Составление расчётной схемы замещения

 

Расчёт токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Принимаем нормальный режим работы подстанции. Расчёт проводим для двух режимов: максимального и минимального.

Расчётные точки короткого замыкания:

К1- на шинах ВН,

К2- на шинах СН,

К3- на шинах НН,

К4- на конце воздушной линии, подключенной к шинам СН (L=25.5 км),

К5- на конце воздушной линии, подключенной к шинам СН (L=15.0 км),

К6- на конце воздушной линии, подключенной к шинам НН (L= 19.5 км),

К7- на конце воздушной линии, подключенной к шинам НН (L=5.7 км),

К8- на шинах собственных нужд.

 

Рис.3 Схема замещения

Определение параметров схемы замещения

За базисную мощность при расчёте в относительных единицах принимаем мощность системы:

 

S_б=S_кс=700 [МВА].

 

Определим базисные напряжения и токи ступеней напряжения:

 

ВН: U_б,вн=115 [кВ];

I_б,вн= S_б / 3 × U_б,вн = 700/(3×115) = 3.5 [кА], (5.1)

СН: U_б,cн= U_б,вн×К _т,вн-сн=115×38.5/115 =38.5 [кВ];

I_б,cн=700/(3×38.5) =10[кА],

НН: U_б,нн= U_б,вн×К _т,вн-нн=115×11/115=11 [кВ];

I_б,нн= 700/(3×11) = 37.7 [кА]

 

Параметры системы:

 

Z₁=X₁=U²_н,ср×S_б/S_c×U²_б,вн=115²×700/115²×700=1; (5.2)

E₁=E _ср / U_б,вн =115/115=1. (5.3)

 

Параметры воздушных линий ВН:

Для двухцепной ВЛ-110 “КЦБК-Ильинск” L_вн = 61.5 [км]:

 

X₀=0.4 [Ом/км]; R₀=0.249 [Ом/км];

X₂= X₃= X₀×L_вн×S_б/U²_б,вн=0.4×61.5×700/115²=1.3;

R₂= R₃= R₀×L_вн×S_б/U²_б,вн=0.249×61.5×700/115²=0.81;

 Z₂=Z₃ = X₂²+ R₂² = 1.3²+0.81² =1.53.

Параметры воздушных линий СН:

 

Для ВЛ-35 “Быково” L_сн = 20 [км]:

 

X₀=0.432 [Ом/км]; R₀=0.428 [Ом/км];

X₁₀= X₀×L_сн×S_б/U²_б,сн =0.432×20×700/38.5²=4.1;

R₁₀=R₀×L_cн×S_б/U²_б,cн= 0.428×20×700/38.5²=4.0;

Z₁₀= Ö X₁₀²+ R₁₀² = Ö 4.1² + 4.0² = 5.76.

 

Для ВЛ-35 “Самино-I” L_сн = 25.5 [км]:

 

X₁₁=X₀×L_сн×S_б/U²_б,сн=0.421×25.5×700/38.5²=5.1;

R₁₁=R₀×L_cн×S_б/U²_б,cн=0.306×25.5×700/38.5²=3.7;

 Z₁₁= ÖX₁₁²+ R₁₁² = Ö5.1²+3.7² =6.3.

 

Для ВЛ-35 “Кошкино” L=15 [км].

 

X₁₃=Х₀×L_сн×S_б/U²_б,сн=0.432×15×700/38.5²=3.1;

R₁₃=R₀×L_cн×S_б/U²_б,cн=0.306×15×700/38.5²=3.05;

Z₁₃= ÖX₁₃²+ R₁₃² = Ö3.1²+ 3.05² =4.35.

 

Параметры воздушных линий НН:

 

Для ВЛ-10 “Ильинск-I” L_нн = 5.7 [км];

 ВЛ-10 “Ильинск-II” L_нн = 5.7 [км].

X₀=0.44 [Ом/км]; R₀=0.45 [Ом/км];

 

X₁₆= X₁₉=X₀×L_нн×S_б/U²_б,нн=0.44×5.7×700/11²=1.18;

R₁₆= R₁₉=R₀×L_нн×S_б/U²_б,нн=0.45×5.7×700/11²=1.21;

Z₁₆= Z₁₉= ÖX₁₆²+ R₁₆² =Ö1.18²+1.21² =1.7.

 

Для ВЛ-10 “Пузырёво” L_нн = 19.5 [км]:

 ВЛ-10 “к/з Ленина” L_нн = 19.5 [км]:

 

X₁₅ = X₂₀ = X₀×L_нн(в)×S_б/U²_б,нн=0.44×19.5×700/11²=4.05;

R₁₅ = R₃₀ =R₀×L_нн(в)×S_б/U²_б,нн=0.45×19.5×700/11²=4.14;

 Z₁₅=Z₃₀= ÖX₁₅²+ R₁₅² = Ö4.05²+4.14² =5.8.

