Электрические станции

Расчет тока кз в т.1 при двухлучевой схеме.Расчет тока кз в точке 2Для точки 2 пригодна часть преобразований, выполненных для точки 1Ток к.з в точке 2Iб = 1.121 kAIл2 = Ec3*Iб / x37 =0.971*1.121/0.059 = 18.8 kAПоследовательное соединение сопротивлений генератора и блочного трансформатора с высшим напряжением 220 кВ:х25 = х1 + х5 = 0,243 + 0,125 = 0,368Последовательное соединение сопротивлений генератора и блочного трансформатора с высшим напряжением 500 кВ:Х26 = х27 = х38 = х2 + х6 = 0,243 + 0,125 = 0,368Параллельное соединение четырех линий 500 кВ:Х31 = х16/4 = 0,726/4 = 0,182Параллельное соединение трех ветвей генератор-трансформатор РУ 500 кВ:х30= х26/3 = 0,368/3 = 0,122Параллельное соединение пяти линий 220 кВ:Х29 = х9/5 = 0,134/5 = 0,027Последовательное соединение линий 220 кВ и энергосистемы 220 кВ:х32 = х21 + х29 = 0,027 + 0,125 = 0,152Последовательное соединение линий 500 кВ и энергосистемы 500 кВ:Х36 = х22 + х31 = 0,045 + 0,182 = 0,227Параллельное соединение блоков генератор-трансформатор РУ 500 кВ и энергосистемы с линиями 500 кВ:Х37 = х37||х30 = 0,227∙0,122/(0,227 + 0,122) = 0,079Е1 = Ег|| Ес = (1,094∙0,227 + 1∙0,122)/(0,122 + 0,227) = 0.825Последовательное соединение эквивалента 500 кВ с автотрансформатором связи:Х34 = х14 + х33 = 0,119 + 0,079 = 0,198Параллельное соединение последнего эквивалента с эквивалентом 220 кВ:х43 = х39||х42 = 0,125∙0,368/(0,125 + 0,368) = 0,093Е2 = Е1 || Ес = (1,04∙0,125 + 1∙0,368)/(0,125 + 0,368) = 1,01На данном этапе преобразования, когда схема преобразована к двухлучевому виду, можно вычислить составляющие токов КЗ – от генераторов, подключенных к РУ-220, и от остальных источников, условно названных системой: Iпо = (Еэкв/хэкв)∙IбIК1(г) = (Ег/х37)∙Iб1 = (1,103/0,414)∙2,51 = 6,69 кАIК1(с) = (Е2/х43)∙Iб1 = (1,013/0,107)∙2,51 = 23,76 кАСуммарный ток КЗ:IК1 = IК1(г) + IК1(с) = 6,69 + 23,76 = 30,45 кАСуммарный ток КЗ можно вычислить иначе – эквивалентируя схему до однолучевого вида:х44 = х37||х43 = 0,414∙0,107/(0,414 + 0,107) = 0,085Е3 = Ег|| Е2 = (1,103∙0,107 + 1,013∙0,414)/(0,107 + 0,414) = 1,032IК1 = (Е3/х44)∙Iб1 = (1,032/0,085)∙2,51 = 30,45 кАРезультаты вычислений, исходя из двухлучевой и однолучевой схем, должны совпадать: 30,45 кА = 30,45 кА.Аналогично рассчитываются токи короткого замыкания в точке К2, т.е. в РУ-500 кВ. Поскольку часть преобразований для точки К1 справедлива для точки К2, то начинать эквивалентирование можно с рис.16б.На рис.17 показаны этапы преобразования схемы замещения к точке К2.Рис. 1710.5 Расчет тока КЗ на генераторном токопроводе (точки К3, К4)На рис.18 приведены этапы преобразования схемы замещения к точке короткого замыкания К3. Видно, что для этого можно воспользоваться результатами преобразования к точке К1. Далее приводятся только результаты расчетов без промежуточных преобразований.Токи для точки короткого замыкания К3 составят:IК3(г) = 57,58 кАIК3(с) = 79,82 кАIК3 = 137,4 кАТочка 3от генератораот системы10.6 Расчет тока КЗ в системе собственных нужд 6 кВ при питании от рабочего и резервного ТСН (точки К5, К6)На рис.20 приведены этапы преобразования схемы замещения к точке короткого замыкания К5 – на секции СН 6 кВ при питании от рабочего ТСН. Для этого можно воспользоваться результатами преобразования к точке К3. На схеме замещения присутствует только та ветвь рабочего ТСН, на которой произошло КЗ. Подпитка от электродвигателей второй ветви рабочего ТСН не учитывается, т.