Сопротивление линии электропередач

Расчетная схема

Расчетная схема – это упрощенная однолинейная схема электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ.

На расчетной схеме указываются номинальные параметры элементов – напряжение, мощности, длину воздушных и кабельных линий.

НАПРИМЕР:

По расчетной схеме составляется схема замещения.

(Схема замещения – это электрическая схема, соответствующая по исходным данным расчетной схеме, но все магнитные связи заменены электрическими.

Каждому сопротивлению присваивается свой порядковый номер, который сохраняется за ним до конца расчетов.)

Пример схемы замещения для приведенной выше расчетной схемы.

Для выбора токоведущих частей и аппаратов в заданной цепи намечаем расчетные точки КЗ. (Открыть учебник Рожковой на стр. 206 – 209, найти расчетные точки КЗ для своей цепи и наметить эти точки на расчетной схеме)

Для выбранной точки КЗ составляется эквивалентная схема замещения, на которой указываются только те элементы, которые обтекаются токами КЗ.

Выражаем сопротивления схемы замещения в относительных единицах при принятых базисных единицах.

За базисную мощность принимается мощность S_б = 1000 МВА

За базисное напряжение принимается среднее напряжение той ступени, где находится ваша точка КЗ.

(Напряжения приняты по шкале средних номинальных напряжений сетей U_СР.НОМ, кВ: 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515.)

Значения сопротивлений находятся по формулам табл.3.5. стр. 131.

Сопротивления генераторов:

(Здесь X_d – это сверхпереходное сопротивление генератора берется из таблицы номинальных параметров выбранных вами генераторов (стр.610)

Сопротивления трансформаторов:

(Здесь U_к % берется из таблицы номинальных параметров выбранных вами силовых трансформаторов (стр.613-621).

При наличии в схеме трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора в схеме замещения такой элемент вводится как трехлучевая звезда (стр. 129), сопротивления которой имеют расчетные выражения:

x _В% = 0,5(U_В-С%+U_В-Н%-U_С-Н%)

х _С% = 0,5(U_В-С%+U_С-Н%-U_В-Н%)

х _Н% = 0,5 (U_В-Н%+U_С-Н%-U_В-С%)

Сопротивление линии электропередач

(где x _уд – удельное сопротивление линии (таблица 3.3 стр.130)

L – длина линии (см. схему в задании).

U²_ср – среднее напряжение той ступени, куда включена линия (см. на свою схему и не путать с базисным напряжением!!!)

Сопротивление реактора (если он есть в схеме)

(где x_р – индуктивное сопротивление реактора (стр.622 в марке реактора последняя цифра, например 0,56)

.

U²_ср – среднее напряжение той ступени, куда включен реактор (см. на свою схему и не путать с базисным напряжением!!!)

Производится расчет токов КЗ для заданной цепи.

Пример 3.1. Определить составляющие тока трехфазного КЗ при КЗ в точке К-1 (на сборных шинах 220 кВ ТЭЦ) расчетной схемы, представленной на рисунке 3.5. Определить расчетные значения токов КЗ для выбора и проверки электрических аппаратов в цепях вводов 220 кВ блочных трансформаторов ТЗ, Т4.

На ОРУ-220 кВ ТЭЦ установлены маломасляные выключатели типа ВМТ-220Б-25, имеющие t _{с.в.откл} = 0,035 с.
Исходные данные приведены на расчетной схеме (рисунок 3.5).
Р е ш е н и е Расчеты произведем с применением системы относительных единиц.
1. Для расчета тока трехфазного КЗ на основании расчетной схемы составляется эквивалентная схема замещения прямой последователь­ности (рисунок 3.6 а). Каждому сопротивлению присваивается свой порядковый номер, который сохраняется за ним до окончания расчетов и указывается в числителе дроби около него (в знаменателе будет ука­зана величина этого сопротивления). Значения сверхпереходных ЭДС источников питания принимаем по таблице 3.4 уч. Рожковой стр.130.
- для систем C1, С2 E'' _*C = 1,0;
- для генераторов G3, G4 E'' _{* G3 (G4)} = 1,13, так как P _{ном G3 (G4)} > 100 МВт.
Нагрузка, подключенная к сборным шинам ГРУ-10,5 кВ ТЭЦ, учитывается уменьшением сверхпереходной ЭДС генераторов G1, G2 до величины Е "_*G1(G2) =1,0.

2. Произведем расчет сопротивлений схемы замещения в относи­тельных единицах, используя расчетные формулы, приведенные в таб­лице 3.4 [1]. За базовую мощность примем S_б = 1000 MB*A.

