Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор Абрамович Б. Н. СанктПетербург 199

• Название: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор Абрамович Б. Н. СанктПетербург 199
• Дата: 18.02.2023
• Размер: 2.67 Mb.
• Имя файла: vozdushnye-linii-napryazheniem-610-kv-s-izolirovannymi-provodami.doc
• Тип: Диссертация; #943068
• страница: 6 из 14

Электрические характеристики проводов вАХ

1⁽³⁾к.тах - максимальная величина действующего значения устано­вившегося трехфазного тока к.з., вычисленное в начале ВЛИ 10 кВ, вы­полненной изолированным проводом; ^ - приведенное (фиктивное) время протекания тока к.з.; 1_Т - максимально допустимый ток термической стойкости изолированно­го провода в течение времени 1г = 1 с (см. табл.3.1 "Электрические ха

­

рактеристики изолированных проводов");

С - расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жилы изолированного провода. Коэффициент "С" определяется по формуле [10, 34]:







(3.4)

где: у_ж - плотность проводникового материала жилы изолированного прово-

да;

С_ж - удельная теплоемкость проводникового материала жилы изолиро­ванного провода;

Т_кз максимально допустимая температура нагрева изолированного про­вода при к.з.;

Т_н . - температура нагрева жилы изолированного провода в нормальном режиме эксплуатации;

р - удельное омическое сопротивление жилы изолированного провода; а - температурный коэффициент линейного удлинения материала жилы изолированного провода; Т₀ - температура окружающего воздуха.

По расчетному сечению Зщш жилы изолированного провода выбирают ближайшее меньшее стандартное сечение [34, 35] (основание: повышенный процент ошибки, заложенный в самом методе расчета, обеспечивает откло­нение в сторону превышения сечения).

Учитывая, что в распределительных сетях 6(10) кВ с централизованным питанием от энергосистемы периодическая составляющая тока к.з. из-за дос­таточной удаленности от источников питания практически не затухает, зна­чение ^ может приниматься равным времени протекания тока к.з. [34, 46]

:
где: - время срабатывания релейной защиты;

1₀._в. - собственное время отключения выключателя.

Максимальное значение 1⁽³⁾_к.шах зависит от мощности питающей электро­подстанции (ПС) 110 (35)/10 кВ, т.к. от мощности трансформатора Бт зависит его сопротивление Ъ\\







Чем мощнее ПС 110(35)/10 кВ, тем меньше сопротивление Zt и тем больше 1⁽³⁾к.тах на шинах 10 кВ ПС и ВЛИ 10 кВ.

Для мощных ПС 110(35)/10 кВ значение I^max вблизи шин 10 кВ может быть настолько велико, что выбранное сечение окажется нетермоустойчи­вым.

Если все же выбранный провод SAX не проходит по проверке на терми­ческую стойкость, то надо или увеличивать сечение провода или уменьшать время срабатывания релейной защиты за счет использования совместно с максимальной токовой защитой (МТЗ) токовой отсечки (ТО).

Токовая отсечка, построенная на электромеханических реле, может ис­пользоваться, при определенных условиях (см. п. 3.2.26 [9]), в качестве до­полнительной защиты совместно с максимальной токовой защитой (МТЗ). Отсечка действует без выдержки времени (t_{p 3} = 0) и защищает только часть зоны, защищаемой МТЗ, но зато быстро отключает самые большие и опасные для изолированных проводов токи к.з. (вблизи ПС).


+ л


p.j.


(3.5)

Наиболее перспективными, с точки зрения защиты ВЛИ от двух- и трех­фазных к.з., являются цифровые (микропроцессорные) реле защиты электро­установок, обладающие широкими функциональными возможностями пр

и
малом весе и габаритах, имеющие высокую точность и производящие непре­рывную диагностику и самодиагностику. Для защиты ВЛИ 6(10) кВ можно рекомендовать токовые защиты SPAC800 (АББ Реле-Чебоксары) и БМРЗ (ЛЭМЗ) [73].