к. обмотка НН ТСН и двигатели имеют на порядок большее сопротивление, нежели остальные элементы сети. Ветвь резервного ТСН также не учитывается, т.к. выключатель резервного ввода на секцию 6 кВ нормально отключен. 11 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙПолный выбор выключателей, разъединителей, ячеек КРУ включает в себя проверки по многочисленным критериям, для использования которых необходимо рассчитать не только периодическую составляющую тока КЗ в начальный момент времени Iпо и ударный ток КЗ iуд, но и следующие величины:- Iпt – периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t;- iat – апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t;- β – процентное содержание апериодической составляющей тока КЗ, %;- В – тепловой импульс, кА2∙с.Поскольку изложение методики расчета данных величин не входит в курс лекций, выбор выключателей производим упрощенно по критериям, приведенным в таблице 11.1.Таблица 11.1 – Критерии выбора выключателейКритерий выбораПараметрывыключателяПараметры сетиУсловие выбораПо номинальному напряжениюUн – номинальное напряжение Uэу – номинальное напряжение электроустановкиUн ≥ UэуПо номинальному токуIн – номинальный токIраб – рабочий ток электроустановки Iн ≥ IрабПо отключающей способностиIоткл.н – номинальный ток отключения Iпо – периодическая составляющая тока трехфазного КЗIоткл.н ≥ IпоПо электродинамической стойкостиiдин – предельный сквозной ток (наибольший пик)iуд – ударный ток КЗiдин ≥ iудВыбор разъединителей упрощенно производим по критериям, приведенным в таблице 11.2.Таблица 11.2 – Критерии выбора разъединителейКритерий выбораПараметрыразъединителяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн – номинальное напряжениеUэу – номинальное напряжение электроустановкиUн ≥ UэуПо номинальному токуIн – номинальный токIраб – рабочий ток электроустановкиIн ≥ IрабПо электродинамической стойкостиiдин – предельный сквозной токiуд – ударныйток КЗiдин ≥ iудДальнейший выбор коммутационной аппаратуры представлен в табличном виде.11.1. Выбор выключателей РУ высокого напряженияРабочий ток Iраб, протекающий через выключатель 220 кВ в максимальном режиме, может быть вычислен по полной мощности генератора:Iраб === 0,93 кА.Через выключатели РУ-ВН при коротком замыкании течет суммарный ток от системы и генераторов. Поэтому при выборе данных выключателей в качестве параметра сети принимается суммарный ток КЗ.Таблица 11.3. –Выбор выключателей 220 кВ LTB-145 D1/BКритерий выбораПараметрывыключателяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 220 кВUэу = 220 кВUн ≥ Uэу220 ≥ 220По номинальному токуIн = 2 кАIраб = 0,93 кАIн ≥ Iраб2 ≥ 0,93По отключающей способностиIоткл.н = 31,5 кАIпо = 30,5 кАIоткл.н ≥ Iпо31,5 ≥ 30,5По электродинамической стойкостиiдин = 102 кАiуд = 85,3 кАiдин ≥ iуд102 ≥ 85,3Таблица 11.4 ‒ Выбор выключателей 500 кВ HPL-550B2Критерий выбораПараметрывыключателяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 500 кВUэу = 500 кВUн ≥ Uэу500 ≥ 500По номинальному токуIн = 3,15 кАIраб = 0,41 кАIн ≥ Iраб3,15 ≥ 0,41По отключающей способностиIоткл.н = 40 кАIпо = 16,9 кАIоткл.н ≥ Iпо40 ≥ 16,9По электродинамической стойкостиiдин = 102 кАiуд = 47,4 кАiдин ≥ iуд102 ≥ 47,4Рабочий ток Iраб, протекающий через выключатель 500 кВ в максимальном режиме, вычисляется по полной мощности генератора:Iраб === 0,41 кА.11.2. Выбор разъединителей РУ высокого напряженияПри выборе разъединителей используются те же, токи, что и при выборе выключателей соответствующего напряжения.