Файл: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор Абрамович Б. Н. СанктПетербург 199.doc
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
и
малом весе и габаритах, имеющие высокую точность и производящие непрерывную диагностику и самодиагностику. Для защиты ВЛИ 6(10) кВ можно рекомендовать токовые защиты SPAC800 (АББ Реле-Чебоксары) и БМРЗ (ЛЭМЗ) [73].
3.2. Оценка термической стойкости изолированных проводов ВЛИ 10 кВ без учета двигательной нагрузки
Проведем проверку изолированных проводов ВЛИ 10 кВ, отходящих от ПС 110/10 кВ мощностью 6,3-г40 МВА, на термическую стойкость при к.з. без учета двигательной нагрузки на шинах 6(10) кВ на примере проводов типа SAX производства фирмы Nokia Cables (Финляндия). Данную проверку проведем для проводов SAX сечением 70, 95 и 120 мм2 при условиях:
-
через ВЛИ 10 кВ протекает максимально возможный ток к.з. -
ВЛИ 10 кВ отходит от шин 10 кВ ПС 110/10 кВ; -
ПС 110/10 кВ находится вблизи источника питания, т.е. сопротивление питающей системы принимаем равным нулю (Хс = 0); -
проверяемые ВЛИ 10 кВ по всей длине выполнены проводом одного сечения.
Принятые сечения проводов являются по данным проектных расчетов наиболее часто применяемыми в распределительных сетях 6(10) кВ.
ПС 110/35/10 кВ и ПС 110/6 кВ не рассматриваются , т.к. равные по мощности трансформаторы ПС 110/35/10 кВ, ПС 110/6 кВ и ПС 110/10 кВ имеют следующее соотношение сопротивлений (из сравнения каталожных данных трансформаторов):
Z;io35'10>z;io/6>Z|io/,°, (3.7
)
т.е., рассматривая только ПС 110/10 кВ, т.к. при прочих равных условиях в случае к.з. на шинах ПС, будет иметь место максимальный ток к.з.
Методика проверки
1. Расчет сопротивления элементов электрической сети и токов к.з.
При расчете токов к.з. активным сопротивлением В Л напряжением 110 кВ и более и трансформаторов с ВН 35 кВ и более пренебрегаем [34, 46, 71].
1005,
Минимальное индуктивное сопротивление трансформатора с ВН 110 или 35 кВ Хтр.мин (Ом), отнесенное к стороне ВН, вычисляется по формуле [27]:
(3.8)
где: ик.мин - напряжение к.з. трансформатора соответствующее крайнему "минусовому" ответвлению регулируемой обмотки, %; Ucp.BH - среднее междуфазное напряжение на стороне ВН, кВ; для номинального напряжения 110 кВ: UCpBH - 115 кВ [34];
Ди*рпн - половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора (в относительных единицах); Sjp.HOM - номинальная мощность трансформатора, МВА. Значение ик.мин и A U*pnH для трансформаторов различной мощности приведены в табл.3.2 "Характеристики двухобмоточных силовых трансформаторов напряжением 110/10 кВ".
и,
Максимальный ток трехфазного к.з. на шинах НН ПС IK(J макс.ви (А), приведенный к стороне ВН, вычисляется по формуле [46, 74]:
(3.9
)
Таблица 3.2.
Характеристика двухобмоточных силовых трансформаторов
напряжением 110/10 кВ
^ тр.ном, МВА | ик>МИН, % | А и*РГщ, |
6,3 | 10,56 | 0,16 |
10 | 10,49 | 0,16 |
16 | 10,09 | 0,16 |
25 | 10,44 | 0,16 |
40 | 10,35 | 0,16 |
где: иН0м - номинальное напряжение сети, В;
Хс Макс - наименьшее сопротивление питающей системы в максимальном ее режиме, отнесенное к стороне ВН, Ом.
* ..»1*1;. л и к.макс.вн
ср.нн
Приведение тока 1(3)к.Макс.вн к стороне НН для трансформатора с ВН 110 или 35 кВ производится по формуле:
(3) _ т(3) '"Р-™ \ Ряи.
, (3.10)
где: иср,ш! - среднее междуфазное напряжение на стороне НН, кВ.
