Расчет токов короткого замыкания, выбор оборудования и токоведущих частей при проектировании тепловой электростанции мощностью 800 МВт, работающей на угле

минимальное время действия релейной защиты (при расчете токов  к.з принимается =0,01с.

Время отключения к.з. , с , требуемое для оценки термической стойкости аппаратов при к.з.

,                                                       (5.2)

где   -время срабатывания р.з.(при расчете Вк -=0,1с);

-полное время отключения выключателя, с.         

1 зона: все цепи с напряжением 500 кВ (сборные шины, цепи автотрансформатора связи, цепи линий связи  с системой, цепи блочных трансформаторов)

На РУ 500 кВ намечается к установке выключатель ВГК-500-40 с параметрами:

0,025 с,

=0,05 c.

Тогда

0,025+0,01=0,035 c,

0,1+0,05=0,15 c.

2 зона: все цепи с напряжением 220 кВ (цепи автотрансформаторов связи, блочных трансформаторов, цепи линий нагрузки).

На РУ 220кВ намечается к установке выключатель ВГТ-220-40 с  параметрами:

0,035 с,

= 0,055 c.

Тогда

0,035+0,01=0,045 c,

0,1+0,055=0,155 c

3 зона: все цепи с напряжением 110 кВ (цепи автотрансформаторов связи, блочного трансформатора, цепи ПРТСН, цепи линий нагрузки).

На РУ 110 кВ намечается к установке выключатель ВГТ-110-40 с параметрами

0,035 с,

= 0,055 c.

Тогда

0,035+0,01=0,045c,

0,1+0,055=0,155 c

4 зона: ячейки КРУ с.н.

Намечается к установке выключатель ВВ/TEL-10  с  параметрами

0,045 с,

= 0,055 c.

Тогда

0,045+0,01=0,055 c,

0,1+0,055=0,155 c.

5.2 Расчет параметров схемы замещения

Расчет параметров схемы замещения производится в относительных единицах.

Принимаются следующие базисные условия:  S_б=Sс=1400 МВА,  U_б =Ucр=515 кВ.

Базисный ток I_б , кА, рассчитывается по формуле:

I_б=                                                                 (5.3)

I_б500==1,569 кА,

I_б220= =3,514 кА,

I_б110 = =7,029  кА,

I_б6,3 = =128,300  кА.

Сопротивление генераторов Х_г , о.е.,

                                                             Х_г  = Х^˝_d Ч,                                                      (5.4)

где Х^˝_d – значение сверхпереходного индуктивного сопротивления по продольной оси;

S_б – базисная мощность, МВ×А;

S_ном – номинальная мощность генератора, МВ×А;

Х_Г1,2,3,4,5 == 1,586.

Сопротивление ЛЭП связи с системой Х_W, о.е.,

Х_W= ,                                                        (5.5)

где Хо- удельное сопротивление линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

ХW==0,507.

Сопротивление блочных трансформаторов Х_Т, о.е.,

Х_Т=                                                     (5.6)

где - напряжение короткого замыкания, %;

Х_Т1= =0,728,

Х_Т4,5,6= =0,77,

Х_Т9= =0,735.

Сопротивление автотрансформаторов связи Т2, Т3 Х_Т2,3, о.е.:

Х_Т2,3 =                                                       (5.7)

Х _Т2,3= =0,336,

Сопротивление обмотки ВН автотрансформаторов связи Т7 (Т8) Х_ТВ7,8, о.е.:

Х_ТВ7,8= ,                                               (5.8)

где

U К.В=0,5(U К.ВН+ U К.ВС-U К.СН) ,                                         (5.9)

U _К.В=0,5(45+11-28)=14,

Х _ТВ7,8= =1,568.

Сопротивление обмотки СН автотрансформаторов связи Т7 (Т8) Х_ТС7,8, о.е.:

Х_ТС7,8= ,                                                (5.10)

где

U К.С=0,5(U К.ВН+ U К.СН-U К.ВС),                                         (5.11)

U_К.С=0,5(11+28-45)=-30,

Х_ТС7,8 =0.

Сопротивление трансформаторов с.н. определяется по формуле (5.7):

Х_Т10= Х_Т11= Х_Т14=  =9,187.

