Выбор типа трансформатора собственных нуждВ силу того, что мощность собственных нужд в задании равна Sсн = 250 кВА. Поэтому наиболее оптимальным вариантом является установка трансформатора типа ТМ-250/27,5. Его электрические характеристики указаны в таблице 2. Таблица 2 Электрические характеристики трансформатора собственных нужд
2. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру 2.1. Составление однолинейной расчётной схемы Для заданной схемы внешнего электроснабжения составлена однолинейная расчётная схема, включающая упрощённую схему заданной тяговой подстанции с указанием всех рассматриваемых точек короткого замыкания и номинальных параметров.
Однолинейная расчётная схема
Рис. 1
Среднее значение напряжения на линиях внешнего электроснабжения:
Выбраны базисные условия:
Расчёт токов к.з. производен методом относительных единиц, основой которого является приведение всех сопротивлений схемы к базисным условиям. Для определения сопротивлений составлена эквивалентная схема замещения. Для проводов линии внешнего электроснабжения принят тип А-185, и согласно справочным данным
Схема замещения до точки к1 для индуктивных сопротивлений
Рис. 2
Относительные индуктивные сопротивления определены следующим образом. Согласно заданию сопротивление первой системы равно
сопротивление второй системы определяется из выражения
Индуктивные сопротивления линий ВЛ-110кВ:
Далее необходимо произвести последовательные преобразования к упрощённой схеме (рис. 3). Преобразование схемы замещения:
Рис. 3
Преобразуя схему дальше получаем:
Рис. 4
Упрощая схему получаем звезду
Рис. 5
Упрощая схему получаем двух лучевую звезду рис. 6.
Рис. 6
Конечный результат представлен на рис. 7.
Рис. 7
2.3. Проверка на электрическую удалённость Проверка на электрическую удаленность необходима для определения токов переходного процесса при к.з. Если короткое замыкание происходит в электрически удаленной точке. то электромагнитное состояние источника не меняется, поэтому действующее значение начального тока к.з. равно установившемуся значению этого тока, т. е. апериодическая составляющая тока короткого замыкания исключается из расчетов. Электрическая удалённость к.з. определена исходя из следующего соотношения:
где
Для первого источника:
Из этого неравенства следует, что точка k1 удалена от первого источника.
Для второго источника:
Из этого неравенства следует, что точка k2 удалена от второго источника. .
2.4. Определение токов короткого замыкания на шинах ОРУ–110 кВ 2.4.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания Т.к. все источники удалены от точки короткого замыкания k1, при расчетах учитывается только периодическая составляющая тока к.з..
Полный ток трехфазного к.з. Ударный ток к.з. определяется следующим выражением:
Из полученных значений токов к.з. от каждого из источников необходимо определить максимальное и минимальное. Максимальные значения предназначены для выбора оборудования при проверке на прочность, а минимальные - для проектирования защит и выбора уставок выключателей. Из выше изложенного следует, что для точки k1 2.4.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания Режим двухфазного короткого замыкания относится к несимметричным режимам к.з. Для него необходимо учитывать сопротивления обеих фаз, участвующих в к.з. В данной работе используется упрощенная методика расчета токов двухфазного к.з., основанная на использовании приближенного соотношения между начальными токами трехфазного и двухфазного короткого замыкания:
2.4.3. Определение токов однофазного короткого замыкания Однофазный ток короткого замыкания определен по формуле:
где х*1 –сопротивление токам прямой последовательности; х*2 –сопротивление токам обратной последовательности; х*0 –сопротивление токам нулевой последовательности. Принято равенство х*1= х*2= х*б рез.=0,156 Для определения сопротивления нулевой последовательности используется схема замещения, изображенная на рис. 8.
