Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электропривода

КУРСОВАЯ РАБОТА

по электрическим аппаратам выше 1000 В

Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования подстанции

Липецк 2014



Оглавление

1. Исходные данные

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Определение параметров схемы замещения

2.2 Определение тока короткого замыкания в точке К-1

2.3 Определение тока короткого замыкания в точках К-2, К-3, К-4

3. Выбор трансформатора собственных нужд

4. Выбор измерительного трансформатора

5. Выбор кабелей отходящих линий

6. Выбор разъединителей

7. Выбор ограничителей перенапряжения

8. Выбор шин



1. Исходные данные

замыкание трансформатор предохранитель кабель

В качестве исходных данных используем однолинейные схемы ЦРП-75 и ГПП-1 ОАО «НЛМК», представленные на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Однолинейная схема ЦРП-75



Рисунок 2. Однолинейная схема ГПП-1

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Определение параметров схемы замещения

Расчет токов короткого замыкания производится на основании схемы замещения, в которой все элементы схемы (генераторы, трансформаторы, реакторы, кабельные и воздушные линии, двигатели и т. д.) заменяются соответствующими индуктивными сопротивлениями. Схема замещения для заданных электрических однолинейных схем ГПП-1 и ЦРП-75 показана на рисунке 3.

Определим сопротивления элементов в именованных единицах.

Сопротивление кабеля АСО-500, длиной :

где - удельное сопротивление алюминиевого кабеля.

Сопротивление кабеля АСКС-500, длиной :

Сопротивление первичной обмотки трансформатора 1Т:

Сопротивление вторичной обмотки трансформатора 1Т:



Рисунок 3. Схема замещения

Сопротивление реактора РБ-КРУ-ТВ-11,5-1000-В примем равным

Сопротивление кабеля АСГТ-3(3*120), длиной :

Сопротивление кабеля АСГТ-3(3*120), длиной :



Сопротивление кабеля ААШВу-2(3*120), длиной :

2.2 Определение тока короткого замыкания в точке К-1

Принимаем базовое значение мощности .

Базовое напряжение:

Базовый ток:

Сопротивления линий l₁ и l₂, выраженные в относительных единицах:

Результирующее сопротивление цепи до точки К-1:

Ток короткого замыкания в относительных единицах:



Ток короткого замыкания в именованных единицах:

2.3 Определение тока короткого замыкания в точках К-2, К-3, К-4

Принимаем базовое значение мощности .

Базовое напряжение:

Базовый ток:

Сопротивления линий l₁, l₂, , , , выраженные в относительных единицах:

Сопротивление обмоток трансформатора 1Т, в относительных единицах:

Сопротивление реактора в относительных единицах:

Результирующее сопротивление цепи до точки К-2:

Ток короткого замыкания в точке К-2, в относительных единицах:

Ток короткого замыкания в точке К-2, в именованных единицах:



Результирующее сопротивление цепи до точки К-3:

Ток короткого замыкания в точке К-3, в относительных единицах:

Ток короткого замыкания в точке К-3, в именованных единицах:

Результирующее сопротивление цепи до точки К-4:

Ток короткого замыкания в точке К-4, в относительных единицах:

Ток короткого замыкания в точке К-4, в именованных единицах:



3. Выбор трансформатора собственных нужд

Трансформатор собственных нужд (ТСН) это силовой понижающий трансформатор для питания электроприемников собственных нужд подстанции. На ЦРП-75 предусматривается два ТСН, по одному на каждую секцию. Мощность ТСН принимается в пределах 5…8% от мощности распределительной подстанции.