Полученные величины сопротивлений проставляются на схеме замещения (рисунок 3.6 а). Для упрощения обозначений сопротивлений далее индекс «*» опускаем.

3. Схема замещения упрощается относительно точки К-1 с учетом возможных путей протекания токов КЗ от источников питания к месту КЗ. При этом используются формулы таблицы 3.6 уч. Рожковой стр.132 для последова­тельного, параллельного соединения проводников, преобразования треугольника сопротивлений в звезду, а также применяется метод со­вмещения («перегиба»), когда точка КЗ делит схему на две симметрич­ные части (преобразование схемы на участке от генераторов G1, G2 до точки К-1).

Сначала произведем преобразование схемы на участке от систем С1 и С2 до сборных шин 230 кВ ТЭЦ. Параллельные сопротивления x ₄ и x ₅ заменяем одним сопротивлением

аналогично

Полученный треугольник сопротивлений x ₃, x ₁₇, x ₁₈ преобразуем в звезду x ₁₉, x ₂₀, x ₂₁ (рисунок 3.6 в):

Далее имеем: x ₂₂ = x ₁ + x ₁ = 0,93 + 0,34 = 1,27; x ₂₃ = x ₂ + x ₂₀= 0,96 + 0,28 = 1,24 (рисунок З.6 г).
Системы С1 и С2 как источники равноудаленные относительно точки К-1 (обе системы связаны с точкой К-1 воздушными линиями 220 кВ) можно объединить в один источник мощностью

S = S _номС1 + S _номС2= 2800 + 2900 = 5700 MB*A.

Определяем результирующее сопротивление до шин 220 кВ ТЭЦ от систем С1 и С2 (рисунок З.6 д):

Продолжим преобразование схемы замещения с учетом произве­денных выше упрощений.

Ветви генераторов G1 и G2 симметричны относительно точки К-1 (x ₈ = x ₉, x ₁₃ = x ₁₄).

Сопротивление реактора x ₁₂ находится между узлами равных потенциалов, следовательно, при КЗ в точке К-1 ток через x ₁₂ не протекает и его можно исключить из схемы замещения (рисунок З.6 е).
Ветви однотипных генераторов G1 и G2 относительно точки К-1 объединяются и их результирующее сопротивление составит:

Аналогично объединяем и ветви от однотипных генераторов G3, G4:

Итоговая схема замещения прямой последовательности для расче­та трехфазного КЗ в точке К-1 показана на рисунке З.6 ж.
4. Производится расчет токов трехфазного КЗ в точке К-1 в таблице 3.1.
5. Результаты расчетов токов трехфазного КЗ сводятся в таблицу 3.2. Здесь же определяются расчетные значения токов КЗ для выбора электрических аппаратов в заданных цепях, для чего необходимо обра­титься к рисунку 3.58 стр. 206 уч.Рожковой «Расчетные зоны по токам КЗ для станции типа ТЭЦ» и найти зону расположения заданных цепей.

Т а б л и ц а 3.1 Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-1

Точка КЗ	К-1
Базовая мощность S б, MB*A
Среднее напряжение U ср, кВ
Источники	С1+С2	G1+G2	G3+G4
Номинальная мощность источников S ном.ист, МВ*А	2800+2900=5700	2x78,75=157,5	2x188=376
Результирующее сопротивление x *рез, о.е.	x 24=0,78	x 25=2,2	x 26=0,84
Базовый ток
E ''* (таблица 3.4)	1,0	1,0	1,13
*
	0,01+0,035=0,045
(рисунок 3.26)	1,0	0,92	0,92
	3,22	0,92*1,14=1,05	0,92*,3,38=3,11
k уд (таблица 3.8)	1,717	1,9	1,965
T a, c (таблица 3.8)	0,03	0,1	0,26
i (3)уд= k уд I (3)п0,кА	*1,717*3,22=7,8	*1,9*1,14=3,05	*1,965*3,38=9,36
(рис.3.25)	e -0,045/0,03=0,22	e -0,045/0,1=0,64	e -0,045/0,26=0,84
	*3,22*0,22=1,0	*1,14*0,64=1,03	*3,38*0,84=4,0

П р и м е ч а н и е:
1. За базовое напряжение принято U _б= U _ср^К-1 - среднее напряжение ступени, где рассматривается КЗ.
2. Если получается отношение , то принимается , тогда .

