Электрическая часть КЭС - 1200 МВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчёт токов короткого замыкания

Для выбора и проверки электрических аппаратов  необходимо, прежде всего, правильно  оценить расчётные условия КЗ: составить расчётную схему, наметить места расположения расчётных точек  КЗ, определить расчётное время протекания тока КЗ и расчётный вид КЗ.

 Составим  расчётную схему , (которая представляет собой однолинейную электрическую схему проектируемой станции, в которую включены все источники питания и все возможные связи между ними и системой.

 Рассчитаем  сопротивления элементов, используя  данные задания и параметры  выбранных ранее трансформаторов  и генераторов.

 Расчёт  будет производиться в относительных  единицах. Принимаем S_б = 1000 МВ·А.

 

 

          

 

                     

                                   К1                                             К2

 

                                                
 

                                                       

             К3                                                           К4

                                        

 

Рисунок 3.1 – Расчетная схема

 

 

 

 

Рассчитываются  сопротивления по формулам

 

Для линии

                         (5)

где Х_уд – удельное сопротивление 1 км линии, равное 0,4 Ом.

       l – длина линии, 500 км;

       U_ср.н.² – средненоминальное напряжение, 525 кВ;

       n – число цепей, 2

.

 

Сопротивление системы по формуле

                                                             (6)

 

Трансформаторы блока (ТДЦ – 250000/220)

 

                                                         (7)

 

Трансформаторы  блока (ТДЦ – 250000/500)

 

Генераторы (ТВВ-200)

 

                                                           (8)

 

 

Для автотрансформатора АОДЦТН-167000/500

 

 

Схема эквивалентируется  до простейшей

 

 

                                                

 

 

                                                            

 

                                       

                                                             К2

                                        

 

                                                                          К1

 

 

                                           

 

                                                 К3                  

 

 

                                                 

 

Рисунок  3.2 – Результирующая схема замещения

 

 

 

 

Посчитаем токи КЗ для точки К1

Для этого  рассчитывается 

 Определяют 

   Определяют  схемы

    Принимают относительное значение  периодической составляющей тока  в месте повреждения за единицу ( ) и находят коэффициенты распределения, т . е. долю участия в токе КЗ каждого источника. На основании законов Кирхгофа можно записать

                                                   (9)

    Таким образом , используя коэффициенты распределения, можно по суммарному току в месте КЗ определить, как он распределится по ветвям. Правильность вычисления коэффициентов можно проверить по выполнению условия

       Учитывая, что токораспределение по ветвям должно оставаться неизменным, получаем

                                                            (10)

 

  Определение начального значения  периодической составляющей тока  КЗ по известной итоговой схеме  замещения не представляет затруднений

                                                                (11)

 

 

 

 Но для начала нужно найти  базисный ток по формуле (12)

                                                            (12)

    Теперь рассчитывается  периодическая составляющая по  формуле (11)

 

 Рассчитывается ударный ток по формуле (13)

                                                    (13)

  Для этого случая , а

 

Рассчитываются токи короткого  замыкания в точке К2

Для расчёта  токов короткого замыкания в  точке К2 необходимо посчитать базисный ток по формуле (12)

Теперь рассчитывается периодическая составляющая по формуле (11)

По формуле  (13), рассчитывается ударный ток

Рассчитываются  токи короткого замыкания в точке  К3 и К4

Считается базисный ток

 

 

Периодические составляющие

По формуле  (13), рассчитывается ударный ток

 

_{Т а б л и ц а 3.1 – Периодические токи}

 

Точка	От генераторов	От генераторов	От системы	Суммарный ток, кА
К1	1,92	1,1	0,6	3,62
К2	4,39	2,51	1,36	8,26
К3	42,08	24,06	13	79,14

 

 

Т а б л  и ц а 3.2 – Ударные токи

 

Точка	От генераторов	От генераторов	От системы	Суммарный ток, кА
К1	5,36	3,07	1,68	10,11
К2	12,26	7,01	3,8	23,07
К3	117,53	67,2	36,31	221,04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            4 Выбор коммутационной аппаратуры

            Полный 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 и ударный ток  КЗ, но и следующие величины:

- периодическая  составляющая тока КЗ в момент  времени t$

- аппериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t;

- процентное  содержание апериодической составляющей  тока КЗ;

- тепловой  импульс.

 

4.1 Выбор выключателей 

 

Выбор или проверка выключателей выполняется по следующим параметрам:

а) номинальное напряжение аппарата должно быть больше или равно напряжению установки

б) номинальный ток аппарата должен быть больше или равен току максимальному нагрузки

в) ток отключения  должен быть больше или равен току расчётному:

г) ток электродинамической стойкости аппарата должен быть больше или равен ударному току

д)термическая стойкость аппарата должна быть выше или равна термической стойкости, рассчитанной для точки короткого замыкания.

 

4.1.1 Выбор выключателей на генераторах мощностью 200 МВт

 

Рабочий ток протекающий в нормальном режиме через выключатель, вычислим по формуле

 

              При КЗ через генераторный  выключатель течет либо ток  КЗ от системы, либо ток КЗ  от генератора. Ток КЗ от генератора  больше, чем от системы. Поэтому  при выборе генераторного выключателя  в качестве параметра сети  принимается не суммарный ток  КЗ, а составляющая тока КЗ  от генератора.

 

 

 

 

Т а б  л и ц а 4.1 – Параметры выключателя

Тип	Iном, А	Uном, кВ	Iном, отк ,кА	Iтер, кА	iдин, кА	tтер , с	tоткл.п , с
МГУ	9500	20	90	87	300	4	0,2

 

Т а б ли ц а 4.2 – Проверка выключателей

Критерий выбора	Условие выбора	Параметры выключателя	Расчетные значения
По номинальному напряжению		20 кВ	6 кВ
По номинальному току		9500 А	6780 А
По электродинамической стойкости		300 кА	117,53 кА
По отключающей способности		90 кА	42,08 кА
По термической способности

 

 

           4.1.2 Выбор выключателей высокого напряжения

           Для  начала необходимо рассчитать  рабочий ток

           _{В отличие от  генераторного выключателя,  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.}

_{Выключатель   550PM40-20}

 

Т а б  л и ц а 4.3 – Параметры выключателя

Тип	Iном, А	Uном, кВ	Iном, отк ,кА	Iтер, кА	iдин, кА	tтер , с	tоткл.п , с
550PM40-20	2000	500	40	40	138	2	0,2

 

Т а б л  и ц а 4.4 - Выбор выключателей 500 кВ

Критерий выбора	Параметры выключателя	Прамаетры сети	Условие выбора
По номинальному напряжению	Uн=500 кВ	Uэу=500 кВ	Uн= Uэу
По номинальному току	Iн=2 кА	Iраб.=0,27 кА	Iн> Iраб.
По отключающей способности	Iоткл.н.=40 кА	Iпо=3,62кА	Iоткл.н.> Iпо
По электродинамической  стойкости	iдин =138 кА	iуд = 10,11кА	Iдин> iуд
По термической способности	Iтер2*tтер	Bк=Iпо2*tотк	38000>15,73

 

Выключатель – 200SFMT40SE

       Рабочий ток

 

Т а б  л и ц а 4.5 – Параметры выключателя

Тип	Iном, А	Uном, кВ	Iном, отк ,кА	Iтер, кА	iдин, кА	tтер , с	tоткл.п , с
200SFMT40SE	1200	220	20	20	69	3	0,2