 

Для ВЛ-10 “к-з Заря” L_нн = 10 [км]:

 ВЛ-10 “ Калинино” L_нн = 10 [км]:

 

X₁₇ = X₂₁ = X₀×L_нн(в)×S_б/U²_б,нн=0.44×10×700/11²=2.07;

R₁₇ = R₂₁ =R₀×L_нн(в)×S_б/U²_б,нн=0.45×10×700/11²=2.12;

 Z₁₇=Z₂₁= ÖX₁₇²+ R₁₇² = Ö2.07²+2.12² =2.97.

 

Параметры силовых трансформаторов:

 

X_в=0.5/100(U_к,в-с+U_к,в-н-U_к,с-н)= 0.5/100(10.5+17.5-6.5)=0.11; (5.4)

X_с=0.5/100(U_к,в-с+U_к,с-н-U_к,в-н)= 0.5/100(10.5+6.5-17.5)= - 0.0025; (5.5)

X_н=0.5/100(U_к,в-н+U_к,с-н-U_к,в-с)= 0.5/100(17.5+6.5-10.5)=0.068; (5.6)

 X₄= X₇= X_в×S_б×U²_н,вн/S_н×U²_б,вн =0.11×700×115²/10×115²=7.7;

Z₄= Z₇=X₄ =7.7;

X₅= X₈= X_c×S_б×U²_н,cн/S_н×U²_б,cн = - 0.0025×700×38.5²/10×38.5²= - 0.175;

Z₅= Z₈=X₅ = - 0.175;

 X₆= X₉= X_н×S_б×U²_н,нн/S_н×U²_б,нн =0.068×700×11²/10×11²=4.76;

Z₆= Z₉=X₆ =4.76.

Параметры КУ:

 

Z₁₉=X₁₉=0.5×S_б×U²_н,нн/Q_ку×U²_б,нн =0.5×700×11²/0.45×11²=777; (5.7)

E₂=E₃»1.06.

 

Параметры ТСН:

 

Z₁₄= Z₂₂= X₁₄= X_22;

X₁₄= (U_к%/100)×S_б×U²_н,нн/S_{ном,тр-ра}×U²_б,нн =(4.5/100)×700×11²/0.1×11²=500. (5.8)

 

Все сопротивления схемы замещения сведены в таблицу 5.1

 

Таблица 5.1       

Значения сопротивлений схемы замещения

N0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
О.е.	1	1.53	1.53	7.7	- 0.175	4.76	7.7	-0.175	4.76	5.76	6.3
N0	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
О.е.	6.3	4.35	500	5.8	1.7	2.97	777	1.7	5.8	2.97	500

Таблица 5.2 Значения ЭДС

Е1	1.00
Е2	1.06

 

Расчёт токов КЗ

 

Расчёт проводится для двух режимов: максимальный и минимальный

За минимальный режим принимаем режим с нормально отключенными секционными выключателями.

За максимальный режим принимаем режим со включенными секционными выключателями.

Точка К1

Максимальный режим (см. рис.4)

 

Рис.4

 

Z_экв1=(Z₂×Z₃)/(Z₂+Z₃)=1.53×1.53/3.06=0.765,

Z_экв2= Z_экв1+ Z₁=0.765+1=1.765,

Z_экв3= (Z₄+ Z₆) (Z₇+Z₉) / (Z₄+ Z₆+ Z₇+Z₉) = =(7.7+4.76) (7.7+4.76) / (7.7+7.7+4.76+4.76)=6.23,

Z_экв4= Z₁₈+ Z_экв3 =777+6.23 =783.23,

Е_å= (E₁Z_экв4+E₂Z_экв2)/ (Z_экв4+Z_экв2) = (1×783.23 + 1.06×1.765)/(783.23+1.765)=1.00

Z_å= (Z_экв4× Z_экв2)/(Z_экв4 + Z_экв2) =783.23×1.765/(783.23+1.765)=1.761,

 

Отсюда ток КЗ

I^*(3)_К1= Е_å/ Z_å =1.00/1.76=0.57, (5.9)

I⁽³⁾_К1= I^*(3)_К1×I_б,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА]. (5.10)

Ударный ток

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА], (5.11)

 

где К_уд =1.6 для Та=0.02 [с] (справочная величина);

 

Минимальный режим (см. рис.5)

 

                                         Z₂

                                             