Принимаем два трансформатора собственных нужд ТСКС-40/10. Параметры трансформатора приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметра ТСН ТСКС-40/10

Мощность, кВА	Напряжение, кВ	?Рхх, Вт	?Ркз, Вт	uкз, %	iхх, %
	ВН	НН
38	10	0,4	500	500	1,5	12

Трансформатор собственных нужд защищается плавким предохранителем, который выбирается из условия:

Принимаем плавкий предохранитель ПКТ-103 с



4. Выбор измерительного трансформатора

В каждой секции ЦРП-75 устанавливается трансформатор напряжения, предназначенный для преобразования электрического напряжения переменного тока с целью дальнейшего измерения и подачи на приборы защиты и сигнализации в цепях автоматики изолированной нейтралью, а также для учета и питания защитных устройств в электроустановках переменного тока. Трансформатор выбирается по напряжению секции, равному 10 кВ. Принимаем трансформатор 2ЧНТМИ-10 с классом точности 1,0. Параметры трансформатора приведены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры трансформатора НТМИ-10

Напряжение ВН, кВ	Напряжение НН, кВ	Класс точности	Мощность, ВА
10	0,1	1,0	300

Трансформатор напряжения защищается плавким предохранителем, который выбирается из условия:

Принимаем плавкий предохранитель ПКТ-103 с



5. Выбор кабелей отходящих линий

Кабели линий отходящих от секций ЦРП-75 выбираются по условию:

где - максимально допустимый ток кабеля;

- номинальный ток отходящей линии.

Сечение кабеля определяется по экономической плотности тока:

где - экономическая плотность тока.

Линия 2:

Принимаем кабель АПвП 3Ч150 с

Линия 3,6, 13, 18, 20, 25:



Принимаем кабель АПвП 3Ч70 мм² с

Линия 12, 19:

Принимаем кабель АПвП 3Ч50 мм² с



6. Выбор разъединителей

Выбор разъединителей значительно проще, чем выбор выключателей, так как разъединители не предназначены для отключения ни нормальных, ни тем более аварийных токов. В связи с этим при выборе их ограничиваются определением необходимых рабочих параметров: номинального напряжения U_н и длительного номинального I_дл, а также проверкой на термическую и динамическую стойкость при сквозных токах короткого замыкания. Разъединителями комплектуются все вакуумные выключатели, для создания видимых разрывов цепи.

Принимаем разъединитель РВЗ-2-10/1000М УХЛ2 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Предельный сквозной ток:

Масса:

Таким образов выбранный разъединитель удовлетворяет условиям термической и динамической стойкости при воздействии рассчитанных токов короткого замыкания.



7. Выбор ограничителей перенапряжений

Одним из основных мероприятий по защите энергосистем является принудительное ограничение перенапряжений, возникающих при аварийных и нормальных режимах работы электроэнергетического оборудования и линий. В настоящее время оптимальным средством для осуществления этого процесса являются нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на основе варисторов из оксида цинка (ZnO). Такие ОПН стали основным средством защиты изоляции в современных схемах. Благодаря хорошей управляемости характеристик таких металлооксидных (МО) резисторов, ОПН на основе ZnO обеспечивают по сравнению с прежними технологиями гораздо более надежную защиту.

Для защиты ЦРП-75 выбираем ограничители перенапряжений фирмы «Таврида Электрик» ОПН-РВ-10, со следующими параметрами:

Номинальное длительное напряжение:

Номинальный разрядный ток:

Пропускная способность, не менее:

Ток взрывобезопасности:

Масса:

Срок эксплуатации:



8. Выбор шин

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах.

Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации шины окрашивают при переменном токе фаза А в желтый, фаза В - зеленый и фаза С - крас-ный цвет; при постоянном токе положительная шина в красный, отрица-тельная -- синий цвет.

Согласно ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются. Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току):

где - допустимый ток шины выбранного сечения.

- максимальный ток, текущий через шину, определяется нагрузкой.

Ток через шину будет определяться как сумма токов отдельных линий. Будем считать, что каждый трансформатор на отходящих линиях работает с нагрузкой в 25% от S_н.

Ток шины первой секции:



Ток шины второй секции:



Библиографический список

1 Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Текст]. Министерство энергетики РФ - М: Энергоатомиздат, 2002, - 302с.

2 Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 214 с.

Размещено на Allbest.ru