Расчет параметров схемы замещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет токов короткого замыкания и остаточных напряжений

1.1 Расчет параметров схемы замещения

Расчетная схема для определения аварийных токов при коротком замыкании (КЗ) представляет собой электрическую схему в однолинейном исполнении, в которую введены источники питания (эквивалентная энергосистема, генераторы, двигатели), оказывающие влияние на ток КЗ, а также элементы системы электроснабжения (линии, трансформаторы, реакторы, нагрузки), связывающие источники электроэнергии с местом замыкания. Так как выключатель Q9 отключен, и в расчетной схеме есть элементы, которые не оказывают влияние на ток КЗ на шинах автотрансформаторов АТ1 и АТ2, то упростим расчетную схему, отбросив неиспользуемые элементы.

Рисунок 1.2 - Упрощенная расчетная схема

По расчетной схеме составляют схему замещения, на которой выставляют номера узлов.

При расчете параметров схемы замещения, из-за малой величины активных сопротивлений (за исключением активных сопротивлений линий электропередач и нагрузок) и, следовательно, из-за незначительного их влияния на токи КЗ, последними можно пренебречь.

Расчет производится в именованных единицах (Ом), при этом сопротивления ветвей разных ступеней трансформации приводят к средненоминальному напряжению защищаемого элемента.

Определяем сопротивления схемы замещения прямой (обратной) последовательности по следующим формулам:

Для синхронных генераторов:

где - сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора в относительных единицах;

- средненоминальное напряжение ступени (защищаемого элемента), кВ;

- номинальная мощность генератора, МВ·А.

Для трансформаторов:



где - напряжение короткого замыкания, %;

- мощность трансформатора, МВА.

- для трансформаторов Т3 и Т4

- для трансформаторов Т6 и Т7

Для трехобмоточных трансформаторов:

, , ,

где напряжение короткого замыкания рассчитывают из их трех лучевой схемы замещения для каждой обмотки, %:

(+-

(+-

(+-

- для трансформаторов Т1 и Т2

(+22-9,5

(+9,5-22

(+9,5-11

,

,

.

- для автотрансформаторов АТ1 и АТ2

(+35-21,5

(+21,5-35

(+21,5-11

,

,

.

Для линий электропередачи

L·

L·,

где L - длина линии, км;

- средненоминальное напряжение линии, кВ;

- удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности ЛЭП, Ом/км;

- удельное активное сопротивление прямой последовательности ЛЭП, Ом/км.

- для линий W1 и W2

·

·,

- для линий W3 и W4

·

·,

- для линий W6 и W7

·

·,

- для линии W8

·

·,

- для линии W9

·

·,

- для линий W14 и W15

·

·,

Индуктивное сопротивление асинхронных двигателей

где - номинальный коэффициент полезного действия, о.е.;

- номинальная активная мощность двигателя, Вт;

- номинальный коэффициент мощности, о.е.

- для двигателей М1 и М3

Индуктивное сопротивление синхронного двигателя:

где коэффициент пускового момента двигателя, о.е.;

коэффициент пускового тока двигателя, о.е.

- для двигателей М2 и М4

Индуктивное сопротивление реактора

где - сверхпереходное индуктивное сопротивление реактора, Ом.

- средненоминальное напряжение реактора, кВ.

Индуктивное сопротивление системы

Сопротивление выключателей токам прямой последовательности, Ом,

Сопротивления выключателей намного меньше сопротивления остальных элементов сети, поэтому в схеме замещения их не учитываем. Упростим схему замещения без учета сопротивлений выключателей.

Параметры схемы замещения нулевой последовательности определяются для энергетических систем и воздушных линий электропередачи.

Индуктивные сопротивления нулевой последовательности линий электропередачи определяются соотношением [2].

Принимаем, что все ВЛ одноцепные со стальным тросом, тогда = 3,0, тогда:

- для линий W1 и W2

- для линий W6 и W7

- для линии W8

- для линии W9

- для линий W14 и W15

Линии W3 и W4 кабельные, тогда

10·,

Активное сопротивление нулевой последовательности ЛЭП:

где - удельное сопротивление ЛЭП прямой последовательности, Ом/км.

- для линий W1 и W2

·,

- для линий W6 и W7

·,

- для линии W8

·,

- для линии W9

·,

- для линий W14 и W15

·,

Индуктивное сопротивление системы

Сопротивление выключателей токам нулевой последовательности, Ом,

Сопротивления выключателей намного меньше сопротивления остальных элементов сети, поэтому в схеме замещения их не учитываем.

Ток нулевой последовательности будет протекать лишь по той трансформаторной цепи, которая имеет соответствующие схемы соединения обмоток, и в конце которой, ток нулевой последовательности может замкнуться на землю.

1.2 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета релейной защиты автотрансформаторов АТ1 и АТ2 необходимо рассчитать токи КЗ на обмоток автотрансформаторов. Таким образом получаем 3 точки КЗ: К1 на СШ 510 кВ, К2 на СШ 230 кВ, К3 на СШ 38,5 кВ.

ЭДС источников питания, также как и сопротивления элементов будем приводить к напряжению т. К1 510 кВ. При расчете токов КЗ в т. К2 и К3 переведем ее к соответствующим уровням напряжения.

