курсовая. Н. В. Панченко 2021 г

• Название: Н. В. Панченко 2021 г
• Дата: 01.05.2022
• Размер: 0.57 Mb.
• Имя файла: курсовая.doc
• Тип: Курсовой проект; #506712
• страница: 3 из 5

Рисунок 7.1- Схема расчета токов КЗ

Количество точек КЗ на стороне высокого и низкого напряжений одинаково, однако число сопротивлений на стороне 10 кВ больше, чем на стороне 0,38 кВ, поэтому принимаем U_б=10,5 кВ.


Рисунок 7.2-Схема замещения
Определяем сопротивления схемы замещения, приведенные к базисному напряжению.

Сопротивление системы:
, (7.1)

Xс=(10.5)²/210=0,53 Ом.
Сопротивления участков линии 10 кВ:
(7.2)

Таблица 7.1

Участок	R,Ом	X,Ом
5-6	1,68	1,57
2-5	0,84	0,78
3-2	1,26	1,18
3-4	1,68	1,57
1-3	0,84	0,78
0-1	0,42	0,39

Сопротивление трансформатора:
, (7.3)

rт= (2.65/160)*(10500²/160000) =11,4 Ом,

, (7.4)

Zт= (4.5/100)*(10500²/160000) =31 Ом,

, (7.5)

Ом.
Сопротивления участков ВЛ 0,38 кВ:
(7.6)

rw1 = 84,5 Ом, rw3 = 198 Ом,

Xw1 = 55,8 Ом, Xw3 = 130,6 Ом.

rw2 = 124 Ом,

Xw2 = 81,8 Ом,

До точки К₁: Z1= Xc ; (7.7)

Z1=0,53Ом

До точки К₂: Z2=√ (r04)²+(Xc+X04)²; (7.8)

Z2=√ (0,42)²+(0,53+0,39)²=1 Ом,

До точки К₃: Z3=√ (r04+r42+r23+r31+ r16)²+(Xc+X04+X42+X23+X31+ X16)²; (7.9)

Z3=√ (0,42+0,84+1,26+0,84+1,68)²+(0,53+0,39+0,78+1,18+0,78+1,57)²=

7,3 Ом,

До точки К₄: Z4=√ (r04+r42+r25)²+(Xc+X04+X42+X25)²; (7.10)

Z4=√ (0,42+0,84+1,68)²+(0,53+0,39+0,78+1,57)²=4,4 Ом,

До точки К₉: Z9=√ (r04+r42)²+( Xc+X04+X42)²;

Z9=√ (0,42+0,84)²+(0,53+0,39+0,78)²=2,1 Ом,

До точки К₅: Z5=√ (r04+r42+rт)²+( Xc+X04+X42+Xт)²; (7.11)

Z5=√ (0,42+0,84+11,4)²+(0,53+0,39+0,78 +19,6)²=24,8 Ом,
До точек К₆, К₇ и К₈ результирующие сопротивления определяются аналогично.
До точки К6: Z6=√ (r04+r42 +rw1+rT)²+( Xc+X04+X42 +XT+Xw1)²;

Z6=√(0,42+0,84+11,4+84,54)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6+55,77)²=124,1Ом;

До точки К7: Z7=√ (r04+r42+ rw2+rT)²+( Xc+X04+X42 +XT+Xw2)²;

Z7=√(0,42+0,84+11,4+124)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6 +81,83)²=171,2 Ом;

До точки К8: Z8=√ (r04+r42+ rw3+rT)²+( Xc+X04+X42+ XT+Xw3)²;

Z8=√ (0,42+0,84+11,4+198)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6+130,6)²=259,7 Ом.
Рассчитываем токи трехфазного КЗ. Для точек 1, 2, 3, 4 выполняется условие U_ср.ном = U_б, поэтому ток КЗ определяется по формуле:
, (7.12)

Iк1=10.5/1.74*0,53=11,5кА;

Для точки 5 U_ср.номU_б, поэтому ток 3-х фазного КЗ равен
. (7.13)

Iк5= (10.5/1.74*24,8)*(10.5/0.4) =6,4 кА
Для точек 6, 7, 8 и 9 ток 3-х фазного КЗ определяется аналогично:

Определяем токи двухфазного КЗ для точек 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8:
(7.14)

Iк1=0.87*11,5=9,9 кА;
Ударный ток для каждой из точек КЗ определяется по формуле:
, (7.15)
где k_У – ударный коэффициент, для i – той точки КЗ рекомендуется определять по формуле:
, (7.16)
Т_а – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с;

r_i и x_i – результирующие активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ.
(7.17)

Мощность трехфазного КЗ для каждой из точек КЗ определяется по формуле:
, (7.18)

Sк1=1.74*10.5*11,5=210 MВА;
где U_ср.н – среднее номинальное напряжение той ступени, на которой находится точка КЗ (10,5 или 0,4 кВ).

Определяем минимальную величину тока КЗ для проверки защиты на чувствительность. Это будут токи однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ (точки К₇, К₈ и К₆), которые рекомендуется рассчитывать по упрощенной формуле:
, (7.19)
где U_ф=0,22 кВ – номинальное фазное напряжение сети 0,38 кВ;
Iк6=0.22/ (0,7/3+0,277) =0,431 кА;
z_T – полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, приведенное к напряжению 0,4 кВ, Ом;

z_T=0.70

z_п – полное сопротивление петли «фазный – нулевой провод линии», Ом; определяется по формуле:
, (7.20)

где – длина линии, км;

r_0ф и r_0н – удельное активное сопротивление фазного и нулевого проводов линии, Ом/км; рекомендуется определять по приложению 1 1,2;

х_0п – удельное индуктивное сопротивление петли «фазный – нулевой провод линии», Ом; для проводов из цветных металлов рекомендуется брать х_0п=0,6 Ом/км.

