66
Наибольшее удельное усилие при трёхфазном КЗ
(3)
f
, Н/м:
72
(3)
3 10
,
уд
i
f
а
(2.40)
где
а
– расстояние между фазами, для РУ 110 кВ принимается равным
2 м;
7 2 6
(3)
3 10 9,8 10
7.
2
f Нм
Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент
М
,
Н·м,
(3) 2
,
10
fl
М
(2.41)
где
l
– длина пролета между опорными изоляторами шинной
конструкции,
7l м
;
2
77
34,3
10
М Н м
.
Момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной
действию изгибающего усилия
W
, см
3
:
44
,
32
Dd
W
D
(2.42)
где
D
и
d
– соответственно внешний и внутренний диаметр шины, см,
44
3
6,0 4,5
14,5 .
32 6,0
W см
Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии
изгибающего момента М,
расч
, МПа:
,
расч
M
W
(2.43)
34,3
2, 4 .
14,5
расч
МПа
67
Полученное значение меньше допустимого для материала шин
напряжения равного 40 МПа /2/, поэтому применение шин круглого сечения
диаметром 45/60 мм в данных условиях допустимо.
2.6.2 Выбор ошиновки 110 кВ
Ошиновка от ОРУ 110 кВ до силовых трансформаторов выполняется
голыми сталеалюминевыми проводами марки АС–120 с допустимым током:
I
доп
=0,38 кА > I
max
=0,176 кА.
Сечение принимается завышенным из-за короны.
В ОРУ-110 кВ принимаются опорные изоляторы типа ИОС-110-
2000УХЛ1.
Для гибких токопроводов при напряжении свыше 35 кВ выполняется
проверка по условию короны.
Начальное значение критической напряженности электрического поля,
кВ/см:
0
0
0,299
30,3 1 ,Em
r
(2.44)
где т — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности
провода (для многопроволочных проводов m = 0,82);
r
0
- радиус провода, для провода АС-120 r
0
= 0,77 см;
0
0,299
30,3 0,82 1 33,3
0,77
кВ
Е
см
.
Напряженность электрического поля на поверхности провода, кВ/см:
68
0
0
0,354
,
lg
ср
U
E
D
r
r
(2.45)
где U – линейное напряжение, принимается U = 126 кВ.
Dcp – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см,
при горизонтальном расположении фаз,
1,26 ,
ср
DD
(2.46)
где D - расстояние между соседними фазами, принимается D = 130
см;
0,354 126
24,88
1, 26 130
0,77 lg
0,77
кВ
Е
см
.
Условие проверки:
1,07Е
0,9E
o
, (2.47)
1,07
24,88 < 0,9
33,3,
26,6 < 29,97.
Таким образом, провод AC-120 по условиям коронирования
проходит.
2.6.3 Выбор ошиновки 10 кВ
Ошиновка 10 кВ от силового трансформатора до шкафов КРУН
выполняется сталеалюминевыми проводами, скреплёнными между собой при
помощи стальных колец. В качестве ошиновки применяются три провода
марки АС–300/39 с допустимым током I
доп
= 3×0,71 = 2,13 кА
69
2.6.4 Выбор шин 10 кВ
В КРУН 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются
алюминиевыми шинами. Расстояние между фазами а = 0,8 м. Расстояние
между опорными изоляторами шинной конструкции
1l
м.
Выбираются трехполосные алюминиевые шины прямоугольного
сечения 120×8 мм с допустимым током 2040 А.
Проверка на термическую стойкость при КЗ:
q
min
≤ q, (2.48)
где q – выбранное сечение, мм
2
;
q
min
– минимальное сечение по термической стойкости, мм
2
;
q
min
=
к
В
С
, (2.49)
где С - функция, значение которой приведено в /2/ и равно для
алюминиевых шин 91 А·с
1/2
/мм
2
;
В
К
– тепловой импульс при КЗ на шинах 10 кВ;
q
мин
=
6
125 10
123
91
мм
2
.
Проверка на термическую стойкость при КЗ по (2.48)
123<960 мм
2
.
Наибольшее удельное усилие при трёхфазном КЗ по (2.40)
7 2 6
(3)
3 10 26 10
146
0,8
Н
f
м
.
Изгибающий момент по (2.41)
2
146 1
14,6
10
М Н м
.
Момент сопротивления шины
W
, см
3
:
2
,
6
bh
W
(2.50)
70
2
3
0,8 12
19,2
6
W см
.
Напряжение в материале шины по (2.43)
14,6
0,76
19,2
расч
МПа
.
Полученное значение меньше допустимого напряжения для алюминия
40 МПа /2/, поэтому эксплуатация выбранных шин при данных условиях
допустима.
В КРУН 10 кВ принимаются опорные изоляторы типа ИОР–10–3,75-
УХЛ и проходные изоляторы типа ИП-10/4000-4250У2.
2.7 Расчет параметров релейной защиты и автоматики
В данной работе предлагаются защиты трансформатора на терминалах
«Сириус» производства ЗАО «Радиус-Автоматика».
Применение в устройстве мультипроцессорной архитектуры
обеспечивают высокую надежность, вычислительную мощность и
быстродействие. Это дает высокую точность измерения, что позволяет
снизить ступени селективности и повысить чувствительность терминалов.
2.7.1 Защита отходящей линии 10 кВ
Защита линии 10 кВ выполнена на терминале Сириус-2Л. Устройство
предназначено для выполнения функций РЗА, управления и сигнализации
присоединений напряжением 3–35 кВ.
