Определение параметров тяговой подстанции (стр. 2 из 5)

1.4 Вычисление параметров аварийных режимов

В табл. 5 приведены основные этапы расчета.

Примечания к расчету:

1. Расчетные формулы в основном приведены для одного трансформатора в режиме максимума энергосистемы. Схема замещения приводилась к напряжению обмотки ВН. Приведение к другим напряжениям осуществлялось через отношение средних номинальных напряжений сторон трансформатора.

2. Расчет сопротивлений обмоток трансформатора выполнялся для режимов максимума и минимума ЭС. Особенности режима максимума: питающие подстанцию линии нагружены и имеют наибольшие падения напряжения, а, следовательно, напряжение на обмотках ВН трансформатора минимально. С целью понижения коэффициента трансформации РПН трансформатора устанавливает минимальную отпайку регулировочной обмотки. При этом изменяются потоки рассеяния и напряжение опыта КЗ трансформатора. В результате можем получить минимальное значение сопротивления трансформатора, например Z_ВС,_min.

3. Токи КЗ в режиме максимума определены из предположения, что источник питания обеспечивает номинальное напряжение. В режиме минимума предполагается, что напряжение источника питания повышается до максимального значения сети.

Таблица 5. Расчет токов короткого замыкания тяговой подстанции

Наименование		Значение				Обозначения и расчетные формулы
параметры трансформатора	Заводской допуск напряжения кз	0,05				Δu_k
	Напряжение опыта кз, приходящееся на обмотку, %	10,75				u_k,B=0,5 (u_k,BH+u_k,BC – u_k,CH)
		-0,25				u_k,C=0,5 (u_k,CH+u_k,BC – u_k,BH)
		6,75				u_k,H=0,5 (u_k,BH+u_k,CH – u_k,BC)=0,5 (20,0+6,5–12,5)
Номинальное напряжение энергосистемы, кВ		110				U_N
Ср.наряжения сторон, кВ	питающей сети	115				U_B,cp
	тяговой сети	27,5				U_C,cp
	район. нагрузки	10,5				U_H_,_cp
Режим энергосистемы		МАКС		МИН		-
Включено трансформаторов		2	1	2	1	n
Граничные напряжения обмоток ВН, кВ		97		126		U_B_,_min; U_B,max
Сопротивление ЭС, Ом		16,21		51,13		Z_C,min=U_B,cp/(1,73·I_C,max) Z_C,max=U_B,cp/(1,73·I_C,min)
сопротивление сторон 27,5 кВ, Ом	трансформатора	21,01		47,51		Z_BC,max=U²_B,max·u_k,BC+PO(1+Δu_k)/(100·S_N) Z_BC,min=U²_B,min·u_k,BC-PO(1-Δu_k)/(100·S_N)
	обмотки СН	0		0		Z_T,C=U²_B,cp·u_k,C/(100·S_N)
	обмотки ВН	21,01		47,51		Z_T,B,min =Z_BC,min – Z_T,C Z_T,B,max =Z_BC,max – Z_T,C
	от источника до шин	27	37	74,9	99	Z_{27,5 min} =Z_C,min +Z_BC,min Z_{27,5 min} =Z_C,min +Z_BC,min Z_{27,5 max} =Z_C,max +Z_BC,max Z_{27,5 max} =Z_C,max +Z_BC,max
сопротивление на стороне 10 кВ, Ом	трансформатора	38		80		Z_BH,min=U²_B,min·u_k,BH-PO(1-Δu_k)/(100·S_N) Z_BH,max=U²_Bmax·u_k,BH+PO(1+Δu_k)/(100·S_N)
	обмотки НН	17		32		Z_T,H,min =Z_BH,min – Z_T,B,min= Z_T,H,max =Z_BH,max – Z_T,B,max=
	от источника до шин	43,7	54	107	131	Z_10,min =Z_C,min +Z_BH,m Z_10,max =Z_C,max +Z_BH,max
токи короткого замыкания, кА	на стороне 110 кВ при кз на 27,5 кВ	2,35	1,72	0,97	0,74	I_BC,max=U_N/(1,73·Z_{27,5 min}) I_BC,max=U_N/(1,73·Z_{27,5 min}) I_BC,min=U_B,max/(1,73·Z_{27,5 max}) I_BC,min=U_B,max/(1,73·Z_{27,5 max})
	на стороне 27,5 кВ	9,8	7,19	4,06	3,09	I_27,5,max=I_BC,max·U_B,cp/U_C,cp I_27,5,max=I_BC,max·U_B,cp/U_C,cp I_27,5,min=I_BC,min·U_B,cp/U_C,cp I_27,5,min=I_BC,min·U_B,cp/U_C,cp
	на стороне 110 кВ при кз на 10 кВ	1,45	1,18	0,68	0,56	I_BH,max=U_N/(1,73·Z_{10 min}) I_BH,max=U_N/(1,73·Z_{10 min}) I_BH,min=U_N/(1,73·Z_{10 max}) I_BH,min=U_N/(1,73·Z_{10 max})
	на стороне 10 кВ	15,9	12,9	7,4	6,1	I_10,max=I_BH,max·U_B,cp/U_H,cp I_10,max=I_BH,max·U_B,cp/U_H,cp I_10,min=I_BH,min·U_B,cp/U_H,cp I_10,min=I_BH,min·U_B,cp/U_H,cp

