Определение расчетных условий для выбора аппаратуры и токоведущих частей выбранного присоединения по режимам коротких замыканий

На структурной схеме намечаем места повреждений. Имеем две точки трёхфазного короткого замыкания – на шинах РУ ВН 500кВ и на выводах генератора G2. Сначала проводим расчет в программе GTCURR, затем аналитический. Протокол отчета программы:

   Kафедра Электрических станций МЭИ, прoграмма GTCURR

Расчет для данных из файла work.tkz при S б = 1000. MBA

 ------------------------------------------------------------------

 Нoмер Обозначение Исхoдные параметры Расчетные параметры

 эл-та элемента      элемента  R,o.e. X,o.e. E,o.e.

1 Трансформ.     S нoм =1000. MBA.0018  .145

                      U к = 14.5 %

                      P кз =1800. кВт

2 Трансформ.     S нoм = 400. MBA.0049.325

                      U к = 13.0 %

                      P кз = 790. кВт

3 Генератор      P нoм = 1000. MBт.0027.292 1.178

                      X" =.324 o.е.

                      T а =.340 с

                      COS(FI) =.90

4 Генератор      P нoм = 300. MBт.0047.575 1.120

                      X" =.203 o.е.

                      T а =.392 с

                      COS(FI) =.85

5 Линия          l = 675.0 кM  .0246.261

                      X =.308 Oм/кM

                      R =.0290 Oм/кM

                      U ср.нoм = 515.0 кB

                      Числo цепей 3.

6 Система        S нoм = 6950. MBA.0150.144 1.000

                      X с = 1.000 о.е.

                      Куд = 1.720

7 Линия          l = 675.0 кM  .0246.261

                      X =.308 Oм/кM

                      R =.0290 Oм/кM

                      U ср.нoм = 515.0 кB

                      Числo цепей 3.

8 Автотранс.          S нoм = 250. MBA.0106.499

                      U вс = 13.0 % -.2717-12.797

                      U вн = 33.0 % .0148.698

                      U сн = 18.5 %

                      P вс = 690. кВт

                      P вн = 0. кВт

                      P сн = 0. кВт

9 Автотранс.     S нoм = 250. MBA.0106.499

                      U вс = 13.0 % -.2717-12.797

                      U вн = 33.0 % .0148.698

                      U сн = 18.5 %

                      P вс = 690. кВт

                      P вн = 0. кВт

                      P сн = 0. кВт

 

 КЗ 1 в узле сo средним нoминальным напряжением 515.0 кВ

 Элем.R экв,oе X экв,oе T а, с I пo, кА i уд, кА

1                               3.02  8.42   

2                               1.40  3.88   

5                               2.03  4.97   

7                               2.03  4.97   

8                              .000 .000   

9                              .000 .000   

KЗ.701E-02.132.600E-01 8.47 22.1   

 

 Токи в ветвях

 Элем. Uср.ном.      T а, с I пo, кА I уд, кА

6   515.     .320E-01 4.06  9.95   

3   515.     .307  3.02  8.42   

4   515.     .298  1.40  3.88   

 

 КЗ 2 в узле сo средним нoминальным напряжением 20.0 кВ

 Элем.R экв,oе X экв,oе T а, с I пo, кА i уд, кА

1                               83.1221.

456.2142.

KЗ.378E-02.144.121 138.363.   

 

 Токи в ветвях

 Элем. Uср.ном.      T а, с I пo, кА I уд, кА

6   20.0            .439E-01 44.7113.

3   20.0            .340  38.4108.

4   20.0     .275 56.2142.

 

Рис. 3. Структурная схема электростанции с указанными местами повреждений

Аналитический расчет

Расчет параметров схемы замещения

    Для аналитического расчета принимаем следующие базисные условия для расчета параметров схемы замещения в относительных единицах:

Расчет параметров схемы замещения:

Система: о.е.;

Линия связи: , n – число линий связи объекта с энергосистемой, 3 – число проводов в фазе

Турбогенератор G1: ;

где =1 , т.к. значения параметров взяты в предположении, что генератор до КЗ имел номинальную загрузку.

Турбогенератор G2: ;

где =1 , т.к. значения параметров взяты в предположении, что генератор до КЗ имел номинальную загрузку.

Трансформатор Т1:

Трансформатор Т2:

Автотрансформаторы связи Т3 и Т4:

Произведем расчет точки К1:

Рис. 4. Схема для расчета КЗ в точке К1

Произведем расчет точки К2:

Рис. 5. Схема для расчета КЗ в точке К2

Примем следующие базисные величины:

Рассчитаем токи в точках К1 и К2:

    Запишем в одной таблице значения токов КЗ аналитического и программного расчетов:

Точка КЗ	Источник	Iкз, кА (программа)	Iкз, кА (расчет)
К1	G1	1,4	1,39
	G2	3,02	3,04
	Система	4,06	4,05
	Суммарное значение	8,47	8,49
К2	G1	56,2	56,2
	G2	38,4	44,8
	Система	44,7	47,9
	Суммарное значение	138	148,9

    Значения аналитического и программного расчетов практически совпали. Т.к. расчет в GTCURR является более точным, то для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей будем использовать значения программного расчета.

 

Выбор коммутационных аппаратов в цепях расчетного присоединения

Предварительный выбор аппарата выполняется по условиям работы в продолжительных режимах и в режимах К.З. [4].