             E₁    Z₁                                     Z₄             Z₆         Z₁₉     E₂

                   

                                         Z₃                

 

Рис.5

 

Z_экв1=Z₄+Z₆+Z₁₈ = 7.7+4.76+777= 789.46,

Z_экв2= (Z₂/2)+Z₁ = (1.53/2)+1=1.765,

E₂=1.06, E₁=1,

Е_å=(E₁Z_экв1+E₂Z_экв2)/(Z_экв1+Z_экв2)=(1×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.00,

Z_å= (Z_экв1× Z_экв2)/(Z_экв1 + Z_экв2 ) = 789.46×1.765/(789.46+1.765)=1.761,

 

I^*(3)_К1= Е_å/ Z_å =1.00/1.761=0.57,

I⁽³⁾_К1= I^*(3)_К1×I_б,вн= 0.57×3.5=1.99 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К1=1.414×1.6×1.99=4.5 [кА].

 

Точка К2:

Максимальный режим

Z_экв1= Z_экв1+(Z₂×Z₆)/(Z₂+Z₃)=1+0.765=1.765,

Z_экв2= Z₁₈+(Z₆×Z₉)/(Z₆+Z₉) =777+ (4.76×4.76)/(4.76+4.76) = 779.38,

Z_'экв3= (Z_экв3×Z_экв2)/(Z_экв3+Z_экв2) = (5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57,

Е_å=(Е₁×Z_экв3+Е₂×Z_экв1)/(Z_экв3+Z_экв1)=(1×5.615+1.06×1.765)/(5.615+1.765)=1.01,

Z_å= (Z_экв5× Z_экв8)/ (Z_экв5 + Z_экв8) = [-0.175×48.8(-0.175)]/(-0.175-0.175) =-0.087,

Z_å=Z_экв4+Z_экв5=5.57-0.087=5.48,

 

I^*(3)_К2= Е_å/ Z_å =1.01/5.48=0.184,

I⁽³⁾_К2= I^*(3)_К2×I_б,сн= 0.184×10.5=1.932 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К2=1.414×1.6×1.932=4.37 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.макс. режим в точке К2)

Z_экв3=Z_экв1+Z4=1.765+7.7=9.465,

Е_å=(Е₁×Z_экв2 + E₂Z_экв1)/(Z_экв2 + Z_экв1) = (1.00×781.76 + 1.06×1.765)/(781.76 + 1.765) =1.0

Z_å= Z₅+ (Z_экв3× Z_экв2)/(Z_экв3+Z_экв2) = - 0.175 + (9.465×781.76)/(9.465+781.76) = 9.176

I^*(3)_К2= Е_å/ Z_å =1.00/9.176=0.11,

I⁽³⁾_К2= I^*(3)_К2×I_б,сн= 0.11×10.5=1.14 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К2=1.414×1.6×1.14=2.59 [кА].

 

Точка К3:

Максимальный режим

Z_экв1= (Z_экв2× Z_экв3)/ (Z_экв2+ Z_экв3) + Z₁=0.765+1=1.765,

Z_экв2=Z_экв1+(Z_экв4+ Z_экв6 )(Z_экв7+ Z_экв9)/(Z_экв4+ Z_экв6+ Z_экв7+ Z_экв9) =

=1.765+(7.7+4.76)(7.7+4.76)/(7.7+7.7+4.76+4.76)=8.0,

Е_å= (E₁Z_экв18+E₂Z_экв2)/ (Z_экв18+Z_экв2) = (1.00×777+1.06×6.18)/(777+6.18) = 1.00,

Z_å= (Z_экв2 × Z_экв18)/(Z_экв2 + Z_экв18) =(8.0×777)/(8.0+777)=7.92,

I^*(3)_К3= Е_å/ Z_å =1.00/7.92=0.12,

I⁽³⁾_К3= I^*(3)_К3×I_б,нн= 0.12×37.7=4.70 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К3=1.414×1.6×4.70=10.6 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1 = Z_экв1 + Z_экв4 + Z_экв6 + (Z_экв2× Z_экв3)/(Z_экв2+Z_экв3)=1 + 7.7 + 4.76 + 0.76=14.23,

Е_å=(E₁× Z₁₈+E₂×Z_экв1)/(Z₁₈+ Z_экв1)=(1.00×777+1.06×14.23)/(777+14.23)=1.00 Z_å=(Z_экв1× Z_экв18)/(Z_экв1 + Z_экв18) = (14.23×777)/(14.23+777)=13.97,

 

I^*(3)_К3= Е_å/ Z_å =1.00/13.97= 0,07

I⁽³⁾_К3= I^*(3)_К3×I_б,нн= 0.07×37.7=2.7 [кА];

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К3=1.414×1.6×2.7 = 6.1 [кА].