На одиночных линиях 10 кВ с односторонним питанием от
междуфазных замыканий устанавливается двухступенчатая токовая защита:
71
первая ступень - токовая отсечка, вторая ступень - максимальная токовая
защита (МТЗ).
Токовая отсечка
(3)
СЗ ОТС КЗМАКС
I k I
, (2.51)
ОТС
k
=1,2 - коэффициент отстройки,
(3)
КЗМАКС
I
- максимальный ток КЗ в конце линии (по данным сетевого
предприятия – 2500 А),
1,2 2500 3000
СЗ
I А
.
Коэффициент чувствительности
(2)
КМИН
Ч
СЗ
I
К
I
>2. (2.52)
(2)
КМИН
I
- минимальный ток 2 - фазного КЗ в месте установки защиты
Максимальное сопротивление трансформатора
2
2
10,5 115
(1 0,09) 65,9
100 25
T
X Ом
.
Минимальный ток трехфазного КЗ
(3)
2
115
10,95 8,93
3 (15,5 65,9)
ПОК
I
кА.
Минимальный ток двухфазного КЗ
(2) (3)
2
3
2
КМИН ПОК
II
, (2.53)
(2)
3
8,93 7,7
2
КМИН
I
кА.
Коэффициент чувствительности
72
7700
,
3000
2,6 2.
Ч
Ч
К
К
Максимальная токовая защита
ОТС ЗАП
СЗ РАБ
В
kk
II
k
, (2.54)
1, 2 1,8
108 292
0,8
СЗ
I А
.
Время действия МТЗ - 0,5 с.
Проверка чувствительности в основной зоне
3
3000
2
,
292
8,9 1,5.
Ч
Ч
К
К
Терминал формирует сигнал УРОВ. Выходной сигнал «УРОВ»
формируется при срабатывании токовых защит устройства или по входам
внешних защит после задержки на время уставки. Сигнал «УРОВ» снимается
после снижения тока ниже значения УРОВ. Если выключатель нормально
отключился, то сигнал «УРОВ» не формируется. Сигнал используется для
отключения вводного и секционного выключателей при отказе линейного.
2.7.2 Защита СВ 10 кВ
Защита СВ выполнена на терминале Сириус-2С.
Защита СВ 10 кВ должна согласовываться с защитой линии 10 кВ. В
качестве защиты применяется МТЗ.
Максимальная токовая защита
ОТС
СЗ РАБ
В
k
II
k
, (2.55)
73
1, 2
1370 2055
0,8
СЗ
I А
.
Время действия МТЗ принимается на шаг селективности (0,5 с) больше
времени работы МТЗ линии 10 кВ - 1 с.
Проверка чувствительности в основной зоне
7700
,
2055
3,75 1,5.
Ч
Ч
К
К
Терминалы Сириус-2С осуществляют функции УРОВ и ЛЗШ.
Входные дискретные сигналы УРОВ подключаются к устройствам
защиты отходящих присоединений, и вызывают отключение выключателя.
2.7.3 Защита трансформатора
Для полноценной работы защиты трансформатора необходимо два
терминала, Сириус-Т и Сириус-УВ, кроме того устанавливается терминал
Сириус–2В на стороне НН трансформатора, для регулирования под нагрузкой
– РНМ-1.
Устройство микропроцессорной защиты Сириус-Т, предназначено для
выполнения функций основной защиты двухобмоточного трансформатора с
высшим напряжением до 220 кВ. Содержит подменную МТЗ ВН и НН с
внешним комбинированным пуском напряжения.
74
Рисунок 2.4 – Последовательная схема ЛЗШ
Это устройство устанавливается в шкафах и на панелях в релейных
залах и пультах управления подстанций до 220 кВ и электростанций.
Выполняет роль резервных защит силового трансформатора и
подменных защит воздушной линии, а также выполняет функции управления,
сигнализации и автоматики высоковольтного выключателя на 35, 110 и 220 кВ
с трехфазным управлением устройство Сириус-УВ.
Регулятор РНМ-1 служит для управления электроприводами РПН при
автоматическом регулировании коэффициента трансформации силовых
трансформаторов с выходным напряжением 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500 кВ
и может применяться на подстанциях с плавно или резко изменяющейся
нагрузкой.
Для работы в качество защиты вводного выключателя до 35 кВ
предназначено устройство Сириус-2-В. Данное устройство выдает сигнал на
75
отключение высоковольтного выключателя, устанавливаясь в КСО или
ячейках КРУН, КРУ.
Ток срабатывания защиты
CÇ
I
, кА,
Н сз
CЗ номтр
В
кк
II
к
, (2.56)
Н
к
=1,1 - коэффициент надежности,
сз
к
- коэффициент самозапуска, 1,3-2,
В
к
=0,96 - коэффициент возврата,
номтр
I
- номинальный ток трансформатора, кА,
3
НОМ
номтр
НОМ
S
I
U
, (2.57)
25
0,13
3 110
номтр
I
кА,
25
1, 44
3 10
номтр
I
кА.
Поскольку с применением микропроцессоров имеется возможность
установки МТЗ по 2 концам трансформатора, то расчет ведется для высокой и
низкой сторон.
Ток срабатывания МТЗ низкой стороны
10CЗмикр
I
, кА,
10
1,1 1,5
1, 44 2, 475
0,96
CЗмикр
I
кА.
Принимается
10
1
CЗмикр
I
кА. Для стороны 110 кВ ток срабатывания
35CЗмикр
I
, кА,
35 10
1
CЗмикр cогл CЗмикр
T
I кI
К
, (2.58)