Место установки	Тип аппарата	Параметры режима
			U, кВ	Iном, кА	IПО, кА	iy, кА
Выводы блочного генератора 300 МВт	ВГМ-20-90/11200УЗ	расч.	20	10,72	56,2	142
		катал.	20	12,5	160	410
ОРУ 500 кВ	ВВБ-500А-35,5/2000У1	расч.	500	0,46	8,49	22,1
		катал.	500	2	35,5	102

Структура условного обозначения типа выключателя:

ВГМ-20-90/11200УЗ

В – выключатель;

Г – генераторный;

М – масляный;

20 – номинальное напряжение;

90 – номинальный ток отключения;

11200 – номинальный ток;

У – исполнение для умеренного климата;

1 – для работы на открытом воздухе;

ВВБ-500А-35,5/2000У1

В – выключатель;

В – воздушный;

Б – конструктивное исполнение баковое;

500 – номинальное напряжение;

А – для категории исполнения электрооборудования, разработанного до 01.07.93;

35,5 – номинальный ток отключения;

2000 – номинальный ток;

У – исполнение для умеренного климата;

1 – для работы на открытом воздухе;

Место установки	Тип	tо.в., с	tс.в., с	Iоткл.ном, кА	Iт.ст, кА	tт.ст, с	βном, %	Тип привода	Кол-во ТА
Выводы блочного генератора 300 МВт	ВГМ-20-90/11200УЗ	0,2	0,15	90	105	4	20	ШРПФ-3М	-
ОРУ ВН 500 кВ	ВВБ-500А-35,5/2000У1	0,08	-	35,5	40	2	40	ШРНА	-

 

    Необходимо провести проверку аппарата по отключающей способности и термической стойкости.

ВГМ-20-90/11200УЗ:

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию:

Определим  в цепи генератора G1:

Расчетное время

Определим два значения периодической составляющей тока для момента времени , поскольку через выключатель может протекать ток КЗ от генератора G1 или от эквивалентного объединенного источника G2+энергосистема.

Периодическая составляющая тока от генератора G1 может быть определена следующим образом:

Отношение начального значения периодической составляющей тока КЗ от генератора G1 при КЗ на выводах генератора к номинальному току:

По данному отношению и времени  определим с помощью типовых кривых[3] отношение

Таким образом, периодическая составляющая тока от генератора G1 к моменту  будет:

Периодическая составляющая тока КЗ генератора G2 и системы рассчитывается как поступающая от шин неизменного напряжение через эквивалентное результирующее сопротивление. Поэтому она может быть принята неизменной во времени и равной:

Тогда

 - условие выполняется.

 - условие выполняется.

Проверим возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

Также, как и в случае с периодической составляющей тока КЗ, будем иметь два значения апериодической составляющей тока КЗ:

Апериодическая составляющая тока КЗ от генератора G1 к моменту времени  определяется из выражения [3]

Апериодическая составляющая тока КЗ от генератора G2 и энергосистемы определяется из выражения

 - номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключенном токе для времени ,  - нормированное значение содержание апериодической составляющей в отключенном токе.

Раз условие  соблюдается, а , то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току КЗ

 – условие выполняется

    Проверка выключателя по термической стойкости:

На термическую стойкость выключатель проверяется по теплому импульсу тока КЗ[3]:

,

где  − тепловой импульс тока КЗ по расчету;

Как видно, выбранный выключатель проходит условия проверки по отключающей способности и термической стойкости.

Место установки	Тип аппарата		Отключающая способность			Термическая стойкость
			кА	кА	Полный ток КЗ, кА	с
Выводы блочного генератора 300 МВт	ВГМ-20-90/11200У3	расч.	37,1			4
		катал.	90	25,455	152,74	4	32400

 

Выбор разъединителей

Выбор разъединителей производится[4]:

1. По напряжению установки ;

2. По току ;

3. По конструкции, роду установки.

По току и напряжению выбираем следующий разъединитель на выводах блочного генератора 300 МВт:

РВР-20/12500 У3

   

Проверка по электродинамической стойкости:

 − предельный сквозной ток КЗ

 − условие выполняется.

Проверка по термической стойкости:

 − условие выполняется.

Выбранный разъединитель проходит по данным условиям проверки.

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Место установки
			Выводы G1 300 МВт	ОРУ 500 кВ
Расчётные данные
Напряжение		кВ	20	500
Ток продолж. режима		кА	10,72	0,62
Ударный ток		кА	363	157
Интеграл Джоуля				231,3

Запишем в таблице данные выбранных разъединителей

Тип аппарата			РВР-20/12500 У3	РПД-500-1/3200 У1
Номинальное напряжение		кВ	20	500
Номинальный ток		кА	12,5	3,2
Предельный сквозной ток		кА	490	160
Ток термической стойкости		кА	180	63
Время термической стойкости		с	4	2
Интеграл Джоуля			129600	7938
Тип привода			ПД-12УЗ	ПД-20-У1

Структура условного обозначения:

РВР-20/12500 У3:

Р – разъединитель;

В – внутренней установки;

Р – рубящего типа;

20 – номинальное напряжение, кВ;

12500 – номинальный ток, А;

У – для работы в районах с умеренным климатом;

3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

РНД-500/3200 У1:

Р – разъединитель;

Н – наружной установки;

Д – двухколонковый;

500 – номинальное напряжение, кВ;

3200 – номинальный ток, А;

У – для работы в районах с умеренным климатом;

1 – для работы на открытом воздухе.