Т а б л и ц а 3.2. Сводная таблица результатов расчета токов трехфазного КЗ в точке К-1

Точка КЗ	U ср, кВ	Источники	Токи трехфазного КЗ, кА
I (3)п0			i (3)уд
К-1		С1+С2	3,22	3,22	1,0	7,8	*3,22+1,0=5,54
G1+G2	1,14	1,05	1,03	3,05	*1,05+1,03=2,51
G3+G4	3,38	3,11	4,0	9,36	*3,11+4,0=8,38
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепях вводов 220 кВ блочных трансформаторов T3, T4 (зона I на рисунке 3.22 [1])	7,74	7,38	6,03	20,21	*7,38+6,03=16,43

П р и м е ч а н и е. В качестве расчетных токов КЗ для выбора аппаратов в зоне I берутся суммарные токи КЗ от всех источников питания.

Пример 3.2. Произвести расчет составляющих тока трехфазного КЗ в точке К-2 (на сборных шинах ГРУ-10,5 кВ ТЭЦ) расчетной схемы, представленной на рисунке 3.5. Определить расчетные значения токов КЗ для выбора и проверки электрических аппаратов в цепях вводов генераторов G1, G2 и вводов 10,5 кВ трансформаторов связи T1, T2. На ГРУ предполагается установка выключа­телей типа МГГ-10-63, имеющих t _{с.в.откл} = 0,1 с.
Р е ш е н и е
1. Воспользуемся схемой замещения, составленной для расчета токов трехфазного КЗ в примере 3.1, упрощенной до состояния, пред­ставленного на рисунке З.6 д. Изобразим ее еще раз (рисунок З.6 д ') и продолжим преобразования относительно заданной точки К-2.
Нумерацию сопротивлений и схем замещения продолжим в соот­ветствии с примером 3.1.
Ветви от однотипных генераторов G3 и G4 симметричны отно­сительно сборных шин 220 кВ и были объединены в сопротивление x ₂₆ = 0,84, покажем это на рисунке 3.6 .з.
Генераторы G3, G4 удалены от точки К-2 на две ступени транс­формации, поэтому их можно объединить в одну ветвь с ветвью от систем C1, С2, скорректировав их сопротивление:

Так как мы объединили значительно удаленные от точки КЗ ис­точники, то за эквивалентную ЭДС принимается Е"_*экв = 1,0.

Треугольник сопротивлений х ₈, х ₉, х ₁₂ преобразуем в эквивалент­ную звезду х ₂₈, х ₂₉, х ₃₀(рисунок 3.6 к):

Продолжаем упрощать схему (рисунок 3.6 л):
х ₃₁= х ₂₇ + х ₂₈ = 0,4 + 0,63 = 1,03; х ₃₂ = х ₁₄ + х ₃₀ = 2,58 + 0,56 = 3,14.

Генератор G2 также является удаленным источником по отношению к точке К-2 (токи от него подтекают частично через реактор, частично - через трансформаторы Т2 и T1), поэтому его включаем в ветвь энергосистем C1, С2 и генераторов G3, G4, определив x ₃₃ (рисунок 3.6 м):

Определяем х ₃₄ = х ₃₃ + х ₂₉ = 0,77 + 0,56 = 1,33 и получаем окончательную схему замещения относительно точки К-2 (рисунок 3.6 н).
2. Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-2 произведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-2

Точка КЗ	К-2
S б, MB*A
U ср, кВ	10,5
Источники	C1+C2+ G2+G3+G4	G1
S ном.ист, МВ*А	2800+2900+78,75+2х188=6154,75	78,75
x *рез, о.е.	x 34=1,33	X 13=2,58
E ''* (таб.3.4 стр.130)	1,0	1,0
*
	0,01+0,1=0,11
(рис. 3.26 стр.152)	1,0	0,77
	41,39	0,77*21,34=16,43
k уд (таблица 3.8)	1,9	1,955
T a, c (таблица 3.8)	0,1	0,25
i (3)уд= k уд I (3)п0,кА	*1,9941,39=110,88	*1,955*21,34=58,82
(рис.3.25)	e -0,11/0,1=0,33	e -0,11/0,25=0,64
	*41,39*0,33=19,26	*21,34*0,64=19,26

3. Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.4, где будут опреде­лены расчетные значения токов КЗ для выбора электрических аппаратов в заданных цепях.
Т а б л и ц а 3.4. Сводная таблица результатов расчета токов трехфазного КЗ в точке К-2