Рис. 8 Токи нулевой последовательности являются однофазными токами. Для образования замкнутого контура для токов нулевой последовательности необходимо заземление, поэтому эти токи возвращаются в точку к.з. через заземленные нейтрали трансформаторов. Сопротивление нулевой последовательности
где x*бТр - сопротивление трансформаторов. Оно определяется сопротивлением обмоток
где uкВН – напряжение к.з. обмотки высокого напряжения, %; SГПТном – номинальная мощность трансформатора, МВА; SГПТном = 20 МВА; Sб – базисная мощность. uк для каждой обмотки находится из следующих выражений:
Сопротивление обмотки высокого напряжения:
Аналогично:
Т. обр.,
2.5. Расчёт токов короткого замыкания на шинах РУ – 27,5 кВ Расчет токов к.з. на шинах 27,5 и 10,5 кВ производится для двух режимов – максимального, когда в схему включены оба трансформатора, и минимального, когда рассматривается лишь один трансформатор. Схемы замещения для каждого из режимов для к.з. на шинах 27,5 кВ представлены на рис. 9.
Рис. 9
2.5.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания. Базисный ток определен по формуле (2.1). Значение
Т. обр., Максимальный режим (рис. 9а). Реактивное относительное сопротивление цепи к.з.
Полное относительное сопротивление цепи к.з.
Токи и мощность к.з.:
Минимальный режим (рис. 9б).
2.5.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания Максимальный режим.
Минимальный режим.
2.6. Расчёт точки короткого замыкания на шинах РУ - 10,5 кВ Определение токов к.з. на шинах 10,5 кВ (точка к3) произведено согласно схеме замещения, изображенной на рис. 10.
Рис. 10
Базисный ток:
Значение
Относительное сопротивление цепи определено следующим образом. Для максимального режима:
Для минимального режима:
2.6.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания
Минимальный режим.
2.6.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания Максимальный режим.
Минимальный режим.
2.7. Расчёт короткого замыкания на шинах собственных нужд Расчёт токов короткого замыкания на шинах собственных нужд (точка k4) тяговой подстанции производится в именованных единицах, с учётом активных и индуктивных сопротивлений. Расчётная схема и схема замещения представлены на рис. 11.
Рис. 11 Элементы со стороны первичной обмотки трансформатора СН можно отнести Сопротивления ТСН определяются по справочнику. Для трансформатора типа Активное и реактивное сопротивления кабеля, мОм, определяются по формулам:
где r0 и x0 – соответственно активное и реактивное удельные сопротивления кабеля, Значения r0 и x0 найдены по справочнику согласно принятому типу кабеля и приложенному напряжению. В настоящей работе принят кабель типа ААГ-3×185+1×50-1. Для него r0 = 0,167 Ом/км, x0 = 0,0596 Ом/км.
Сопротивления остальных элементов определены по каталогу, исходя из значения максимального рабочего тока вторичной обмотки трансформатора собственных нужд, который определяется выражением:
где Uн - линейное напряжение ступени к.з., кВ.
Сопротивления катушек автоматического выключателя:
Сопротивления трансформаторов тока:
Переходное сопротивление рубильника:
Результирующее активное сопротивление цепи к.з.
Результирующее реактивное сопротивление цепи к.з.
Полное сопротивление до точки к.з. равно:
Токи трехфазного короткого замыкания:
Токи двухфазного короткого замыкания:
Токи однофазного короткого замыкания:
где U2ф –фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В; zТсн –полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании. Согласно справочным данным для принятого в работе трансформатора собственных нужд
Таблица 3 Результаты расчета токов короткого замыкания
|
,
, при к.з. в точке к1 
.
(2.1)
и 
, следовательно 
поэтому при расчете не будут учитываться только индуктивные составляющие сопротивлений проводов ВЛ-110кВ. Эквивалентная схема замещения схемы внешнего электроснабжения для индуктивных составляющих сопротивлений представлена на рис. 2.
(2.3)
номинальный ток источника, А;
начальное значение периодической составляющей тока к.з.
.
.
(2.6)
(2.7)
(2.8)
(2.9)
принято равным
(2.10)
(2.11)
- длина кабеля, м; принята равной 30 м;
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)
(2.16)
(2.17)