 

Точка К4:

Максимальный режим

 

Z_экв1 = Z_экв1+(Z₂×Z_экв3)/(Z_экв2+Z_экв3) = 1+0.765=1.765,

Z_экв2 = (Z₄×Z₇)/(Z₄+Z₇) + Z_экв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615,

Z_экв3 = Z₁₈ + (Z₆ ×Z₉)/(Z₆+Z₉)=777+(4.76 × 4.76)/(4.76+4.76)=779.38,

Z_экв4 = (Z₂ ×Z₃)/(Z₂+Z₃)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57,

Е_å = (E₁Z_экв3 + E₂Z_экв2)/ (Z_экв3 + Z_экв2) = (1.00×779.38 + 1.06×5.615)/(779.38 + 5.615) = 1.0

Z_å= Z_экв5+ Z_экв4+ Z₁₁ = -0.087+5.57+6.3=11.78,

I^*(3)_К4= Е_å/ Z_å =1.0/11.78=0.085,

I⁽³⁾_К4= I^*(3)_К4×I_б,сн= 0.085×10.5=0.89 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К4=1.414×1.6×0.89 = 2.0 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1= Z₁+(Z₂ × Z₃ )/(Z₂ + Z₃)+ Z₄=1+0.765+7.7=9.47,

Z_экв2= Z₁₈+ Z₆ =777+4.76=781.76

Е_å=(E₂×Z_экв1 +E₁Z_экв2 )/( Z_экв1+Z_экв2) =(1.06×9.47+1×781.76)/(9.47+781.76) =1.00

Z_å=(Z_экв1×Z_экв2)/(Z_экв1+Z_экв2)+Z₅+Z₁₁=(9.47×781.76)/(947+781.76)+(-0.175)+6.3 = =15.48,

I^*(3)_К4= Е_å/ Z_å =1.00/15.48=0.065,

I⁽³⁾_К4= I^*(3)_К4×I_б,сн= 0.065×10.5=0.68 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К4=1.414×1.6×0.68=1.53 [кА].

 

Точка К5:

Максимальный режим

 

Z_экв1 = Z₁+(Z₂×Z₃)/(Z₂ + Z₃)= 1+0.765=1.765,

Z_экв2= (Z₄× Z₇ )/(Z₄ + Z₇)+Z_экв1=(7.7×7.7)/(7.7+7.7)+1.765=5.615,

Z_экв3= Z₁₈+(Z₆×Z₉)/(Z₄+ Z₄)=777+(4.76×4.76)/(4.76+4.76)=779.38,

Z_экв4= (Z_экв2× Z_экв3)/(Z_экв2+ Z_экв3)=(5.615×779.38)/(5.615+779.38)=5.57,

Z_экв5=(Z₅× Z₈)/(Z₅+ Z₈)=[(-0.175)×(-0.175)]/[(-0.175)+(-0.175)]=-0.087,

Е_å= 1.00 (см.максим.режим К4)

Z_å= Z_экв4+ Z_экв5+ Z_экв13 =5.57+(-0.087)+4.35=9.83,

I^*(3)_К5= Е_å/ Z_å =1.00/9.83=0.102,

I⁽³⁾_К5= I^*(3)_К5×I_б,сн= 0.102×10.5=1.07 [кА];

i_уд= 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К5=1.414×1.6×1.07=2.4 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1= Z₁+(Z₂ ×Z₃)/(Z₂+ Z₃)=1.765 (см.максим.режим К5);

Z_экв2= Z₄+ Z₆+ Z₁₈=7.7+4.76+777=789.46,

Z_экв3=(Z_экв1× Z_экв2)/(Z_экв1+ Z_экв2)=(1.765×789.46)/(1.765+789.46)=1.76, Е_å=(E₁Z_экв2+E₂Z_экв1)/( Z_экв2+Z_экв1) = (1.0×789.46+1.06×1.765)/(789.46+1.765)=1.0,

Z_å= Z_экв3+ Z₇+Z₈+Z₁₃ =1.76+7.7+(-0.175)+4.35=13.63,

I^*(3)_К5= Е_å/ Z_å =1.0/13.63=0.073,

I⁽³⁾_К5= I^*(3)_К5×I_б,сн= 0.073×10.5=0.77 [кА],

i_уд= 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К5=1.414×1.6×0.77=1.74 [кА].