Для номинального напряжения 10 кВ: исрНн = 10,5 кВ [71]. Для случая, когда ВЛИ 10 кВ отходит от шин 10 кВ ПС 110/10 кВ, именно
ток 1(3) к.макс.нн фигурирует В формуле (3): 1К 3. = 1(3)к.макс нн-
-
Активное (Кл) и индуктивное (Хл) сопротивления ВЛИ определяются по формулам:
Лд=Ло/,
Хд = х0 и
где: Ro - удельное активное сопротивление провода ВЛИ, Ом/км; для провода SAX 70: Ro = 0,493 Ом/км, для провода SAX 120: Ro = 0,288 Ом/км;
Хо - удельное индуктивное сопротивление провода ВЛИ, Ом/км;
для проводов SAX всех сечений величины Х0 приведены в табл. 1.5 и 1.6;
I - длина ВЛИ, км.
2. Релейная защита.
При расчете приведенного времени протекания тока к.з. ^ учитывают погрешность в срабатывании релейной защиты, добавляя в формулу (4) дополнительное слагаемое:
= (3.13)
где: Atp.3. - погрешность в срабатывании релейной защиты, с.
Величины, входящие в формулу (11) имеют следующие значения: tp.3. = 0,5-1-1,5 с (в подавляющем большинстве случаев tp 3 = 0,5ч-1.0 с, для токовой отсечки tp.a. = 0); Atp.a. = 0,1 с (для всех типов электромеханических реле); to.ñ.= 0,2 с;
tn = 0,8-И,8 с (для токовой отсечки tn = 0,3 с).
При использовании токовой отсечки ее ток срабатывания 1с0 (А) определяется по формуле [9, 23]
:
= (3.14)
где: К„ - коэффициент надежности; определяется в зависимости от типа реле по [9];
1(3)вн.макс - ток симметричного трехфазного к.з. в максимальном режиме в конце защищаемой зоны, А.
Так как длина защищаемой линии в реальных условиях варьируется в широких пределах, то для оценки термической стойкости В ЛИ 10 к В примем, ЧТО / = 0, И следовательно 1(3)ВН.тах = 1(3)к.макс.нн-
Токовую отсечку допускается использовать в качестве дополнительной защиты, если соблюдается следующее неравенство [9, 23]:
= >1з2, (3.15)
где: Кч - коэффициент чувствительности токовой отсечки;
1(3)к.макс.з - трехфазный ток к.з. в максимальном режиме в точке установки защиты, А.
(,<3) V ■
\ К.МОКС.НН /
Максимально допустимое приведенное время протекания тока к.з. по условию термической стойкости при использовании в качестве дополнительной защиты токовой отсечки определяется по формуле:
'«1 ^ /
Проверка проводов типа SAX ВЛИ 6(10) кВ, отходящих от ПС 110/6(10) кВ, на термическую стойкость в наихудших условиях
Проверку проводов типа SAX на термическую стойкость будем проводить с учетом погрешности в срабатывании релейной защиты (см. формул
у
(3.13)) по формулам, полученным в результате преобразования выражения
(3.3):
ItVt^K,.^ или Вт >В, (3 17)
где: Вт и В - допустимый и фактический импульс квадратичного тока.
Результаты вычислений при оценке термической стойкости проводов типа SAX приведены в табл. 3.3 и 3.4. В табл. 3.3 даны величины минимальных индуктивных сопротивлений трансформаторов мощностью 6,3-r40 МВА, отнесенные к стороне ВЫ, и максимально возможные величины токов трехфазного симметричного к.з. на стороне ВЫ и НН. В таблице 3.4 приведены результаты проверки проводов типа SAX на термическую стойкость и даны величины токов срабатывания токовой отсечки и максимально допустимые приведенные времена протекания тока к.з. по условию термической стойкости при использовании в качестве дополнительной защиты токовой отсечки.
Таблица 3.3.
Максимальные значения токов трехфазного симметричного к.з. на
стороне высшего и низшего напряжений силовых трансформаторов Sтр.ном? МВА | Хтр.мин, Ом | т(3) д 1 к.макс.ВН, л | T^J ir А 1 к. макс. НН 5 ^ |
6,3 | 156,7 | 405,8 | 3,73 |
10 | 97,9 | 649,5 | 5,98 |
16 | 58,8 | 1081,4 | 9,55 |
25 | 39,0 | 1630,4 | 15,0 |
40 | 24,1 | 2638,3 | 24,3 |
В таблице 3.4 обозначены 8Гф - сечение жилы изолированного провода,
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
л
мм , "+" - провод проходит проверку, - провод не проходит проверку по термической стойкости при условии, что = 1,8 с.
