1. Определение токов короткого замыкания

Расчетным трансформатором является ТДТН-63000/110.

Сопротивление системы при различных мощностях КЗ:

, (1.1)

где U_нс– напряжение системы, кВ.

На примере КЗ максимальной мощности получаем:

Ом.

По аналогии рассчитаем для остальных мощностей КЗ и занесем в таблицу 1.1.

Для расчета приведенных потерь сначала рассчитаем U_кв,U_кс,U_кн– напряжения к.з. обмоток трехфазного трехобмоточного трансформатора, с помощью заданных в справочнике значениях напряжений к.з. между обмоткамиu_кВН-НН,u_кВН-СН,u_кСН-НН(%), по формулам:

, (1.2)

, (1.3)

. (1.4)

Рассчитаем на примере высшей ступени напряжения:

%.

По аналогии рассчитаем по формулам 1.3 и 1.4 и занесем результаты в таблицу 1.1.

Половина суммарного диапазона регулирования напряжения будет равна:

.

Рассчитаем сопротивления с учетом РПН по формулам:

, (1.5)

, (1.6)

, (1.7)

где S_Тном– номинальная мощность трансформатора, МВА.

Подставим значения на примере формулы 1.5:

Ом.

Рассчитаем сопротивление линии по формуле:

, (1.8)

где x_уд– удельное сопротивление линии, Ом/км;

l– длина линии, км.

По формуле 1.8 получаем: Ом.

Рассчитаем значения КЗ на стороне ВН трансформатора при внешнем КЗ по формулам:

, (1.9)

. (1.10)

Рассчитаем значения КЗ на стороне СН и НН по формулам:

(1.11)

(1.12)

Таблица 1.1– Результаты расчета сопротивлений

q	В	С	Н
z	max	ср	min
Sz, МВА	5000	3630	1500
Uкq, %	11,25	-0,75	7,75
xCz, Ом	2,645	3,643	8,817
ΔUрпн, %	16,02
xTвz, Ом	31,789	-2,119	11,474

Таблица 1.2– Результаты расчета сопротивлений

z	Мощность КЗ системы, МВА	Ток трехфазного КЗ (кА) на шинах НН подстанции, приведенное к
		115 кВ	37 кВ	10,5 кВ
max	5000	2,39	4,628	10,985
ср	3630	2,24	3,994	10,786
min	1500	1,657	3,172	10,402

2. Выбор трансформатора тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим параметрам:

1. номинальному напряжению (U_номq≤U_{сет.номq});

2. номинальному рабочему току (I_номq≤I_ном1q);

3. электродинамической стойкости (i_удq≤I_эдн);

4. термической стойкости (B_кq≤В_крq);

5. конструкции и классу точности;

6. вторичной нагрузке (Z₂≤Z_ном2);

7. Допустимой погрешности.

Для напряжения 10 кВ, выберем ТОЛ-10-М2.

Таблица 2.1 – Каталожные данные трансформатора ТОЛ-10-М2

Uномq, кВ	Класс точности	Iном1н, А	Iном2, А	IТ, кА	tT, с	Iэдн, кА
10	0,5	2500	5	61	1	152,5

кА²·с,

Данный ТТ проходит по всем параметрам, включая рассчитанную термическую стойкость.

По аналогии для 35 кВ выберем ТЛК-35, а для 110 кВ – ТОМ-110 III

Таблица 2.2 – Каталожные данные трансформатора ТЛК-35 и ТОМ-110 III

Uномq, кВ	Класс точности	Iном1q, А	Iном2, А	IТ, кА	tT, с	Iэдн, кА
35	0,5	1000	5	31,5	1	80
110		300		15,5	3	40

Составим таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока.

Проведем расчет по допустимой погрешности на примере напряжения 10 кВ по следующей формуле:

, (2.1)

где I⁽³⁾_кmaxq– ток внешнего трехфазного КЗ;

k_а– коэффициент учета апериодической составляющей.

Отсюда получаем: кА.

Рассчитаем кратность первичного тока:

, (2.2)

где α=0,8 – поправка к действительной кратности.

Отсюда получаем: .

Используя кратность первичного тока находим по кривым предельной кратности допустимую нагрузку: Ом.

Определим фактическую нагрузку, которая должна быть не больше zндоп.

Поскольку на низкой стороне напряжения обмотки трансформатора соединены в треугольник, то сопротивление приборов рассчитаем по следующей формуле для соединения ТА в звезду:

, (2.3)

где z_пер=0,1 – переходное сопротивление контактов, Ом;

z_р=0,15 – сопротивление реле, Ом (для 6-10 кВ).

Отсюда получаем: Ом.

Для 110 кВ (звезда) расчетная формула будет следующая:

. (2.4)

Рассчитаем расчетную длину при соединении ТА в неполную звезду:

, (2.5)

где l=45 – длина от ТА до реле, м (для стороны 6-10 кВ).

Получаем: м.

Определим расчетное сечение проводов:

, (2.6)

где ρ– удельное сопротивление алюминиевыми соединительных проводов, Ом;

Получаем: мм².

Поскольку сечение проводов менее 4 мм², то в соответствии с ПУЭ принимаем провода с сечениями 4мм².

Для остальных ступеней напряжений проведем расчет аналогично предыдущему и занесем полученные результаты в таблицу.

Таблица 2.3 – Пример проверки ТА для защиты трансформатора

Наименование величин	Рассчитанные параметры для ступеней напряжения
	115 кВ	37 кВ	10,5 кВ
Тип	ТОМ-110 III 300/5	ТЛК-35 1000/5	ТОЛ-10-М2 2500/5
Схема соединения ТА	∆	Y	Y
Расчетный первичный ток, А	3,107	6,016	14,281
Расчетная кратность тока	18	11	7
Допустимая нагрузка ТА, Ом	1,6	2	4,2
Сопротивление реле защиты, Ом	0,35	0,25	0,15
Допустимое сопротивление проводов (в один конец), Ом	0,15	1,65	3,95
Длина проводов (в один конец), м	65	55	45
Допустимое сечение проводов, мм^2/расчетное принятое, мм^2	11,7/16	0,9/4	0,534/4