Сопротивление пускорезервного трансформатора с.н. Х_Т15, о.е., по цепи ВН-НН₁ определяется по формуле:

Х_Т15= Х_Т15.В+ Х_Т15.Н,                                                     (5.12)

где

Х_ТВ.15 =0,125                                                 (5.13)

Х_ТН.15 =1,75                                                  (5.14)

Х_Т15.В=0,125 =0,735,

Х_Т15.Н=1,75 =10,29,

Х_Т15=0,735+10,29=11,025.

Сопротивление системы Х_С, о.е.,

Х_С= Х_С.НОМ Ч,                                                       (5.15)

 

где Х_С.НОМ – номинальное реактивное сопротивление системы, отнесенное к мощности системы;

Х_С = 1,2Ч = 1,2.

ЭДС системы:

Е_с = 1.

ЭДС генератора Е_Г, о.е.:

Е_Г=                                        (5.16)

где I0=1;U0=1- предполагается, что генераторы до к.з работали в номинальном режиме,  

Е_Г1,2,3,4,5= = 1,127.

Схема замещения приведена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 -Схема замещения

Результаты расчета токов короткого замыкания, проведенного с помощью программы TKZ-3, в относительных единицах приведены в  приложении А.

5.3 Определение ударных токов, периодических и апериодических составляющих токов КЗ

5.3.1 КЗ в точке К2

Ударные токи i_уд , кА, рассчитываются по формуле:

i_уд =                                                  (5.17)

где К_УД – ударный коэффициент, определяемый по /8/;

I_Б – базисный ток, кА.

Ударный ток от системы при К_УД=1,717 составит:

i_уд.с =

 

Ударный ток от генератора Г2-Г4  при К_УД=1,965 составит:

i_уд.Г2-Г4 =

Ударный ток от генератора Г5 при К_УД=1,717 составит:

i_удГ5 =

Суммарный ударный ток к.з.:

 i_уд.с + i_уд.Г2-Г4 + i_удГ5 ,                                               (5.18)

 кА.

Токи КЗ для любого момента времени переходного процесса I_пτ, кА,

I_пτ = I_П0Ч,                                                                (5.19)

где =  -определяется по типовым кривым определения затухания   периодической составляющей тока короткого замыкания.

Для системы точка к.з. является удаленной, поэтому:

I_П0τ= I_П0С,                                                                (5.20)

I_пτ = I_П0С =2∙0,493∙3,514=3,47 кА.

Периодическая составляющая тока к.з. от генераторов Г2-Г4:

I_П0.Г2-Г4 =3∙0,477∙3,514=5,03 кА.

Номинальный ток генератора, приведенный к напряжению 220 кВ, , кА, определяется по формуле:

,                                            (5.21)

.

Определяется отношение  :

>2.

Точка к.з. не удаленная, поэтому определяется γ:

= 0,92,

I_пτ.Г2-Г4 = 0,92×5,03=4,63 кА.

Периодическая составляющая тока к.з. от генератора Г5:

I_П0.Г5 =2∙0,182∙3,514=1,28 кА.

Определяется отношение  :

>2.

Точка к.з. не удаленная, поэтому определяется γ:

= 0,95,

I_пτ.Г5 = 0,95×1,28=1,22 кА.

Суммарное значение периодической составляющей тока к.з. , кА:

 I_пτс+ I_пτГ2-Г4+ I_пτГ5,                                                      (5.22)

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания:

i _aτ =                                                    (5.23)

Апериодическая составляющая тока к.з. от системы при Т_ас=0,03 с /8/ составит:

i _aτ.с= =1,09 кА.

Апериодическая составляющая тока к.з. от генератора Г2-Г4  при Т_ас=0,26 с /8/ составит:

i _aτ.Г2-Г4= =5,98 кА.

Апериодическая составляющая тока к.з. от генератора  Г5 при Т_ас=0,03 с /8/ составит:

i _aτ.Г5= =0,4 кА.

Суммарное значение , кА, апериодической составляющей тока к.з.:

 i _aτ.с+ i _aτ.Г2-Г4+ i_aτ.Г5,                                             (5.24)

1,09+5,98+0,4=7,47 кА.