Таблица 6. Расчет дифференциальной защиты понижающего трансформатора

НАИМЕНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН				ЗНАЧЕНИЯ			РАСЧЕТНЫЕ ВЫРАЖЕНИЯ
напряжение обмотки, кВ				110	27,5	10	-
номинальный ток обмоток, А				201	841	I_N={I_B,N; I_C,N; I_H,N}; I_H,N=S_N/(1,73∙U_H,N)
коэффициент схемы				1,73	1	1	К_сх={К_сх,В; К_сх,С; К_сх,Н}
коэффициент трансформации ТТ				60	120	200	К_i={К_i_,В; К_i_,С; К_i_,Н};
вторичный ток плеча защиты, А				5.7955	7.0	10.51	I_B={I_ОСН,В; I_1,В; I_2,В}; I_ОСН,В=I_B_,_N∙К_сх,В/К_i_,В I_1,В=I_B_,_N∙К_сх,В/К_i_,В I_2,В=I_B_,_N∙К_сх,В/К_i_,В
расчет рабочей обмотки реле ДЗТ-11 по условию отстройки от броска тока намагничивания		рекомендуемый коэффициент		1,2	-	-	К_р=1,2–1,5
		относительное сопротивление ЭС		0,05	-	-	X*_C= Z_C,min /(U / S_N)
		уточненный коэффициент отстройки		0.87	-	-	K=2,1–3,7∙(X_C+1,15∙ X*_B(1))
		принятый коэффициент отстройки		1,0	-	-	K=max (K*; 1)
		расчетный ток срабатывания защиты, A		201			I _СЗ_,_РАСЧ_,1=К∙I_1,N; (I _СЗ_,_РАСЧ_,2=К _р∙I_1,N)
		расчетный ток срабатывания реле, A		5.8			I_{СР,РАСЧ,1}= I_{СЗ,РАСЧ,1}·К_сх,В/ К_i_,В; I_{СР,РАСЧ,2}= I_{СЗ,РАСЧ,2}·К_сх,В/ К_i_,В
		уставка срабатывания, А		4,00	-	-	I _СР_,_ОСН>= I _СЗ_,_РАСЧ
		намагничивающая сила срабатывания, А		100	-	-	F_СР
		расчетное число витков		25,0	-	-	W_{ОСН,РАСЧ}= F_СР/ I_СР,ОСН
		принятое число витков		25	-	-	W_ОСН<= W_Р
минимальный ток срабатывания защиты, A				139	-	-	I_СЗ,_min= F_СР·К_i_,В/(W_ОСН·К_сх,В)
расчет уравнительных обмоток	расчетное			-	20,7	13,8	W_1,РАСЧ= W_ОСН·I_ОСН,В/ I_1,В; W_2,РАСЧ= W_ОСН·I_ОСН,В/ I_2,В
	принятое			-	21	14	W_У1; W_У₂
погрешность ТТ				0,1			ε
расчетный ток короткого замыкания				1450	-	-	I_ВСН,_max
расчет тока небаланса параллельной работы на 27,5 кВ, А	от погрешности трансформаторов тока			145	-	-	I’ _НБ_,_РАСЧ=ε·I _ВСН_,max
	от регулирования напряжения			116	-	-	I»_НБ_,_РАСЧ=ΔU _α·К_ТОК_,_α·I _ВСН_,max
	от неточности установки витков реле			10.5	-	-	I» ’_{НБ,РАСЧ}={(W_1,РАСЧ-W_У1)·К_{ТОК, 1}/ W_1,РАСЧ – (W_2,РАСЧ-W_У2)·К_{ТОК, 11}/ W_2,_РАСЧ)}·I _ВСН_,max=={(13,5–14)·0,5/ 13,5 – (8,2–8)·1/ 8,2)}·590