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 7.2.
Таблица 7.2

Точка КЗ	Uср.ном кВ	Сопротивление, Ом			КУ	Токи КЗ, кА				Sк(3) МВА
		r	x	z		Iк(3)	Iк(2)	iУ	Iк(1)
К1	10,5	0,0	0,5	0,5	2,00	11,5	9,9	32,3	-	210
К2	10,5	0,4	0,9	1,0	1,24	6,0	5,2	10,5	-	108,8
К3	10,5	5,0	5,2	7,3	1,05	0,8	0,7	1,2	-	15,2
К4	10,5	2,9	3,3	4,4	1,06	1,4	1,2	2,1	-	25,1
К9	10.5	1,3	1,7	2,1	1,10	2,9	2,5	4,4	-	52,0
К5	0,4	12,7	21,3	24,8	1,16	6,4	5,6	10,5	-	4,4
К6	0,4	97,2	77,1	124,1	1,02	1,3	1,1	1,8	0,431	0,9
К7	0,4	136,7	103,1	171,2	1,02	0,9	0,8	1,3	0,344	0,6
К8	0,4	210,6	151,9	259,7	1,01	0,6	0,5	0,9	0,250	0,4

8. Выбор оборудования подстанции ТП 1
Выбранная комплектная трансформаторная подстанция ТП1 состоит из вводного устройства 10 кВ, силового трансформатора и РУ 0.38 кВ, имеющих необходимое оборудование и аппаратуру. Дополнительно к имеющемуся оборудованию подстанции необходимо выбираем высоковольтный разъединитель.

Разъединитель для ТП1 выбирается по конструктивному исполнению, роду установки (внутренняя, наружная) и электрическим параметрам: номинальному напряжению (U_ном) и току (I_ном), термической и электродинамической устойчивости при токах КЗ. Электродинамическая устойчивость разъединителей характеризуется амплитудой (i_макс) предельного сквозного тока КЗ, называемого иногда током электродинамической стойкости. Термическая устойчивость разъединителей характеризуется произведением действующего значения предельного тока (I_Т) термической стойкости на время (t_Т) протекания тока термической стойкости.

Выбор высоковольтного разъединителя для ТП1:

Выбираем разъединитель типа РЛНД-1-10Б/200УХЛ1 с приводом ПРНЗ-10УХЛ1 и номинальными параметрами:
U_ном=10 кВ,

I_ном=200 А,

i_макс=15.75 кА,

I_т=6.3 кА,

t_т=3 с.
При выборе и проверке разъединителей должны соблюдаться следующие основные условия:
, (8.1)

10кВ=10кВ,

, (8.2)

200А≥7,33 А,

, (8.3)

15.75кА≥4,4А

, (8.4)

119.1≥8,41*2=16,82
где значения U_ном, I_ном, i_макс, I_т, t_т берутся по паспортным данным разъединителей (приложение З);

U_{ном.уст} – номинальное напряжение сети 10 кВ;

I_{раб.макс} – расчетное значение тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП1, А;

i_У9⁽³⁾ – ударный ток на шинах 10 кВ ТП1, кА.

I_к9⁽³⁾ – установившееся действующее расчетное значение тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП1, кА;

t_пр – приведенное время КЗ, с; определяется по формуле:
, (8.5)

tпр=1+1=2 с
где t_с.з – время срабатывания релейной защиты, с;

t_о.в – собственное время отключения выключателя, с; в курсовом проекте рекомендуется принимать t_пр =2-3 с.
9. Защита от токов короткого замыкания
Защита трансформатора ТП 1

Основными электрическими параметрами предохранителей для защиты трансформатора ТП1 являются: номинальное напряжение (U_ном), номинальный ток предохранителя (I_ном), номинальный ток плавкой вставки предохранителя (I_Вном), номинальный отключаемый ток (I_{ном.откл}).

Выбираем корпус предохранителя согласно следующим соотношениям:

, (9.1)



, (9.2)



, (9.3)


где I_к2 – сверхпереходный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП1, кА; для сельских сетей апериодическая составляющая тока КЗ не учитывается, поэтому можно принять:
, (9.4)
где I_к2⁽³⁾ – расчетное значение тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП1, кА.

Ток плавкой вставки предохранителя выбираем по двум условиям:

1)отстройке от тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП 1:
, (9.5)
где k_н – коэффициент надежности; рекомендуется принимать равным 1,25;


2)отстройке от бросков тока намагничивания трансформатора при его включении под напряжение:
, (9.10)
где I_{тр ном} – номинальный ток трансформатора, А.

Большее значение принимаем за расчетное значение тока плавкой вставки и округляем до ближайшего стандартного.

Время срабатывания выбранной плавкой вставки должно обеспечивать термическую стойкость трансформатора:
, (9.11)
где t_В – время перегорания плавкой вставки при трехфазном КЗ на шинах 0,4 кВ ТП1, с; определяется по защитной характеристике выбранной плавкой вставки (приложение К);

t_Т.У – время термической стойкости трансформатора, с; определяется по формуле 6:
, (9.12)

где – расчетный ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 (точка К₅ на рисунке 7.1), А;

I_тр.ном – номинальный ток трансформатора ТП 1, А.

трансформатор линия напряжение электрический подстанция