд=1.8;

Ударный ток в точке К-4 от источника питания:

i_удК-4С=*К_уд*I⁽³⁾_K-4С;

i_удК-4С=*1.4*5.106=10.1 кА;

Мощность КЗ в точке К-4 со стороны источника питания:

S^//_К-4С=*U_бIII*I⁽³⁾_K-4С;

S^//_К-3C=*6.3*5.106=55.21 МВ*А;

Определяем ток КЗ в точке К-4 со стороны СД:

Суммарное реактивное сопротивление со стороны СД до точки К-4 :

Х_БК-4М= Х23;

Х_БК-4М=3.6;

Периодическая составляющая тока КЗ со стороны СД в точке К-4 :

I⁽³⁾_K-4М= I_бШ/Х_БК-4М; I⁽³⁾_K-4М=9.175/3.6=2.54 кА;

Ударный коэффициент:

К_уд=1.8;

Ударный ток в точке К-4 со стороны СД:

i_удК-4М=*К_уд*I⁽³⁾_K-4М;

i_удК-4М=*1.8*2.54=6.48 кА;

Мощность КЗ в точке К-4 со стороны СД:

S^//_К-4М=* U_бIII* I⁽³⁾_K-4М;

S^//_К-4М=*6.3*2.54=27.7 МВ*А;

Тогда суммарный ток в точке К-4:

I⁽³⁾_K-4= I⁽³⁾_K-4С+ I⁽³⁾_K-4М=5.106+2.54=7.646 кА;

Суммарный ударный ток КЗ в точке К-4:

i_удК-4=i_удК-4С+i_удК-4М=10.1+6.48=16.58 кА;

Суммарная мощность КЗ в точке К-4:

S^//_К-4=S^//_К-4С+S^//_К-4М=55.21+27.7=82.91 МВ*А;

В качестве минимального тока КЗ, который необходим для проверки чувствительности релейных защит, используют ток двухфазного КЗ в наиболее удаленной точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле:

I_k⁽²⁾=I_k⁽³⁾

Результаты расчётов токов КЗ сведём в таблицу (2.2):

Таблица(2.2)

Точка КЗ	IК^(3), кА	Iуд, кА	IК^(2), кА	S^//К, МВ*А
К-1	3.84	9.77	3.325	246.08
К-2	2.23	4.225	1.931	142.9
К-3	9.33	25.28	8.08	101,766
К-4	7.646	16.58	6.62	82.31