2.2. Выбор ячеек кру

В качестве распределительного устройства 6 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ) заводского изготовления. ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-6кВ выберем малогабаритные ячейки К-104, изготавливаемые московским заводом «Электрощит». Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Ячейки К-104 имеют комплектные устройства релейной защиты и автоматики.

В состав КРУ серии К-104 входят вакуумные выключатели типа ВК-10 с пружинным приводом, трансформаторы тока типа ТЛ-10, трансформаторы напряжения НТМИ-6, разрядники типа РВО-6, предохранители, заземляющие ножи, шкафы релейной защиты, панели с блоками питания, сборные и соединительные шины, опорные и проходные изоляторы.

2.3. Расчет токов кз

Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.

На рис 2.1 приведена расчетная схема замещения, построенная в соответствии со схемой на рис. 1.1.

В нормальном режиме все секционные вакуумные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при КЗ в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционные выключатели Q3, Q8, Q11 выключены (рис 1.1). Этот режим принят за расчетный.

Рис. 2.1. Расчетная схема замещения.

Произведем расчет в именованных единицах, приняв за основную ступень напряжения U_б = 115 кВ.

Определим сопротивление энергосистемы:

(2.6)

где U_б – основная ступень напряжения, кВ;

I_к – ток КЗ энергосистемы, I_к = 9 А.

Определим напряжения КЗ лучей трансформатора:

Для обмотки высшего напряжения:

U_к.вн = (U_к.вс% + U_к.вн% - U_к.сн%) / 2 (2.7)

U_к.вн = (10.5 + 17 – 5) / 2 = 11.25 %

Для обмотки среднего напряжения:

U_к.сн = (U_к.вс% + U_к.сн% - U_к.вн%) / 2 (2.8)

U_к.сн = (10.5 + 5 - 17) / 2 = - 0.75 %

Для обмотки низшего напряжения:

U_к.нн = (U_к.вн% + U_к.сн% - U_к.вс%) / 2 (2.9)

U_к.нн = (17 + 5 – 10.5) / 2 = 5.75 %

Т. к. значение U_к.сн получилось отрицательным, то далее будем использовать его абсолютное значение.

Определим сопротивления лучей трансформатора:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

Сопротивление трансформаторов Т1,Т2 согласно схеме, представленной на рис. 2.1:

Х_Т1 = Х_Т2 = Х_Т.вн + Х_Т.сн (2.13)

Х_Т1 = Х_Т2 = 37.195 + 2.48 = 39.675 Ом

Активное и реактивное сопротивления ВЛ 35 кВ, приведенные к базисному напряжению, при условии r₀ = 0.63 Ом/км, х₀ = 0.4 Ом/км определяется следующим образом:

R_л = R₆ = R₇ = r₀ * L * (U_б / U_ном.ср)² (2.14)

R_л = R₆ = R₇ = 0.63 * 15 * (115 / 37 ) ² = 91.29 Ом

Х_л = Х₆ = Х₇ = х₀ * L * (U_б / U_ном.ср)² (2.15)

Х_л = Х₆ = Х₇ = 0.4 * 15 * (115 / 37 ) ² = 57.962 Ом

Сопротивление трансформаторов Т3, Т4, приведенные к базисному напряжению:

(2.16)

где U_к % - напряжение КЗ трансформаторов ТМ-6300/35, %;

S_ном – номинальная мощность трансформаторов ТМ-6300/35, МВ*А;

Активное и реактивное сопротивления ВЛ 6 кВ, приведенные к базисному напряжению, при условии r₀ = 0.105 Ом/км, х₀ = 0.4 Ом/км определяется согласно формулам (2.14), (2.15):

R_л = R₁₀ = R₁₁ = 0.105 * 0.5 * (115 / 6.3 ) ² =17.493 Ом

Х_л = Х₁₀ = Х₁₁ = 0.4 * 0.5 * (115 / 6.3 ) ² = 66.641 Ом

Сопротивление СД, приведенные к базисному напряжению:

Х₁₂ = Х₁₃ = Х₁₄ = Х_α^” * (U_б² / S_ном.д) (2.17)

где S_ном.д – полная мощность СД, МВ*А;

S_ном.д = P_ном / cosφ = 1.25 / 0.9 = 1.389 МВ*А

Х_α^” – сверхпроводное сопротивление, Х_α^” = 0.2

Х₁₂ = Х₁₃ = Х₁₄ = 0.2 * (115² / 1.389) = 1904.248 Ом

На рис. 2.2 приведена преобразованная схема замещения, параметры которой определены следующим образом:

Х₁₆ = Х_Т1 / 2 = 39.675 / 2 =19,838 Ом

R₁₇ = R₆ / 2 = 91.29 / 2 =45.645 Ом

Х₁₇ = Х₆ / 2 = 57.962 / 2 =28.981 Ом

Х₁₈ = Х₈ / 2 = 157.44 / 2 =78.72 Ом

R₁₉ = R₁₀ / 2 = 17.493 / 2 =8,747 Ом

Х₁₉ = Х₁₀ / 2 = 66.641 / 2 =33.321 Ом

Х₂₀ = Х₁₂ / 3 = 1904.248 / 3 =634.749 Oм

Рис. 2.2. Преобразованная схема замещения.