	суммарный			272	-	-	I_ВСН,нб=\|I’_{НБ,РАСЧ} \| +\|I»_{НБ,РАСЧ}\|+ \|I» ’_{НБ,РАСЧ}\|
ток торможения параллельной работы, А	на сторонах СН и НН			-	725	1450	I_С,ТОРМ= I_ВСН,_max·К_{ТОК, 1}; I_H,_ТОРМ= I _ВСН_,max·К_ТОК_{, 11}
	результирующий			-	-	967	I_{ВСН,ТОРМ}= I _H_,ТОРМ-I_С,ТОРМ·I_1В/ I_2В
одиночная работа и кз на 27,5 кВ, А	расчетный ток кз			-	1720	-	I_ВС,_max
	ток небаланса			422	-	-	I_ВС,нб={ε+ΔU_α+(W_1,РАСЧ-W_У1)/ W_1,_РАСЧ)}·I _ВС_,max
	ток торможения			-	1720	-	I_B_С_,_ТОРМ=I _ВС_,max
одиночная работа и кз на 10 кВ, А	расчетный ток кз			-	-	1180	I_В_H_,_max
	ток небаланса			290	-	-	I _В_H,_нб={ε+ΔU _α+(W_2,_РАСЧ-W _У₂)/ W_2,_РАСЧ)}·I _В_H,max
	ток торможения			-	-	1180	I_BH,_ТОРМ=I _В_H,max
тангенс угла торможения			0,75		-	-	tgα
коэффициент угла торможения			1		-	-	К_ОТС
расчет витков тормозной обмотки	расчетное при параллельной работе		-		5,2		W _ВСН_,_ТОРМ= К_ОТС·I _ВСН_,_нб∙W_2,_РАСЧ/ (I_{ВСН,ТОРМ}· tgα)
	расчетное для одиночной работы при кз на 27,5 кВ		-		6,8	-	W_{ВС,ТОРМ}= К_ОТС·I_ВС,нб∙W_1,РАСЧ/ (I_{ВС,ТОРМ}· tgα)
	расчетное для одиночной работы при кз на 11 кВ		-		-	4,5	W_{ВН,ТОРМ}= К_ОТС·I_ВН,нб∙W_2,РАСЧ/ (I_{ВН,ТОРМ}· tgα)
	принятое		-		7	-	W_ТОРМ>=max(W_{ВСН,ТОРМ}; W_{ВС,ТОРМ}; W_{ВН,ТОРМ})
расчет чувствительности защиты при 2-фазном кз на стороне 11 кВ в минимальном режиме при параллельной работе	расчетный ток кз, А		340		340	680	I _В_,min= I _ВСН_,min· К_ТОК_,_α I_C,min= I _ВСН_,min· К_ТОК_,_β I_H,min= I _ВСН_,min
	ток плеча защиты, А		8.53		11.34	32.8	I_В,РАБ=0,87· I_В,_min·К_сх,В/К_i_,В; I_C,_РАБ=0,87·I_C,min·(U _В_,max/U_C,max)·К_сх_,C/ К_i,
	рабочая намагничивающая сила, А		451			-	F_В_HC_,РАБ= I_В,РАБ∙W_ОСН+I _C_,РАБ· W_У1
	тормозная намагничивающая сила, А		-		79	-	F_{ВСН,ТОРМ}= I _C_,РАБ∙ W_ТОРМ
	рабочая намагничивающая сила срабатывания реле, А		120		-	-	F_РАБ,СР(F_В_HC_,РАБ; F_{ВСН,ТОРМ}) по кривой торможения реле
	коэффициент чувствительности		-		-	3,8	К_Ч,ВСН=F_В_HC_,РАБ/F_РАБ,СР
одиночная работа	минимальные токи кз, А		-		740	560	I _ВС_,min; I _ВН_,min
	коэффициент чувствительности		-		4.6	3.5	К _Ч_,_ВС=0,87· I _ВС_,min/ I _СЗ_,min К _Ч_,_ВН=0,87· I _ВН_,min/ I _СЗ_,min