Приложение 1

Составление схемы замещения

Схема замещения – это однолинейная схема, в которой все элементы (трансформаторы, линии) представлены в виде индуктивных сопротивлений (Х), а система и генераторы в виде индуктивных сопротивлений и Э.Д.С (Е).

Составляем схему замещения электрической системы и определяем ее параметры.

Рис. П.1.1. Схема замещения

За базисное напряжение принимаем напряжение каждой ступени, в которой находится рассматриваемая точка КЗ.

За базисную мощность принимаем:

S_баз = 200 МВ×А

Определяем сопротивления элементов схемы замещения в относительных единицах:

Для синхронных генераторов:

,

где      x^”_d – относительное сверхпереходное индуктивное сопротивление машины;

S_ном – номинальная мощность генератора (МВ×А).

Для трансформаторов:

РУ ВН:

ТСН:

=2,54

Для линий электропередачи:

=0,078

где:  – длина линии, км;

n – количество линий;

х_уд- средние значения удельных сопротивлений в зависимости от номинального напряжения и конструкции линии (Ом/км).

Так как в РУ местной нагрузки предполагается установка линейного реактора для ограничения токов к.з., который выбирается по току I_р=0,6¸0,7×I_нг и наибольшему сопротивлению.

I_р=0,7×4,33=3,03 кА

Предварительно принимаем к установке реактор РБДГ 10-4000-0,18У3 с х_р=0,18 Ом.

Для одинарных реакторов:

0,327;

где х_p – индуктивное сопротивление реактора (Ом).

ЭДС генераторов:

Е_Г =

где        I₀ = I_Н = 4,33 кА - номинальный ток ТГ;

U₀ = 10,5 кВ – номинальное напряжение ТГ.

Е_Г1 = Е_Г2 = Е_Г3 = = 11,09 кВ;

Е_*г = Е_г/U_{баз г} = 11,09/10,5 = 1,056

Система:

Принимаем Е_*С=1.

Короткое замыкание на шинах 110 кВ

Рис. П.1.2. Эквивалентная схема замещения электрической системы

Базисный ток:

 кА

Х₁=0,006

Х₂=0,078

Х₃=Х₅=Х₇=0,267

Х₄=Х₆=Х₈=0,389

Е₁=1

Е₂=Е₃=Е₄=1,056

Путём сворачивания приводим схему к результирующему сопротивлению

Рис. П.1.3.

Х₉=Х₁+Х₂=0,084

Х₁₀=Х₁₁=Х₁₂=Х₃+Х₄=0,656

Х₁₃=0,219

Е₂=1,056

Периодическая составляющая тока в начальный момент времени:

от системы:

от генераторов:

Аналогично для всех точек КЗ, указанных на схеме, показанным выше способом находим необходимые в расчетах величины токов КЗ. При этом для точки к4 учитываем подпитку от двигателей собственных нужд.

Результаты расчётов приведены в таблице П.1.1.

Таблица П.1.1.

Результаты расчёта токов КЗ

Точка КЗ Параметры	К1	К2	К3	К4
С	G1,2,3	C+G2,3	G1	C+G1,2,3	C+G1,2,3	Дсн
Uср , кВ	115	115	10,5	10,5	10,5	6,3	6,3
Е’’	1	1,06	1,01	1,06	1,03	1,03	-
Хрез*	0,08	0,22	0,33	0,39	0,51	2,72	-
Iб , кА	1	1	11	11	11	18,33	-
Iпо=, кА	11,95	4,84	33,29	29,85	22,38	6,95	3,79
Мощность ист-ка S, МВ×А	10000	236,25	10157,5	78,75	10236,75	10236,75	-
I'ном=, кА	50,2	1,19	558,52	4,33	562,88	938,08	-
Iпо/I'ном	0,24	4,08	0,06	6,89	0,04	0,01	-
t=tрз+tсв, с	0,06	0,12	0,08	0,08
Iпt/Iпо	1	0,91	1	0,77	1	1	-
Iпt=, кА	11,95	4,41	33,29	22,99	22,38	6,95	1,21
Iпtå, кА	16,36	56,27	22,38	8,16
Та, сек	0,02	0,25	0,23	0,03	0,04
Ку	1,61	1,96	1,96	1,72	1,65
iу=, кА	27,16	11	92,31	82,78	61,97	16,88	8,84
	0,05	0,62	0,71	0,07	-
iаt=, кА	0,84	0,34	29,13	26,12	22,36	0,68	0,73
Вк, кА2×с	25,72	4,22	520,8	418,88	205,44	10,16	3,16

Приложение 2

Грозозащита оборудования ОРУ 110 кВ 

Защита оборудования от перенапряжений при прямых ударах молнии осуществляется установкой на ОРУ стержневых молниеотводов.

  Целью данного расчета является определение радиуса защиты молниеотводов и их количество.

Ожидаемое количество поражений молнией в год:

,

где:

S = 56 м – ширина ОРУ

L = 81 м – длина ОРУ

h_x = 7,5 м – наибольшая высота защищаемых сооружений

n =0,067×24=1,6 – среднегодовое число ударов молнии на 1 кв.км земной поверхности в месте нахождения зданий и сооружений (0,067 – среднее число ударов молнии в 1км² поверхности земли за грозовой час; 24 – число грозовых часов в году).

=0,023 < 1 – следовательно, данная зона защиты относится к типу Б.

Определяем радиус защиты одного молниеотвода:

R_x=0,75×H=0,75×19=14,25 м;

где Н=Н_x+Н_а=11+8=19 м.

Н_х – высота линейного портала;

Н_а – высота активной части молниеотвода.

Определяем верхнюю границу зоны защиты:

Н₀=0,2×Н=0,2×19=3,8 м.

Находим ширину зоны защиты по земле:

R_з=1,5×Н=1,5×19=28,5 м.

Рис. П.2.1 . Параметры молниеотводов и их расположение на ОРУ.

Рис. П.2.2. Сечение зоны защиты стержневого молниеотвода.

Приложение 3

Расчет защитного заземления ОРУ 110 кВ

Расчет производится по допустимому напряжению прикосновения, согласно [4].

Заземление выполняется в виде сетки уложенной в земле, с вертикальными электродами в неоднородной среде. Для расчета принят верхний слой – суглинок.

За расчетную длительность воздействия  t_в принято:

t_в=t_рз + t_отк.в < 0,1 с;   наибольшее  допустимое  напряжение   прикосновения = 500 В.

 Число ячеек: 10.

 Длина ОРУ: 81 м

 Ширина ОРУ: 56 м

81-8-8-10-10-10-12-15-8=0

Количество продольных полос: 17

Количество поперечных полос: 16

4	4	5	5	5	6	7,5	8	7,5	6	5	5	5	4	4

                                    

Рис. 2.7. Эскиз  заземляющего устройства на ОРУ 110 кВ.

Длина горизонтальных заземлителей: L_г = 81×17+56×16 = 2273 м.

Коэффициент:

=0,82.

Принимаем по [4]:

Длина вертикальных заземлителей: l_в= 5 м.

Расстояние между заземлителями: а = 5 м.

r₁/r₂ = 1 [4].

М = 0,5   [4].

Площадь:

S=81×56=4536 м²; =67,35.

Коэффициент прикосновения: 

=0,084.

Напряжение на заземлителе:

=5952,381 В.

Ток, стекающий с заземлителя:

I_з=0,4×1,5×I⁽³⁾_по=0,4×1,5×16790=10074 А

Сопротивление заземляющего устройства:

=0,59 Ом.

Число ячеек по стороне квадрата:

=15,87; принимаем m = 16.

Длина полос в расчетной модели:

=2289,9 м

Длина сторон ячейки:

=4,21 м

Число вертикальных заземлителей по периметру контура при а/l_в=1:

=53,88 принимаем 54

Общая длина вертикальных заземлителей:

L_в=l_в×n_в=5×54=270 м.

Относительная глубина:

=0,18 > 0,1 тогда

А==0,34

Если r_э/r₂=1, то r_э=r₂=150 Ом×м

Общее сопротивление общего заземлителя:

=0,747 Ом

Напряжение прикосновения:

U_пр=к_п×I_з×R_з=0,084×10074×0,747=630,429 В;

Для снижения напряжения прикосновения используем естественные заземлители (трос – опоры линий), общим сопротивлением 2 Ом, тогда общее сопротивление заземляющего устройства:

=0,544 Ом;

тогда напряжение прикосновения:

U_пр=к_п×I_з×R_з=0,084×10074×0,544=459,108 В;

Что меньше допустимого.