ЭДС АД М1 и М3:

ЭДС СД М2 и М4:

ЭДС ТВФ G1 и G2:

ЭДС CВ G3 и G4:

ЭДС системы S:

1.2.1 Расчет максимального режима

Для расчета токов короткого замыкания необходимо упростить схему замещения.



Преобразуем «звезды» Х13, Х15, Х17 и Х14, Х16, Х18 в «треугольники»:

Преобразуем «треугольник» Х39, Х56, Х57 в «звезду»



Преобразуем «треугольник» Х60, Х64, Х65 в «звезду».



Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К1:

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

Ударный ток КЗ:

где - для всех источников подпитки места КЗ.

.

Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К2:

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

Ударный ток КЗ:

где - для всех источников подпитки места КЗ.

.

Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К3:

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

Ударный ток КЗ:

где - для всех источников подпитки места КЗ.

.

Упростим схему замещения нулевой последовательности.

Преобразуем «треугольник» Х1, Х2, Х39 в «звезду»:



Определим результирующее сопротивление нулевой последовательности в т. К1:

Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К2:

Токи однофазного КЗ в точках К1, К2 и К3 равны:



В точке К3 однофазное замыкание на землю не является коротким. Данный режим не аварийный поэтому его не рассматриваем.

1.2.2 Расчет минимального режима

В минимальном режиме необходимо отключить:

· половину генераторов на электростанциях;

· произвести отключения в эквивалентной энергосистеме (увеличить в 1,3 ч 2 раза её сопротивление);

· в электрической сети отключить одну из двухцепных воздушных линий электропередачи (ВЛ);

Сопротивление системы принимаем Х₄₀' = 200 Ом.

Из п. 1.2.1:

Преобразуем «звезду» Х13, Х15, Х17 в «треугольники»:



Преобразуем «звезду» Х14, Х16, Х92 в «треугольники»:

Преобразуем «треугольник» Х102, Х103, Х104 в «звезду»:



Сопротивление системы:

Ом

Ом

Из расчета прямой последовательности:

Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К1:

Прямая последовательность:

Нулевая последовательность:

Токи короткого замыкания равны:



Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К2:

Нулевая последовательность:

Ток короткого замыкания определяется по формуле:



Определим результирующее сопротивление для расчета тока КЗ в т. К3:

Нулевая последовательность:

Ток короткого замыкания определяется по формуле:



Ток однофазного замыкания на землю в точке К3 не является коротким.

2. Выбор типов трансформаторов тока, трансформаторов напряжения

Контроль режимов работы основного и вспомогательного оборудования подстанции, а также поступление информации на устройства релейной защиты и автоматики осуществляются с помощью контрольно-измерительных приборов. Эти приборы относятся к вторичным цепям и связаны с первичными цепями посредством измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Трансформаторы напряжения (TV) выбирают по номинальному напряжению, роду установки, конструкции, классу точности и вторичной нагрузке.

На напряжение 500 кВ устанавливаем трансформатор напряжения НКФ-500-78 У3; на напряжение 220 кВ трансформатор напряжения НКФ-220-58 У3; на напряжение 35 кВ трансформатор напряжения НОМ-35-66 У3.

Коэффициент трансформации TV равен отношению номинального первичного напряжения ко вторичному, о.е.:

.

Номинальные вторичные напряжения трансформаторов напряжения НКФ-500-78 У3 и НКФ-220-58 У3 равны 100/ В; трансформаторов напряжения НОМ-35-66 У3 равны 100 В [3].

,

,

.

Трансформаторы тока (TA) выбирают по номинальным значениям напряжения, первичного и вторичного тока, роду установки, конструкции, классу точности и вторичной нагрузке.

Для автотрансформаторов с учетом проходной мощности обмотки и схемы соединения вторичных обмоток TA

,

где - коэффициент перегрузки, для микропроцессорных и цифровых устройств релейной защиты равный 1,4 о. е.

,

,

,

Коэффициент трансформации TA равен отношению первичного номинального тока ко вторичному, о.е.:

Условие выбора коэффициента трансформации TA: .

где - максимальный первичный ток присоединения, А, на котором устанавливается ТA.

Номинальный вторичный ток, проходящий по вторичной обмотке TА, принимается равным 1А или 5А.

На напряжении 500 кВ устанавливаем трансформаторы тока ТФЗМ-500Б-I-300/5 У1; на напряжение 220 кВ трансформатор напряжения ТФЗМ-220Б-II-600/5 У1; на напряжение 35 кВ трансформатор напряжения ТФЗМ-35Б-I-4000/5 У1.

замыкание напряжение трансформатор замещение

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок / Минэнерго РФ. - М.: Энергоатомиздат, 2007. 648 с.

2. Справочная книга электрика /Под ред. В.И. Григорьева - М.: Колос, 2004.746 с.

3. Методические указания по выбору параметров срабатывания устройств РЗА подстанционного оборудования производства ОО НПП «ЭКРА» - М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2004. 214 с.

4. Шкаф основной защиты автотрансформаторов ШЭ2710 542: Руководство по расчету уставок - Чебоксары: ООО НПП «ЭКРА», 2004, 216 с.

5. Чернобровов, В.В. Релейная защита энергетических систем: Уч. пособие./Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 800 с.

6. Ершов, Ю.А. Релейная защита и автоматика электрических систем. Расчет релейной защиты объектов электроэнергетической системы. Уч. пособие. /Ю.А. Ершов, О.П. Халезина. Красноярск, КГТУ, 2004. - 126 с.

Размещено на Allbest.ru

...