Расчет погонных параметров линий и параметров схемы замещения линий

2. Расчет погонных параметров линий и параметров схемы замещения линий.

а) Находим эквивалентные радиусы фаз ЛЭП.

Для Л1 и Л3 фазные провода не имеют расщепления поэтому эквивалентный радиус фазы равен расчетному радиусу провода: для Л1 r_э=0,5×d_пр = 0,5×0,0188 = 0,0094 м, для Л3 r_э=0,5×d_пр = 0,5×0,0114= 0,0057 м

б) Определим погонное активное r_л^* и индуктивное x_л^* сопротивления линий, а так же сопротивление R_л и индуктивность X_л модели линий:

- для Л1, в которой фаза состоит из одного провода,

r_л^* = r_пр^* = 0,162 Ом/км,

 Ом/км,

R_л = r_л^*×l_л = 0,162 Ом/км ×47 км = 7,62 Ом,

 Ом;

- для Л2, состоящей из трёх параллельно включенных кабелей 3х120 мм² с жилами из алюминия (по данным Справочника),

R_л = r_л^*×l_л×(1/3) = 0.258 Ом/км ×2 км ×(1/3) = 0,172 Ом,

 Ом;

- для Л3, в которой фаза состоит из одного провода,

r_л^* = r_пр^* = 0.42 Ом/км,

 Ом/км,

R_л = r_л^*×l_л = 0.42 Ом/км ×4 км = 1.68 Ом,

 Ом;

2.3 Расчеты параметров схемы замещения трансформаторов

ТРДН-25000/110 расчет выполнен для стороны 110 кВ

 , Ом,

 , Ом.

ТДТН-40000/110 расчет выполнен для стороны 110 кВ

 , Ом,

 , Ом.

2.4 Расчет параметров нагрузки

Расчет параметров нагрузки выполняем по значению номинальной мощности установленных трансформаторов нагрузки.

Полная мощность нагрузки по номинальной мощности трансформаторов нагрузки

Sнн = nт×Sт = 5×1,6 = 8 МВА.

Находим активную и реактивную составляющие мощности нагрузки и соответствующие активное и индуктивное сопротивление нагрузки для последовательной схемы ее замещения, принимая значение cos(j) = 0,85

 Ом,

 Ом.

Далее параметры элементов модели приводим по напряжению к тому участку цепи, для элементов которого определяются динамические и термические воздействия, т.е. к сети 6 кВ. Для этого используем коэффициенты приведения. Эти коэффициенты можно рассчитать исходя из номинальных напряжений сети, кроме первого участка с повышающим трансформатором. Таким образом, коэффициент приведения источника к стороне 110 кВ равен k_и = 115/10,5 =11. Коэффициент приведения со стороны 110 кВ к 6 кВ k₁₁₀ 110 = 110/6 =18,33. Коэффициент приведения со стороны 110 кВ к 6 кВ k₁₁₀ = 110/6 = 18,33.

С учетом коэффициентов приведения рассчитываем параметры элементов схемы замещения.

Параметры модели источника (системы)

 кВ,  Ом

Параметры Т1 и Л1(коэффициент 1/3 учитывает включение трёх трансформаторов параллельно)

Ом,  Ом.

 Ом,  Ом.

Параметры Т2

Ом,

Ом,

 

3. Расчет номинального тока для заданной нагрузки

 

Ток рабочего режима i₁(t) определяется в виде i₁(t)=I_a1×cos(wt-j₁),

где индекс 1 соответствует рабочему (предаварийному) режиму.

 

где Z₁, R₁, X₁ – полное, активное и индуктивное сопротивления участка в рабочем (номинальном) режиме

R₁ = R_c’ + R_т’ + R_л1’+ R_твн’+R_л2+R_л3+R_н =

= 0 + 0,0025 + 0,023 + 0,0056 + 0,172 + 1,68 + 3,8 = 5,7 Ом,

X₁ = X_c’ + X_т’ + X_л1’ + X_твн’ + X_л2 + X_л3 + X_н =

= 0,49 + 0,055 + 0,056 + 0,167 + 0,08 + 1,42 + 2,3 = 4,56 Ом

Z_1Н = R₁ + j×X₁ = 5,7 + j ×4,5 Ом,  Ом,

.

Действующее значение номинального тока нагрузки в сети 6 кВ

 А.

Здесь Z₁н – сопротивление контура с сопротивлением номинальной нагрузки на трансформаторы Т3 (без учета коэффициента загрузки).

4. Расчет тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания

Установившийся ток короткого замыкания i_к(t) определяем в виде

I₂(t)=I_2а×cos(wt-j₂).

Сопротивление участка сети от ЭДС до точки короткого замыкания

R₂=R_c’+R_т’+R_л1’+R_твн’+R_л2+R_л3=0+0,0025+0,023+0,0056+0,172+1,68 =1,88Ом,

X₂=X_c’+X_т’+X_л1’+X_твн’+X_л2+X_л3=0,49+0,055+0,056+0,167+0,08+1,42=2,27Ом

Действующее значение тока короткого замыкания

 А = 1,4 кА.

Расчет ударного тока для заданной точки замыкания

Находим постоянную затухания переходной составляющей тока к.з.

 с.

Определяем наибольшее значение ударного тока в момент времени, когда переменная составляющая достигает максимума, т.е. через полпериода – 10 мс после момента возникновения замыкания.

 кА.

Определим величину отключаемого тока при срабатывании релейной защиты за время tз = 0,01 с при собственном времени отключения выключателя tо = 0,1 с для масляного выключателя и при t0 = 0,05 с для вакуумного выключателя. Полное время отключения составит tм = 0,01 + 0,1 = 0,11 с для маслянного выключателя и tм = 0,01 = 0,05 = 0,06 с для вакуумного выключателя. Соответствующие токи отключения равны

Для масляного выключателя

 кА.

Для вакуумного выключателя

 кА.

Токи отключения одинаковые, так как в данной точке сети переходная составляющая быстро затухает. Действующее значение тока отключения составляет 1,97 / 1,414 = 1,4 кА.

5. Определение импульса квадратичного тока

 

Так как в заданной схеме не предполагается подпитка тока к.з. от двигателей импульс квадратичного тока можно рассчитать по следующему выражению с учетом зависимости от времени отключения:

 , кА²с,

где  - действующее значение переменной составляющей тока короткого замыкания,

Δt = tз + tо – время отключения замыкания, включающее время действия защиты (tз) и собственное время отключения выключателя (tо). Для масляных выключателей to = 0,08…0,2 с. Для вакуумных выключателей о = 0,05…0,07 с. Для уставки релейной защиты t = 0,5…1,1 c при использовании масляного выключателя с tо = 0,1 с максимальное время отключения Δt = 1,1 + 0,1 = 1,2 с.

 кА²с.

Границы тока термической стойкости Iт определяем из импульса квадратичного тока.

Для выключателей, разъединителей и трансформаторов тока 6 кВ при длительности протекания тока t = 4 с

 кА.

6. Выбор электрических аппаратов

 

6.1 Технические требования к электрическим аппаратам, устанавливаемым в конце Л3

 

По результатам расчетов определяем с небольшим запасом следующие требования.

Номинальное напряжение – 6 кВ.

Номинальный ток – не менее 600 А.

Амплитуда сквозного тока – предельный ток электродинамической стойкости – не менее 2,2 кА.

Номинальный ток отключения – не менее 2 кА (действующее значение).

Ток термической стойкости - не менее 1 кА.

Допустимый импульс квадратичного тока - не менее 2,35 кА²с.