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-1:

(2.18)

где Х_К-1 – суммарное сопротивление сети до точки К-1:

Х_К-1 = Х₁ + Х₁₆ = 7.377 + 19.838 = 27.215 Ом

Ток КЗ, приведенный к напряжению37 кВ:

Ī_К-1 = I_К-1 * (U_б / U_ном.ср) (2.19)

Ī_К-1 = 2.439 * (115 / 37) = 7.581 кА

Ударный ток КЗ в точке К-1:

i_уд.К-1 = * к_уд * Ī_К-1 (2.20)

где к_уд – ударный коэффициент, определяемый по

кривой зависимости f(T_a).

В сетях, где активные сопротивления не учитывают из-за их несущественного влияния на полное сопротивление цепи КЗ, можно принять к_уд = 1.8.

i_уд.К-1 = * 1.8 * 7.581 = 19.298 кА

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-2:

(2.21)

где Х_К-2 – суммарное сопротивление сети до точки К-2:

Х_К-2 = Х₁ + Х₁₆ + Х₁₇ + Х₁₈ = 7.377 + 19.838 + 28.981 + 78.72 = 134.916 Ом

Ток КЗ, приведенный к напряжению 6.3 кВ:

Ī_К-2 = I_К-2 * (U_б / U_ном.ср) (2.22)

Ī_К-1 = 0.492 * (115 / 6.3) = 8.981 кА

Определим к_уд при:

Х_К-2 / R_К-2 = 134.916 / 45.645 = 2.956

Тогда к_уд = 1.33 в соответствии с графиком, приведенным в [1].

Ударный ток КЗ в точке К-2:

i_уд.К-2 = * к_уд * Ī_К-2 (2.23)

i_уд.К-2 = * 1.33 * 8.981 = 16.892 кА

Ток КЗ в точке К-3 рассчитаем с учетом подпитки от СД.

Периодическая слагающая тока КЗ от энергосистемы:

(2.24)

где Х_К-3 – суммарное сопротивление сети до точки К-3:

Х_К-3 = Х₁ + Х₁₆ + Х₁₇ + Х₁₈ + Х₁₉ =

7.377 + 19.838 + 28.981 + 78.72 + 33.321 = 168.237 Ом

Ток КЗ от энергосистемы, приведенный к напряжению 6.3 кВ:

Ī_К-3.с = I_К-3.с * (U_б / U_ном.ср) (2.25)

Ī_К-3.с = 0.395 * (115 / 6.3) = 7.21 кА

Определим к_уд при:

Х_К-3 / R_К-3 = 168.237 / (45.645 + 8.747) = 3.093

Тогда к_уд = 1.36 в соответствии с графиком, приведенным в [1].

Ударный ток КЗ от энергосистемы:

i_уд.К-3.с = * к_уд * Ī_К-3.с (2.26)

i_уд.К-3.с = * 1.36 * 7.21 = 13.867 кА

Периодическая слагающая тока КЗ от СД:

(2.27)

Ток КЗ от СД, приведенный к напряжению 6.3 кВ:

Ī_К-3.д = I_К-3.д * (U_б / U_ном.ср) (2.28)

Ī_К-3.с = 0.105 * (115 / 6.3) = 1.917 кА

Ударный ток КЗ от СД:

i_уд.К-3.д = * к_уд * Ī_К-3.д (2.29)

i_уд.К-3.д = * 1.8 * 1.917 = 4.88 кА

На основании полученных результатов, результирующий ток КЗ в точке К-3 от энергосистемы и от СД определится следующим образом:

Ī_К-3 = Ī_К-3.с + Ī_К-3.д (2.30)

Ī_К-3.с = 7.21 + 1.917 = 9.127 кА

Результирующий ударный ток КЗ в точке К-3:

i_уд.К-3 = i_уд.К-3.с + i_уд.К-3.д (2.31)

i_уд.К-3 = 13.867 + 4.88 = 18.747 кА

В качестве минимального тока КЗ, который необходим для проверки чувствительности релейных защит, используют ток двухфазного КЗ в наиболее удаленной точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле:

I_k⁽²⁾ = I_k⁽³⁾ (2.32)

Для точки К-1:

I_k⁽²⁾ = 7.581 = 6.565 кА

Для точки К-2:

I_k⁽²⁾ = 8.981 = 7.778 кА

Для точки К-3:

I_k⁽²⁾ = 9.127 = 7.904 кА

Результаты расчета токов КЗ сведены в таблицу (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Результаты расчета токов КЗ.

Точка КЗ	Ik(3), кА	Iуд, кА	Ik(2), кА
К-1	7.581	19.298	6.565
К-2	8.981	16.892	7.778
К-3	9.127	18.747	7.904