 

Точка К6:

Максимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.максим.режим К5),

Z_экв2=[(Z₄+Z₆)×(Z₇+Z₉)]/(Z₄+ Z₆+ Z₇+ Z₉)+Z_экв1 = =[(7.7+4.76)×(7.7+4.76)]/(7.7+4.76+7.7+4.76)+1.765=8.0,

Е_å= (E₁Z₁₈+E₂Z_экв2)/(Z₁₈+ Z_экв2)=(1.0×777+1.06×8.0)/(777+8.0) = 1.00,

Z_å= Z₁₅+(Z_экв2×Z₁₈)/(Z_экв2+Z₁₈)=5.8+7.92=13.72,

I^*(3)_К6= Е_å/ Z_å =1.00/13.72=0.073,

 I⁽³⁾_К6= I^*(3)_К6×I_б,нн= 0.073×37.7=2.75 [кА],

i_{уд =} 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К6=1.414×1.6×2.75=6.2 [кА].

Минимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.максим.режим К5),

Z_экв2= Z₄+ Z₆+ Z_экв1= 7.7+4.76+1.765=14.23,

Е_å=(E₁×Z₁₈+E₂Z_экв2 )/(Z₁₈+ Z_экв2)=(1.00×777+1.06×14.23)/(777+14.23)=1.00,

Z_å=Z₁₆+(Z_экв2× Z₁₈)/(Z_экв2 + Z₁₉)=5.8+(14.23×777)/(14.23+777)=19.77,

I^*(3)_К6= Е_å/ Z_å = 1.00/19.77= 0.05,

I⁽³⁾_К6= I^*(3)_К6×I_б,нн= 0.05×37.7=1.9 [кА],

i_уд = Ö2 ×К_уд×I⁽³⁾_К6=1.414×1.6×1.9=4.3 [кА].

 

Точка К7:

Максимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.максим.режим К5),

Z_экв2=8.0 (см.максим.режим К6),

Е_å= 1.00 (см.максим.режим К6),

Z_å= Z₁₆+(Z_экв2× Z₁₈)/(Z_экв2+ Z₁₈ )=1.7+7.92=9.62,

I^*(3)_К7= Е_å/ Z_å = 1.00/9.62=0.1,

I⁽³⁾_К7= I^*(3)_К7×I_б,нн= 0.1×37.7=3.92 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К7=1.414×1.6×3.92=3.92 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1= 1.765 (см максим.режим К5),

Z_экв2=14.23 (см.миним.режим К6),

Е_å= 1.00 (см.миним.режим К6),

Z_å=Z₁₆+(Z_экв2×Z₁₈)/(Z_экв2+Z₁₈)=1.7+(14.23×777)/(14.23+777)=15.67,

I^*(3)_К7= Е_å/ Z_å = 1.00/15.67=0.064,

I⁽³⁾_К7= I^*(3)_К7×I_б,нн= 0.064×37.7=2.4 [кА],

i_{уд =} 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К7=1.414×1.6×2.4=5.44 [кА].

 

Точка К8:

Максимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.максим.режим К5),

Z_экв2= 8.0 (см.максим.режим К6),

Е_å= 1.00 (см.максим.режим К6),

Z_å= 7.92+500=507.92 (см.максим.режим К7),

I^*(3)_К8= Е_å/ Z_å =1.00/507.92=0.002,

I⁽³⁾_К8= I^*(3)_К8×I_б,нн= 0.002×37.7=0.07 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К8=1.414×1.6×0.07=0.158 [кА].

 

Минимальный режим

 

Z_экв1=1.765 (см.миним.режим К6),

Z_экв2 =14.23 (см.миним режим К6),

Е _å= 1.00 (см.миним.режим К6),

Z_å=500+13.97=513.97 (см.миним.режим К6),

 

I^*(3)_К8= Е_å/ Z_å = 1.00/ 513.97=0.002

I⁽³⁾_К8= I^*(3)_К8×I_б,нн= 0.002×37.7=0.07 [кА],

i_уд = 2 ×К_уд×I⁽³⁾_К8=1.414×1.6×0.07=0.158 [кА].

 

Таблица 5.1

Результаты расчета токов короткого замыкания

N0 точки КЗ	I(3)к,max  кА	I(3)к,min  кА	iуд,max  кА	iуд,min  кА
К1	1.99	1.99	4.5	4.5
К2	1.93	1.14	4.37	2.59
К3	4.7	2.7	10.6	6.1
К4	0.89	0.68	2.0	1.53
К5	1.07	0.77	2.42	1.74
К6	2.75	1.9	6.2	4.3
К7	3.92	2.4	8.86	5.44
К8	0.07	0.07	0.158	0.158

Предыдущая12345678910Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: