2.5 Розрахунок струмів короткого замикання на високій трансформатора стороні 10,5 кВ

При проектуванні СЕС враховується не лише нормальні, тривалі режими роботи, але і їх аварійні режими.

Одним з аварійних режимів є коротке замикання. Розрахунок струмів короткого замикання в системі електропостачання промислових підприємств виробляється спрощеним способом з рядом допущень.

Вважають, що трифазна система є симетричною, тобто індуктивні опори в процесі якого замикання не змінюються. Напругу на шинах джерела приймають незмінним, оскільки точки короткого замикання віддалені від джерела.

2.5.1 Складаємо схему електропостачання системи(рис. 1)

Рисунок 1 - Схема електропостачання системи.

Для розрахунку струмів короткого замикання на схемах електропостачання проставляють всі параметри ( дані електросистеми, довжина живлячих ліній перетину кабелів, дані трансформатора).

Для розрахунку кожної точки короткого замикання складається схема заміщення, які потім перетворюємо і приводимо до одного еквівалентного опору.

2.5.2 Складаємо схему заміщення струмів короткого замикання в точці К₁(рис 2)

2.5.3 Визначаємо опір системи для струмів короткого замикання в точці К₁:

,

де – реактивний опір системи для струмів короткого замикання в точці,

К₁ Ом;

– напруга високої сторони трансформатора, кВ;

– потужність відключення трансформатора, .

2.5.4 Визначаємо активний опір кабельної лінії :

,

де - активний опір кабельної лінії, Ом;

- довжина лінії живлення, ;

- перетин кабельної лінії живлення, ;

- питома провідність: мідь – 54 м/Ом∙мм², алюміній – 32 м/Ом∙мм² (в нашому випадку ми використовуємо провідність міді).

2.5.5 Визначаємо реактивний опір кабельної лінії:

,

де - реактивний опір кабельної лінії, Ом;

- реактивний опір 1 км кабельної лінії, Ом/км;

по землі 0,08 Ом/км; по повітрі 0,4 Ом/км.

2.5.6 Визначаємо повний опір схеми заміщення для точки К₁:

,

де – повний опір схеми заміщення в точці, Ом.

2.5.7 Визначаємо сталий струм короткого замикання для К₁:

,

де - сталий струм короткого замикання для К₁, кА.

2.5.8 Визначаємо ударний струм короткого замикання:

,

де – ударний струм короткого замикання в точці К₁, кА;

– ударний коефіцієнт який знаходиться по графіку[1]с.228 мал. 6.2:

,

де – сумарний реактивний опір схеми заміщення в точці К₁, Ом.

,

2.5.9 Визначаємо потужність короткого замикання для точки К₂:

,

де – потужність короткого замикання для точки К₁, МВА.

Рисунок 2 – Схема заміщення струмів короткого замикання в точці К₁.

2.6 Розрахунок і вибір високовольтного обладнання і перевірки його дію струмів короткого замикання

Вибір високовольтного обладнання виконується по номінальному струму, номінальній напрузі вимикаючи здатності, конструктивному виконанню і місцю установки.

Перевіряється на стійкість струмів короткого замикання, динамічну і термічну стійкість. Вибір високовольтного обладнання відбувається шляхом порівняння каталожних і розрахункових даних.

2.6.1 Вибір і перевірка високовольтного автоматичного вимикача.

На ГПП використовують мало об’ємні масляні, повітряні і вакуумні вимикачі. Високовольтні вимикачі вибирають по номінальному струму, номінальній напрузі, вимикаючій здатності, конструктивному виконанню і місцю установки, на основі порівняння довідникових даних з відповідними розрахунковими, вибираємо автоматичних вимикачів, для чого складаємо порівняльну таблицю.

Таблиця 4 - Порівняльні дані високовольтного автоматичного вимикача.

Параметри	Розрахункові дані			Каталожні дані
	Позначення	Одиниці вимірювання	Величина	Позначення	Одиниці вимірювання	Величина
Номінальна напруга	Uн.1	кВ	10,5	Uн.а.	кВ	12
Розрахунковий струм	Іроз.=Ін.1	кА	34,68	Ін.а	А	630
Номінальний струм відключення	Ік.з.1	кА	8,54	Ін.в	кА	20
Потужність відключення	Sк.з.1	МВА	155,13	Sн.в.	МВА	415
Струм електродинамічної стійкості	іу.1	кА	12,077	Ід.с.	кА	52
Струм термічної стійкості	Іт.с.	кА	4,7	Ін.1 c/t	кА/с	20/3

2.6.1.1 Визначаємо розрахунковий струм:

, (61)

де = 630 кВА ( з розрахунку і вибору кількості і потужності трансформаторів на підстанції);

напруга установки, кВ ( з розрахунку і вибору високовольтної лінії живлення і величина напруги)

2.6.1.2 Визначаємо струм термічної стійкості:

, (62)

де =8,54 кА ( з розрахунку струмів короткого замикання на високій і низькій стороні трансформатора);

t – час дії термічного струму [6] с. 186, t=3 c.;

– проведений час дії струмів короткого замикання:

, (63)

де - власний час відключення вимикача, с.;

– час спрацьовування релейного захисту ( з умови курсового проекту),

2.6.1.3 З огляду на каталожні дані визначаємо потужності відключення автомата:

, (64)

де – номінальна напруга автомата [6] с. 186, ;

– номінальний струм відключення [6] с. 186,

У результаті порівняння каталожних і розрахункових даних вибираємо високовольтний вимикач току VMIS-10.

2.6.2 Вибір і перевірка трансформаторів струму:

Вибирають трансформатор струму по номінальному струму і напрузі, по навантаженню на первинній і вторинній обмотках, класу точності і припустимій похибці. Перевіряються на термічну і динамічну стійкість до струмів короткого замикання, на 10% похибку в мережах захисту

Навантаження вторинного кола для забезпечення роботи трансформатору струму потрібного класу точності, повинно бути

2.6.2.1 Визначаємо сумарну розрахункову потужність на вторинній обмотці трансформатора струму:

, (65)

де – сумарна розрахункова потужність на вторинній обмотці трансформатора струму, ВА;

– номінальний струм на вторинній обмотці трансформатора,

– питома провідність матеріалу, для міді м/Ом∙мм²;

– перетин дроту, який з’єднує прилади між собою, мм²;

– довжина дротів, які з’єднують між собою приладів, ;

– перехідний контактний опір, ;

– сумарна потужність приладів ввімкнених до вторинної обмотки трансформатора:

Таблиця 5 – Потужність вимірювальних приладів

Найменування	Фаза А	Фаза В	Фаза С
	ВА	ВА	ВА
Амперметр	0,25	0,25	0,25
Струмова обмотка лічильника	2,5	-	2,5
Струмове реле	3	-	3

Таблиця – 6 Дані трансформатора струму

Параметри	Розрахункові дані			Каталожні дані
	Позначення	Одиниці вимірювання	Величина	Позначення	Одиниці вимірювання	Величина
Номінальна напруга	Uн.1	кВ	10,5	Uн.т	кВ	12
Первинний струм	Ін.1	А	34,68	Ін.т	А	200
Потужність	S2роз.	ВА	15,45	S2ном.	ВА	25
Струм ударний	іу.1	кА	12,077	Ід.с.	кА	28,76
Струм термічної стійкості	Іт.с.р.	к	66,27	Іт.с.∙𝜏	к	192

2.6.2.2 Визначаємо сумарну номінальну потужність на вторинній обмотці трансформатора струму:

, (66)

де – номінальна потужність на вторинній обмотці трансформатору струму, ВА;

– номінальний опір вторинної обмотки трансформатора, Ом;

2.6.2.3 Визначаємо струм термічної стійкості трансформатору струму:

, (67)

де – граничний струм термічної стійкості [6] с. 254, ;

– кратність термічного струму [6] с. 254, ;

– струм первинної обмотки трансформатору [6] с. 254, мА.

2.6.2.4 Визначаємо розрахунковий струм термічної стійкості:

, (68)

де – струм термічної стійкості роз’єднувача.

2.6.2.5 Визначаємо струм динамічної стійкості:

, (69)

де – табличне значення струму електродинамічної стійкості [6] с. 254, ;

На основі каталожних даних вибираємо трансформатор струму типу ТПОЛ-10.

2.6.3 Вибір трансформатора напруги:

Трансформатор напруги вибираємо по параметрам: класу точності і навантаження, яке визначається потужністю, що споживається котушками електровимірювальних приладів приєднуваних до даного трансформатора, а також на можливість контролю ізоляції в мережах з ізольованою нейтраллю. Трансформатори напруги не перевіряються на електродинамічну і термічну стійкість.

До вторинної обмотки трансформатора напруги підключаються наступні прилади:

Таблиця 7 – Потужність вимірювальних приладів

Найменування	Фаза А	Фаза В	Фаза С
	ВА	ВА	ВА
Вольтметр	2,6	2,6	2,6
Обмотки напруги лічильника електричної енергії	1,5	-	1,5
Реле напруги	15	-	15

2.6.3.1 Визначаємо потужність приладів:

2.6.3.2 Визначаємо сумарну розрахункову потужність:

, (70)

Відповідно до умови каталожних даних вибираємо трансформатор напруги типу НОЛ-08-10-УТ2.