Таблица 11.5 ‒ Выбор разъединителей 220 кВ РНД3.2-220/1000 У1Критерий выбораПараметрыразъединителяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 220 кВUэу = 220 кВUн ≥ Uэу220 ≥ 220По номинальному токуIн = 1 кАIраб = 0,93 кАIн ≥ Iраб1 ≥ 0,93По электродинамической стойкостиiдин = 100 кАiуд = 85,3 кАiдин ≥ iуд100 ≥ 85,3Таблица 11.6 ‒ Выбор разъединителей 500 кВ РНД-500/3200 У1Критерий выбораПараметрыразъединителяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 500 кВUэу = 500 кВUн ≥ Uэу500 ≥ 500По номинальному токуIн = 3,2 кАIраб = 0,41 кАIн ≥ Iраб3,2 ≥ 0,41По электродинамической стойкостиiдин = 160 кАiуд = 47,4 кАiдин ≥ iуд160 ≥ 47,411.3. Выбор выключателей 6 кВТаблица 10. Выбор выключателей 6,3 кВ ВВЭ-10-25/2000Критерий выбораПараметрывыключателяПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 11 кВUэу = 6,3 кВUн ≥ Uэу11 ≥ 11По номинальному токуIн = 1,25 кАIраб = 1,03 кАIн ≥ Iраб1,25 ≥ 1,03По отключающей способностиIоткл.н = 31,5 кАIпо = 15,5 кАIоткл.н ≥ Iпо31,5 ≥ 15,5По электродинамической стойкостиiдин = 80 кАiуд = 43,3 кАiдин ≥ iуд80 ≥ 43,3Рабочий ток, протекающий через выключатель ввода на секцию в нормальном режиме, вычислим через мощность двигателей СН одной секции 6 кВ:Sд = КзгрSТСН/2 = 0,7∙32/2 = 11,2 МВА,Iраб === 1,03 кА.При коротком замыкании через выключатель ввода на секцию 6 кВ течет либо ток КЗ от системы, либо ток КЗ от двигателей. Ток КЗ от системы больше, чем от двигателей. Поэтому в качестве параметра сети принимается не суммарный ток КЗ, а составляющая тока КЗ от системы.При этом следует ориентироваться на максимальное значение тока КЗ из двух значений: при питании от ТСН и при питании от РТСН. В нашем случае ток КЗ при питании от РТСН оказался выше. Поэтому выключатель резервного ввода на секцию 6 кВ находится в более тяжелых условиях, чем выключатель рабочего ввода. Несмотря на это, в целях унификации, оба этих выключателя выбираем однотипными.12 ВЫБОРТОКОПРОВОДОВ НА ГЕНЕРАТОРНОМ НАПРЯЖЕНИИ12.1. Выбор генераторноготокопроводаТаблица 12.1 ‒ Выбор генераторноготокопровода ТЭН-Е-20-11200-400 Критерий выбораПараметрытокопроводаПараметры сетиУсловиевыбораПо номинальному напряжениюUн = 20 кВUэу = 20 кВUн ≥ Uэу20 ≥ 20По номинальному токуIн = 11,2 кАIраб = 10,2 кАIн ≥ Iраб11,2 ≥ 10,2По электродинамической стойкостиiдин = 400 кАiуд = 223,5 кАiдин ≥ iуд400 ≥ 223,5Параметры генераторныхтокопроводов приведены в [1, стр.540].При КЗ в любой точке генераторного токопровода по нему протекают раздельно токи КЗ от генератора и системы. Поэтому генераторный токопровод выбирается по максимальному из этих токов – в данном случае, по току КЗ от системы.12.2. Выбор отпайки от генераторноготокопровода к ТСНРабочий ток ответвления генераторного токопровода к ТСН рассчитывается через мощность потребителей собственных нужд SСН = КзгрSТСН = 0,7∙32 = 22,4 МВА:Iраб === 0,65 кА.При КЗ по ответвлению протекает суммарный ток КЗ от генератора и системы. Ответвление генераторного токопровода к ТСН выбирается по суммарному току КЗ от генератора и системы iуд = 367,9 кА.В комплекте с генераторнымтокопроводом поставляются монтажные блоки отпаек к ТСН, имеющие параметры, скоординированные с параметрами генераторного токопровода. В [1, стр.541] на рис.9.16 показана конструкция пофазно экранированной отпайки от генераторного токопровода без указания ее характеристик. Для корректного выбора по условиям нормального режима и электродинамической стойкости, отпайка от генераторного токопровода должна иметь следующие параметры:Uном ≥ 20 кА;Iном ≥ 0,65 кА;iдин ≥ 384,7 кА.