3.2. Оценка термической стойкости изолированных проводов ВЛИ 10 кВ без учета двигательной нагрузки

Проведем проверку изолированных проводов ВЛИ 10 кВ, отходящих от ПС 110/10 кВ мощностью 6,3-г40 МВА, на термическую стойкость при к.з. без учета двигательной нагрузки на шинах 6(10) кВ на примере проводов ти­па SAX производства фирмы Nokia Cables (Финляндия). Данную проверку проведем для проводов SAX сечением 70, 95 и 120 мм² при условиях:

• 
  через ВЛИ 10 кВ протекает максимально возможный ток к.з.
  
• 
  ВЛИ 10 кВ отходит от шин 10 кВ ПС 110/10 кВ;
  
• 
  ПС 110/10 кВ находится вблизи источника питания, т.е. сопротивление пи­тающей системы принимаем равным нулю (Х_с = 0);
  
• 
  проверяемые ВЛИ 10 кВ по всей длине выполнены проводом одного сече­ния.
  

Принятые сечения проводов являются по данным проектных расчетов наиболее часто применяемыми в распределительных сетях 6(10) кВ.

ПС 110/35/10 кВ и ПС 110/6 кВ не рассматриваются , т.к. равные по мощности трансформаторы ПС 110/35/10 кВ, ПС 110/6 кВ и ПС 110/10 кВ имеют следующее соотношение сопротивлений (из сравнения каталожных данных трансформаторов):

Z;^io35'¹⁰>z;^io/6>Z|^io/,°, (3.7

)
т.е., рассматривая только ПС 110/10 кВ, т.к. при прочих равных условиях в случае к.з. на шинах ПС, будет иметь место максимальный ток к.з.

Методика проверки

1. Расчет сопротивления элементов электрической сети и токов к.з.

При расчете токов к.з. активным сопротивлением В Л напряжением 110 кВ и более и трансформаторов с ВН 35 кВ и более пренебрегаем [34, 46, 71].




1005,

Минимальное индуктивное сопротивление трансформатора с ВН 110 или 35 кВ Хтр.мин (Ом), отнесенное к стороне ВН, вычисляется по формуле [27]:

(3.8)

где: и_к.мин - напряжение к.з. трансформатора соответствующее крайнему "минусовому" ответвлению регулируемой обмотки, %; Ucp.BH - среднее междуфазное напряжение на стороне ВН, кВ; для номи­нального напряжения 110 кВ: U_Cp_BH - 115 кВ [34];

Ди*рпн - половина полного (суммарного) диапазона регулирования на­пряжения на стороне ВН трансформатора (в относительных единицах); Sjp.HOM - номинальная мощность трансформатора, МВА. Значение и_к.мин и A U*_pnH для трансформаторов различной мощности приведены в табл.3.2 "Характеристики двухобмоточных силовых трансфор­маторов напряжением 110/10 кВ".


и,



Максимальный ток трехфазного к.з. на шинах НН ПС I_K^(J макс.ви (А), при­веденный к стороне ВН, вычисляется по формуле [46, 74]:

(3.9

)
Таблица 3.2.

Характеристика двухобмоточных силовых трансформаторов

напряжением 110/10 кВ

^ тр.ном, МВА	ик>МИН, %	А и*РГщ,
6,3	10,56	0,16
10	10,49	0,16
16	10,09	0,16
25	10,44	0,16
40	10,35	0,16

где: и_Н0м - номинальное напряжение сети, В;

Х_{с М}акс - наименьшее сопротивление питающей системы в максимальном ее режиме, отнесенное к стороне ВН, Ом.


* ..»1*1;. л и к.макс.вн

ср.нн

Приведение тока 1⁽³⁾_к._Макс.вн к стороне НН для трансформатора с ВН 110 или 35 кВ производится по формуле:

(3) _ т(3) '"Р-™ \ Р^яи.

, (3.10)

где: и_ср,ш! - среднее междуфазное напряжение на стороне НН, кВ.

Для номинального напряжения 10 кВ: и_срНн = 10,5 кВ [71]. Для случая, когда ВЛИ 10 кВ отходит от шин 10 кВ ПС 110/10 кВ, именно

ток 1⁽³⁾ к.макс.нн фигурирует В формуле (3): 1_{К 3}. = 1⁽³⁾к.макс нн-

11. 
    Активное (К_л) и индуктивное (Х_л) сопротивления ВЛИ определяются по формулам:
    
12. 
    
    

Л_д=Ло/,

Х_д = х₀ и

где: Ro - удельное активное сопротивление провода ВЛИ, Ом/км; для провода SAX 70: Ro = 0,493 Ом/км, для провода SAX 120: Ro = 0,288 Ом/км;

Хо - удельное индуктивное сопротивление провода ВЛИ, Ом/км;

для проводов SAX всех сечений величины Х₀ приведены в табл. 1.5 и 1.6;

I - длина ВЛИ, км.

2. Релейная защита.

При расчете приведенного времени протекания тока к.з. ^ учитывают погрешность в срабатывании релейной защиты, добавляя в формулу (4) до­полнительное слагаемое:

= (3.13)

где: Atp.3. - погрешность в срабатывании релейной защиты, с.

Величины, входящие в формулу (11) имеют следующие значения: tp.3. = 0,5-1-1,5 с (в подавляющем большинстве случаев t_{p 3} = 0,5ч-1.0 с, для то­ковой отсечки tp.a. = 0); Atp.a. = 0,1 с (для всех типов электромеханических реле); to.ñ.⁼ 0,2 с;

t_n = 0,8-И,8 с (для токовой отсечки t_n = 0,3 с).

При использовании токовой отсечки ее ток срабатывания 1_с0 (А) опре­деляется по формуле [9, 23]

:
= (3.14)

где: К„ - коэффициент надежности; определяется в зависимости от типа реле по [9];

1⁽³⁾вн.макс - ток симметричного трехфазного к.з. в максимальном режиме в конце защищаемой зоны, А.

Так как длина защищаемой линии в реальных условиях варьируется в широких пределах, то для оценки термической стойкости В ЛИ 10 к В при­мем, ЧТО / = 0, И следовательно 1⁽³⁾ВН.тах = 1⁽³⁾к.макс.нн-

Токовую отсечку допускается использовать в качестве дополнительной защиты, если соблюдается следующее неравенство [9, 23]:

₌ >_1з2, (3.15)

где: К_ч - коэффициент чувствительности токовой отсечки;

1⁽³⁾к.макс.з - трехфазный ток к.з. в максимальном режиме в точке установки защиты, А.


(,<3) V ■

\ К.МОКС.НН /

Максимально допустимое приведенное время протекания тока к.з. по ус­ловию термической стойкости при использовании в качестве дополнительной защиты токовой отсечки определяется по формуле:

'«1 ^ / ^lf^T 42 . (3.16)

Проверка проводов типа SAX ВЛИ 6(10) кВ, отходящих от ПС 110/6(10) кВ, на термическую стойкость в наихудших условиях

Проверку проводов типа SAX на термическую стойкость будем прово­дить с учетом погрешности в срабатывании релейной защиты (см. формул

у
(3.13)) по формулам, полученным в результате преобразования выражения

(3.3):

ItVt^K,.^ или В_т >В, (3 17)

где: Вт и В - допустимый и фактический импульс квадратичного тока.

Результаты вычислений при оценке термической стойкости проводов ти­па SAX приведены в табл. 3.3 и 3.4. В табл. 3.3 даны величины минимальных индуктивных сопротивлений трансформаторов мощностью 6,3-r40 МВА, от­несенные к стороне ВЫ, и максимально возможные величины токов трехфаз­ного симметричного к.з. на стороне ВЫ и НН. В таблице 3.4 приведены ре­зультаты проверки проводов типа SAX на термическую стойкость и даны ве­личины токов срабатывания токовой отсечки и максимально допустимые приведенные времена протекания тока к.з. по условию термической стойко­сти при использовании в качестве дополнительной защиты токовой отсечки.

Таблица 3.3.

Максимальные значения токов трехфазного симметричного к.з. на

стороне высшего и низшего напряжений силовых трансформаторов Sтр.ном? МВА	Хтр.мин, Ом	т(3) д 1 к.макс.ВН, л	T^J ir А 1 к. макс. НН 5 ^
6,3	156,7	405,8	3,73
10	97,9	649,5	5,98
16	58,8	1081,4	9,55
25	39,0	1630,4	15,0
40	24,1	2638,3	24,3

В таблице 3.4 обозначены 8_Гф - сечение жилы изолированного провода,