5.3.2 КЗ в точке  К4

Периодическая составляющая тока кз , кА, от двигателей определяется:

                                                      (5.25)    где

 ∑ Р_ном=S_ном ,                                                       (5.26)

 

Токи КЗ для любого момента времени переходного процесса , кА:

,                                                       (5.27)

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания , кА:

                                                    (5.28)

Ударный ток , кА, рассчитывается по формуле :

 ,                                                        (5.29)

5.4 Расчет тепловых импульсов

Расчет тепловых импульсов В_к, кА²Чс, при удаленных к.з (шины повышенного напряжения)производится по следующей формуле:

                         В_к= I²_по(t_отк+Т_а),                                                   (5.30)

где Т_а -  принимается по /8/, с.

Для короткого замыкания в точке К2:

I_по= 2,781∙3,514=9,77 кА,

В_к=9,77²Ч(0,155+0,115)=25,77 кА²Чс.

Для короткого замыкания в точке К4:

,            (5.31)

где Т_а.сх, с, рассчитывается по формуле:

                                        (5.32)

Результаты расчетов периодических и апериодических составляющих токов КЗ, ударных токов и тепловых импульсов сведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1-Результаты расчета токов КЗ

Точка КЗ	UБ	IБ	Источник	IП0	kуд	iуд	tвыкл	IПt	iаt	BК
-	кВ	кА	-	кА	-	кА	с	кА	кА	кА2с
К1	515	1,569	С	1,08	1,85	2,82	0,035	1,08	0,85	4,21
			Г1	0,76	1,965	2,12	0,035	0,69	0,94
			Г2-Г5	2,22	1,85	5,81	0,035	2,09	1,75
			S	4,06	-	10,75	-	3,85	3,55
К2	230	3,514	С	3,47	1,717	8,41	0,045	3,47	1,09	25,77
			Г2-Г4	5,03	1,965	13,98	0,055	4,63	5,98
			Г5	1,28	1,717	3,11	0,045	1,22	0,4
			S	9,77	-	25,49	-	9,31	7,47
			С	6,21	1,608	14,13	0,045	6,21	0,93
К3	115	7,029	Г5	3,44	1,965	9,55	0,045	3,09	4,09	25,14
			S	9,65	-	23,68		9,31	5,02
			С	14,76	1,60	33,39	0,055	14,76	3,34
К4	6,3	128,3	Д	10,16	1,65	23,71	0,055	4,63	3,63	80,37
			S	24,92	-	57,09		19,39	6,97
			С	14,37	1,60	32,52	0,055	14,37	3,25
К5	6,3	128,3	Д	10,16	1,65	23,71	0,055	4,63	3,63	78,15
			S	24,53	-	56,22		19,00	6,88
			С	14,24	1,60	32,22	0,055	14,24	3,22
К6	6,3	128,3	Д	10,16	1,65	23,71	0,055	4,63	3,63	77,20
			S	24,40	-	55,93		18,87	6,85
			С	12,19	1,60	27,58	0,055	12,19	2,76
К7	6,3	128,3	Д	7,94	1,65	18,53	0,055	3,62	2,84	52,97
			S	20,13	-	46,11		15,81	5,60

5.5 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

5.5.1 Определение расчетных условий для выбора аппаратов и  проводников по     продолжительным режимам работы

Определяются нормальные токи и токи наиболее тяжелых режимов для всех присоединений, в которых выбираются проводники и аппараты.

Ток нормального режима генератора I_норм, кА, составит:

     I_норм=I_ном=,                                             (5.33)

  I_норм= = 6,03 кА.

Максимальный ток I_max, кА, составит:

                        I_max= ,                                           (5.34)

где 0,95 – условие, при котором наибольший  ток послеаварийного режима определяется при    условии работы генератора при уменьшении напряжения на 5%;

      I_max= =6,347 кА.

Ток нормального режима I_норм.в, кА, для блочного трансформатора Т1 составит:

I_норм.в = I_норм.г К_т,                                                    (5.35)

I_норм.в =  6,03 Ч=  0,207 кА.

Максимальный ток I_мах.в кА,  для блочного трансформатора Т1 составит: