Разработка предложений по реконструкции подстанции «Глушковичи»

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать   электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трехфазные, двухфазные, однофазные и двойные замыкания на землю. Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ.

Расчет токов КЗ с учетом действительных характеристик и действительных режимов работы всех элементов системы электроснабжения сложен. Поэтому для решения большинства практических задач вводят допущения, которые не дают существенных погрешностей:

- не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему;

- трехфазная сеть принимается симметричной;

- не учитываются токи нагрузки;

- не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;

- не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

- не учитываются токи намагничивания трансформаторов.

Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на ток КЗ. Здесь же указывают точки, в которых необходимо определить ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

За базисную мощность принимаем мощность равную  S_б = 100 МВА;

За базисное напряжение принимаем напряжения равные средним  номинальным напряжениям сети, которые равны 37,5 кВ и 11 кВ: U_б1 = 37,5 кВ, U _б2 = 11 кВ. Принятые базисные напряжения вытекают  из точек к.з., которые намечаются в расчетной схеме, т.е.  К1 – на шинах высокого напряжения подстанции, K2  – на шинах низкого напряжения.

2.1.2 Расчет токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах

Расчет токов короткого замыкания на стороне 35 кВ в максимальном и минимальном режимах

Базисные токи определяются по формуле:

, кА                                           (2.1)

где   S_б – базисная мощность, МВА;

U_б – базисное напряжение, кВ.

 кА;

 кА;

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление трансформатора определяем по выражению:

                                                 (2.3)

где Uк – напряжение короткого замыкания,  %;

S_н – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Для двухобмоточного трансформатора  сопротивления обмоток будет равно:

 о.е.

Сопротивления линии определяем по выражению:

                                        (2.4)

                                          (2.5)

Определим сопротивления линии:

 о.е.

 о.е.

Xmax35кВ=2,181 о.е.  Rmax35кВ=0.351 о.е.

 о.е.

  о.е.

 о.е.

Определим ток трехфазного короткого замыкания по выражению:

, кА

 кА

Ударный ток рассчитаем по формуле:

                         (2.6)

где - ударный коэффициент [2]

 - расчетный ток трехфазного короткого замыкания

кА

При включённом  секционном выключателе:

 кА

 кА

Xmin35кВ=2,261 о.е.   Rmin35кВ=0,403 о.е.

 о.е.

  о.е.

 о.е.

 кА

 кА

При включённом  секционном выключателе:

 кА

 кА

Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ в максимальном и минимальном режимах

Xmax10кВ=2,666 о.е.  Rmax10кВ=1,105 о.е.

 о.е.

 о.е.

 о.е.

 кА

 кА

При включённом  секционном выключателе:

 кА

 кА

Xmin10кВ=2,739 о.е.   Rmin10кВ=1,157 о.е.

 о.е.

  о.е.

 о.е.

 кА

 кА

При включённом  секционном выключателе:

 кА

 кА

Расчет токов короткого замыкания отходящих линий 10 кВ в максимальном и минимальном режимах

Для примера рассчитаем линию ВЛ-10 №2735

 о.е.

 о.е.

Xmax=5,314 о.е.  Rmax=1,105 о.е.

 о.е.

 о.е.

 о.е.

 кА

 кА

Xmin=5,387 о.е.   Rmin=1,157 о.е.

 о.е.

  о.е.

 о.е.

 кА

 кА

Для остальных отходящих линий расчёт токов короткого замыкания производим аналогичным образом. Результаты значений токов короткого замыкания  отходящих линий ВЛ-10 заносим в табл.2.

Таблица 2. Значения токов короткого замыкания отходящих линий ВЛ-10

№ линии	Ikmax, kA	Ikmin, kA
2735	0,89	0,877
2731	0,641	0,628
2732	0,492	0,485
2733	0,785	0,774
2730	0,683	0,678
2736	0,785	0,774

2.2 Мероприятия по замене электрического оборудования и аппаратов подстанции «Глушковичи»

2.2.1  Замена силовых трансформаторов

Выбор количества трансформаторов (автотрансформаторов) зависит от требований к надежности электроснабжения питающихся от подстанций потребителей и является, таким образом, технико-экономической задачей.

В практике проектирования на подстанциях всех категорий предусматривается, как правило, установка двух трансформаторов (автотрансформаторов). Мощность трансформаторов выбирается по нагрузке 5-го года эксплуатации подстанции, считая с года ввода трансформатора.

Исходя из допустимой перегрузки на время максимума нагрузки на 40%, мощность каждого из двух трансформаторов выбирается равной 0,65 — 0,7 максимальной нагрузки подстанции для обеспечения питания всех потребителей при аварийном выходе одного трансформатора. Это значение должно уточняться при наличии резервирования по сети вторичного напряжения, особенно при выборе автотрансформаторов с СН 110 — 220 кВ, питающих разветвленную сеть 110 — 220 кВ.

Применение однотрансформаторных подстанций допускается: в качестве первого этапа сооружения двухтрансформаторной подстанции при постепенном росте нагрузки (когда достижение полной нагрузки подстанции произойдет не раньше, чем через 3 года после ввода первого трансформатора). При этом на период работы одного трансформатора должно быть обеспечено резервирование электроснабжения потребителей по сетям вторичного напряжения.

При существующей шкале номинальных мощностей трансформаторов можно заметно снизить необходимую суммарную мощность на подстанции при увеличении количества трансформаторов свыше двух. Однако, несмотря на это, капитальные затраты и эксплуатационные расходы в целом по подстанции получаются, как правило, большими вследствие роста удельных затрат на 1 кВ×А с уменьшением единичной мощности трансформатора.

С учетом изложенного установка на подстанциях более двух трансфор