Расчёт заземления трансформаторной подстанции

3. Расчёт заземления трансформаторной подстанции

3.1. Определение уровней токов замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кВ Новобелицкого района г. Гомеля при заземлении её нейтрали.

При заземлении нейтрали распределительных кабельных сетей следует стремиться к получению оптимальных токов короткого замыкания на землю. С одной стороны на каждой распределительной линии они должны превышать максимально возможное значение фазного нагрузочного тока  I_нагр.max  не менее чем в 1,4 раза, а с другой стороны их кратковременное протекание не должно отрицательно влиять на срок службы и уровень повреждаемости кабельных линий.

Таким образом, при низшем напряжении шин центра питания, равном 10 кВ, сопротивление цепи тока однофазного замыкания на землю на шинах центров питания Z_и  согласно формуле (2.4) должно составлять

Ом

Величина этого сопротивления зависит в основном от:

-  индуктивного сопротивления заземляемых трансформаторов  (Х_т) и (если обмотки низшего напряжения не соединены в “треугольник”) сопротивления системы электроснабжения (Х_с );

-  активных (R_н) и индуктивных (Х_н) сопротивлений в нейтралях заземляемых трансформаторов (в расчётах, как известно, они учитываются тройной величиной);

-  емкостной проводимости подключённых к каждой секции шин центров питания кабельных линий.

Вышеизложенное позволяет указать, что при заземлении кабельных секций следует стремиться, что бы сопротивление центра питания имело в основном активный характер, для чего значение R_н нужно принимать максимально возможным. В нашем случае это 7 Ом, так как (3×7<22,6). Тогда реактивное сопротивление искусственной нейтральной точки согласно формуле (2.5) равно

 Ом

Требуемую мощность аппарата искусственной нейтральной точки, обеспечивающую, как было сказано выше, её реактивное сопротивление Х_т не более 8,6 Ом определим по формуле (2.6)

 кВ×А

Таким образом, через активное сопротивление 7 Ом нам необходимо заземлить искусственную нейтральную точку мощностью 630 кВ×А

При заземлении нейтралей силовых трансформаторов центров питания через токоограничивающее сопротивление с активной составляющей 7 Ом требуемая величина реактивного сопротивления 8,6 Ом частично обеспечивается за счёт реактивных сопротивлений самих силовых трансформаторов и системы электроснабжения 110 кВ.

Так, в [12] приведены уровни токов короткого замыкания на стороне     110 кВ перед силовыми трансформаторами центров питания г. Гомеля (I_кз110), что позволяет нам определить приведенное к стороне 10 кВ сопротивление (Х_с) для каждой из шин 10 кВ подстанций “Новобелица” и “Южная” по формуле

 Ом                                       (3.1)

Результаты расчёта по формуле (3.1) приведены в табл. 3.1.

Сопротивления прямой последовательности силовых трансформаторов Х_т, равные сопротивлениям их обратной последовательности Х_т, приведены в [15].

Сопротивления нулевой последовательности понижающих силовых трансформаторов Х_то 110/10 кВ со схемой соединения обмоток “звезда с нулём /звезда с нулём” с достаточной степенью точности могут быть определены только после их изготовления путём проведения соответствующих измерений, так как Х_то существенно зависит от ряда конструктивных и технологических особенностей при изготовлении указанных трансформаторов [1]. На данном этапе важно отметить, что на каждой из секции шин центров питания должно выполняться условие (при напряжении на них 10,5 кВ)

Или

                                (3.2)

Таким образом, определив после изготовления силовых трансформаторов величины их Х_то, можно будет обеспечить требуемую величину суммарной индуктивности за счёт установки в их нейтрали последовательно с активным сопротивлением соответствующего реактивного сопротивления, что бы выполнялось равенство (3.2).

Результаты расчёта реактивных сопротивлений в цепи тока замыкания на землю при заземлении нейтралей питающих трансформаторов через токоограничивающее сопротивление для секций шин 10 кВ центров питания Новобелицкого района сведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Индуктивные сопротивления в цепи тока замыкания на землю на шинах подстанций

Сопротивления прямой последовательности питающих и распределительных линий Новобелицкого района г. Гомеля определены на основании представленных Гомельским РЭС данных (их сечения, конструктивному исполнению и длине) и приведены в табл. 3.2.

Представленные исходные данные по трансформаторным подстанциям приведены в табл. 3.3. Там же для каждой распределительной линии приведены суммарная мощность потребительских трансформаторов (S_тс) и величина максимально возможного значения фазного нагрузочного тока I_нагр.max которая определяется по формуле

                                        (3.3)

Полученные расчётным путём сопротивления в цепи тока замыкания на землю в концах распределительных линий Новобелицкого района г. Гомеля (Z_c) и величины токов замыкания на землю на них  при сопротивлении в цепи тока однофазного замыкания на находящийся под напряжением 10,5 кВ шинах центров питания равном (21+j×8,6) Ом сведены в табл. 3.4. Расчёт проводился по общепринятой методике [14], с учётом рекомендации [1]. При определении полного сопротивления было принято [1,14], что сопротивление нулевой последовательности превышает сопротивление прямой последовательности на кабельных линиях активное в 10 раз, реактивное в 4 раза, на воздушных линиях активное в        1,1 раз, реактивное в 3,5 раза. Сопротивления обратной и прямой последовательностей линий напряжением 10 кВ одинаковы.