Точка КЗ	U ср, кВ	Источники	Токи трехфазного КЗ, кА
I (3)п0			i (3)уд
К-2	10,5	С1+С2+ G2+G3+G4	41,39	41,39	19,26	110,88	*41,39+19,26=77,62
G1	21,34	16,43	19,26	58,82	*16,43+19,26=42,43
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи вводов 10,5 кВ трансформаторов связи T1, T2 (зона II на рисунке 3.22 [1])	62,73	57,82	38,52	169,7	*57,82+38,52=120,05
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи вводов генераторов G1, G2 (зона III на рисунке 3.22 [1])	41,39	41,39	19,26	110,88	77,62

П р и м е ч а н и е. В качестве расчетных токов КЗ для выбора электриче­ских аппаратов в зоне II используются суммарные токи КЗ от всех источников питания, в зоне III выбор аппаратов производится по наибольшему току КЗ -или от поврежденного генератора, или от всех остальных источников питания, вместе взятых.

Пример 3.3. Определить составляющие тока трехфазного КЗ при КЗ в точке К-3 (на вводе генераторного напряжения блока G4-T4, U_ном = 18 кВ) расчетной схемы, изображенной на рисунке 3.5. Опреде­лить расчетные значения токов КЗ для выбора и проверки электриче­ских аппаратов в цепях ввода генератора и отпайки к трансформатору собственных нужд блока. В цепи генераторного напряжения блока предполагается установка воздушных выключателей типа ВВГ-20-160, имеющих t_{с.в.откл.} = 0,12 с.
Р е ш е н и е
1. Воспользуемся схемой замещения из примера 3.1, упрощенной до состояния, изображенного на рисунке З.6е. Изобразим ее еще раз (рисунок З.6е') и продолжим преобразования относительно точки К-3, что необходимо по условию данного примера.
Нумерацию сопротивлений и рисунков продолжаем в соответст­вии с примерами 3.1 и 3.2.

Ветви однотипных генераторов G1, G2, симметричные относи­тельно сборных шин 220 кВ ТЭЦ, были объединены в одно сопротив­ление в примере 3.1:

Упрощаем схему, определяем сопротивление ветви генератора G3:

x ₃₅ = x ₃₀ + x ₁₅ = 0,55 + 1,13 = 1,68 (рисунок 3.6 п).

Генераторы G1, G2, G3 находятся на значительном расстоянии от точки К-3 (удалены от нее на две ступени трансформации), поэтому их можно объединить с системой, соединив параллельно сопротивле­ния Х ₂₄, Х ₂₅ и Х₃₅:

Далее определяем х₃₇ = х₃₆ + х₁₁ = 0,43 + 0,55 = 0,98 и получаем окончательную схему замещения для расчета КЗ в точке К-3 (рисунок 3.6 с).

2. Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-3 произведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Расчет токов трехфазного КЗ в точке К-3

Точка КЗ	К-3
S б, MB*A
U ср, кВ
Источники	C1+C2+ G1+G2+G3	G4
S ном.ист, МВ*А	2800+2900+2х78,75+188=6045,5
x *рез, о.е.	x 37=0,98	X 16=1,13
E ''* (таб.3.4 стр.130)	1,0	1,13
*
	0,01+0,12=0,13
(рис.3.26 стр.152)	1,0	0,7
	32,76	0,7*32,11=22,48
k уд (таблица 3.8	1,935	1,97
T a, c (таблица 3.8)	0,15	0,4
i (3)уд= k уд I (3)п0,кА	* 1,935*32,76=89,38	* 1,97*32,11*89,2
(рис.3.25)	e -0,13/0,15=0,42	e -0,13/0,4=0,72
	* 32,76*0,42=19,4	* 32,11*0,72=32,6

3. Результаты расчетов токов трехфазного КЗ в точке К-3 и определение расчетных токов КЗ для выбора и проверки аппаратов в заданных цепях сведены в в таблицу 3.6.
Т а б л и ц а 3.6. Сводная таблица результатов расчета токов трехфазного КЗ в точке К-3

Точка КЗ	U ср, кВ	Источники	Токи трехфазного КЗ, кА
I (3)п0			i (3)уд
К-3		С1+С2+ G1+G2+G3	32,76	32,76	19,4	89,38	* 32,76+19,4=65,59
G4	32,11	22,48	32,6	89,2	* 22,48+32,6=64,3
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи генератора G4 (зона III на рисунке 3.22 [1])	32,76	32,76	32,6	89,38	65,59
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи отпайки к ТСН блока G4-T4 (зона II на рисунке 3.22 [1])	64,87	55,24	52,0	178,58	* 55,24+52,0=129,89

Обратите внимание на примечание к таблице 3.4.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: