Файл: Курсовой проект по дисциплине Электрические станции и подстанции.docx

2.2. Выбор основных конструктивных решений по подстанции

Как правило, на напряжение 35 кВ и выше сооружается открытое распределительное устройство (ОРУ), т. е. все или основное оборудование распределительного устройства (РУ) располагается на открытом воздухе.

«В качестве токоведущих частей используется комбинированная ошиновка: жесткая и гибкая на разных участках ОРУ.

В ОРУ 35 кВ и выше предусматриваются элегазовые или вакуумные выключатели.

Отдельно стоящие измерительные трансформаторы тока устанавливаются в тех случаях, когда использование встроенных трансформаторов тока не обеспечивает требуемых усилий релейной защиты, системы учета электроэнергии и питания измерительных приборов.

Сооружение подстанций должно защищаться молниеотводами» [3, 5, 7].

На напряжение 6–10 кВ обычно применяются комплектные распределительные устройства (КРУ). РУ 6 и 10 кВ выполняются в виде КРУН (наружной установки) или КРУ, устанавливаемых в закрытых помещениях (внутренней установки).

Предусматриваются шкафы с вакуумными и элегазовыми выключателями.

В курсовом проекте необходимо обосновать каждое ваше конструктивное решение. Например, вы должны пояснить, почему вы выбрали комплектные распределительные устройства наружной установки, а не закрытого типа.

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчеты токов короткого замыкания (к. з.) необходимы для выбора и проверки электрических аппаратов и проводников, проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики, проектирования заземляющих устройств и т. д.

«Следует отметить, что выбор вида расчетного тока к. з. зависит от поставленной цели. Например, расчетным видом тока к. з. при выборе и проверке аппаратов и проводников обычно является трехфазный ток к. з., реже (в сетях 110 кВ и выше) – однофазный ток к. з.

В данном пункте рассмотрим расчет токов трехфазного короткого замыкания напряжением выше 1 кВ.

При расчетах токов к. з. допускается не учитывать:

– сдвиг по фазе ЭДС различных синхронных машин и изменение их частоты вращения, если продолжительность к. з. не превышает 0,5 с;

– ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

---

– насыщение магнитных систем электрических машин;

– поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110–220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330–500 кВ, если их длина не превышает 150 км;

– влияние активных сопротивлений различных элементов исходной расчетной схемы на амплитуду периодической составляющей тока к. з., если активная составляющая результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно точки к. з. не превышает 30 % от индуктивной составляющей результирующего эквивалентного сопротивления» [9, 17].

«Расчет токов трехфазного к. з. выполняется в следующем порядке:

– составляется расчетная схема рассматриваемой электроустановки, намечаются расчетные точки к. з.;

– на основании расчетной схемы составляется эквивалентная схема замещения, все сопротивления на ней нумеруются;

– определяются величины сопротивлений всех элементов схемы замещения в относительных или именованных единицах; номинальные параметры берутся из каталожных данных электрооборудования, средние значения погонных (удельных) индуктивных сопротивлений линий электропередачи х_уд можно взять 0,4 Ом/км;

– путем постепенного преобразования относительно расчетной точки к. з. приводят схему замещения к наиболее простому виду, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определенными значениями эквивалентной ЭДС и ударного коэффициента, были связаны с точкой к. з. одним результирующим сопротивлением;

– определяют начальное действующее значение периодической составляющей тока к. з. , а затем ударный ток , периодическую и апериодическую составляющие тока к. з. для заданного момента времени t» [9].

Существует два метода расчета сопротивлений схемы замещения: в относительных единицах (т. е. в долях от некоторой так называемой базовой величины) или в именованных единицах (в омах). Расчетные формулы для определения сопротивлений в относительных и именованных единицах приведены в табл. 3.

Таблица 3

Наименование элемента	Исходный параметр·	Именованные единицы, Ом	Относительные единицы, о. е.
Генератор	; , МВА
Система	, МВА
Трансформатор	, %; , МВА
Линия электропередачи	, Ом/км; l, км

---

S_ном – номинальная мощность элементов (генератора, трансформатора), МВА; – базисная мощность, МВА; – мощность короткого замыкания, МВА; – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; х_уд –удельное (погонное) индуктивное сопротивление линии, Ом/км; – базисное напряжение, кВ; l – длина линии, км; – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ.

Исходные параметры электроэнергетической системы:

– номинальная мощность S_ном, МВА;

– номинальное напряжение , кВ;

– мощность короткого замыкания , МВА;

– ток короткого замыкания , кА.

Исходные параметры силовых трансформаторов и автотрансформаторов:

– номинальная мощность S_ном, МВА;

– номинальные напряжения обмоток , кВ;

– напряжения короткого замыкания между обмотками , , (для двухобмоточных трансформаторов ), %;

– потери короткого замыкания , кВт.

Исходные параметры воздушных и кабельных линий:

– номинальное напряжение , кВ;

– длина линии l, км;

– удельное (погонное) индуктивное сопротивление х_уд, Ом/км.

Напряжения коротких замыканий , , (%) обмоток трехфазного трехобмоточного трансформатора при заданных в справочнике значениях напряжений

---

коротких замыканий между обмотками , , определяются из выражений:

,

,

.

Напряжения коротких замыканий , , (%) обмоток трехфазного трансформатора с расщепленной обмоткой при заданных в справочнике значениях напряжений коротких замыканий между обмотками , определяются из выражений:

,

.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока к. з. находится по формуле:

, кА, (2)

где – базисный ток, кА; – базисная мощность, МВА; –базисное напряжение, кВ, за базисное напряжение удобнее принять ступени, где рассматривается к. з.; – сверхпереходная ЭДС, о. е.; – результирующее сопротивление до точки к. з., о. е.

Максимальное значение апериодической составляющей тока к. з. определяется по формуле:

, (3)

где – расчетное время, соответствующее времени размыкания цепи при к. з. дугогасительными контактами выключателя; – собственное время отключения выключателя

---

, с (берется из каталожных данных выключателей); – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. з.

Ударный ток к. з. следует определять по формуле:

, (4)

где – ударный коэффициент.

В учебном проектировании можно воспользоваться средними значениями и , приведенными в табл. 4 [11, 12].
Таблица 4

Элемент или часть энергосистемы	, с
Система, связанная со сборными шинами, где рассматривается короткое замыкание, воздушными линиями напряжением, кВ: 35 110–150 220–330 500–750	0,02 0,02–0,03 0,03–0,04 0,06–0,08	1,608 1,608–1,717 1,717–1,78 1,85–1,895
Система, связанная со сборными шинами 6–10 кВ, где рассматривается короткое замыкание, через трансформаторы мощностью, МВА: 80 и выше 32–80 5,6–32	0,06–0,15 0,05–0,1 0,02–0,05	1,85–1,935 1,82–1,904 1,6–1,82

Если расчет сопротивлений ведется без учета активных сопротивлений, то обычно принимают = 1,8.

При приближенных расчетах токов к. з. для определения действующего значения периодической составляющей в произвольный момент к. з. t используется метод типовых кривых [9]. Данный метод целесообразно применять в тех случаях, когда точка к. з. находится у выводов генераторов (синхронных компенсаторов) или на небольшой электрической удаленности от них. Если же источник (энергосистема) связан с точкой к. з. непосредственно, т. е. независимо от генераторов, расположенных вблизи места к. з., то действующее значение периодической составляющей тока к. з. от системы при трехфазном к. з. для любого момента времени можно считать равным

---