Таблица 3.4
Результаты проверки изолированных проводов типа SAX по термической стойкости
Sip.HONb | Snp, | IrJh | ia) гг , | Резуль | 1со, | tnb |
MBA | мм2 | кАхс1/2 | кАхс1/2 | тат | кА | С |
6,3 | 70 | 6,4 | 5,0 | + | - | - |
| 95 | 8,6 | 5,0 | + | - | - |
| 120 | 11,0 | 5,0 | + | - | - |
| 150 | 13,5 | 5,0 | + | - | - |
10 | 70 | 6,4 | 8,02 | - | 7,2 | 1,145 |
| 95 | 8,6 | 8,02 | + | - | - |
| 120 | 11,0 | 8,02 | + | - | - |
| 150 | 13,5 | 8,02 | + | - | - |
16 | 70 | 6,4 | 13,35 | - | П,5 | 0,596 |
| 95 | 8,6 | 13,35 | - | 11,5 | 0,811 |
| 120 | 11,0 | 13,35 | - | 11,5 | 1,222 |
| 150 | 13,5 | 13,35 | I Т | - | |
25 | 120 | 11,0 | 20,15 | - | 18,0 | 0,734 |
| 150 | 13,5 | 20,15 | | 18,0 | 0,810 |
40 | 120 | 11,0 | 32,60 | | 29,2 | 0,295 |
| 150 | 13,5 | 32,60 | | 29,2 | 0,309 |
В случаях, когда изолированные провода не проходят проверку на термическую стойкость при максимальной токовой защите и приведенном времени к.з. 1,8 с, определено допустимое значение приведенного времени tni и определен максимально возможный ток срабатывания отсечки.
Условия, при которых будут проходить проверку на термическую стойкость провода типа SAX ВЛИ 10 кВ на стадии проектирования, в подавляющем большинстве случаев скажутся лучше, чем рассматриваемые (наихудшие условия) в данной работе:
-
ВЛИ 10 кВ может начинаться не от шин 10 кВ ПС 110/10 кВ, а от точки, удаленной от ПС на некоторое расстояние (ток 1к з. будет меньше); -
ВЛИ 10 кВ может запитываться не от ПС 110/10 кВ, а от ПС 110/35/10 кВ, сопротивление трансформатора Xw.yaai, который больше (ток 1кз будет меньше); -
ток срабатывания отсечки (если она применяется) может быть в несколько раз меньше своего максимально возможного значения, вычисляемого по формуле (3.15); -
протяженность ВЛ 110 кВ, питающих ПС 110/10 кВ, может достигать нескольких десятков километров (например протяженность В Л 110 кВ от ПС 330/110 кВ) № 42 (г. Гатчина) до ПС 110/10 кВ №48 (г.Луга) составляет около 70 км). Сопротивление питающей системы Хс макс при этом будет отличаться от нуля и может быть сопоставимым с сопротивлением трансформатора 110/10 кВ Хтр.мин (при расчете токов к.з. на шинах 10 кВ ПС 110/10 кВ или на ВЛ кВ за сопротивление системы принимают сопротивление ВЛ 110 кВ), а ток 1(3)к макс нн на шинах 10 кВ ПС 110/10 кВ в этом случае может быть почти в два раза меньше по сравнению с приведенной выше соответствующей расчетной величиной.
В качестве характерного примера в приложении 2 приведены результаты проверки на термическую стойкость проводов SAX 70 ВЛИ 10 кВ, предназначенной для питания водоочистительных сооружений г. Тихвина.
Из данных табл.3.4 и приложения 2 следует, что в системах электроснабжения промышленных предприятий имеется вероятность нетермостойкости изолированных проводов ВЛИ 6(10) кВ, причем она возрастает с увеличением установленной мощности силовых трансформаторов. Поэтому для ВЛИ должна производится проверка на термическую стойкость с учетом действия устройств