Определение мощности батареи конденсаторов, необходимой для регулирования напряжения на шинах. Относительное изменение напряжения в режиме максимальных нагрузок. Расчет рабочих ответвлений трансформатора в режиме максимальных и минимальных нагрузок.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Задача 1

Определить мощность батареи конденсаторов, необходимую для регулирования напряжения на шинах 6 кВ ТП. В режиме максимальных нагрузок при отсутствии конденсаторов уровень напряжения составляет 5,7 кВ, в режиме минимальных нагрузок - 5,9 кВ. Требуется получить напряжение в режиме максимальных нагрузок 6,3 кВ, в режиме минимальных 6 кВ.

Сопротивление сети Хс=0,2 Ом.

Решение.

Относительное изменение напряжения в режиме максимальных нагрузок

ДU_pmax = 6,3 - 5,7 = 0,6 кВ = 600 В.

Мощность КУ в режиме максимальных нагрузок

Q_КБ = (U/U_КБном) ²Q_КУ = U²ДU_p/ (Хс U_ном);

Q_КБ = 6,3²*600/ (0,2*6) = 19845 квар = 19,85 Мвар.

В режиме минимальных нагрузок

ДU_pmin = 6 - 5,9 = 0,1 кВ = 100 В.

Мощность КУ, необходимая для получения напряжения 6 кВ,

Q_КБ = 6²*100/ (0,2*6) = 3000 квар = 3 Мвар.

Значение мощности КУ, равное 3 Мвар, может быть нерегулируемым. Остальная часть (19,85 - 3 = 16,85 Мвар) должна быть регулируемой. При наличии трансформаторов с регулированием под нагрузкой мощность КУ для регулирования напряжения можно уменьшить, так как частично регулирование будет осуществлено с помощью самого трансформатора.

Задача 2

Рассчитать рабочие ответвления трансформатора с РПН (диапазон регулирования) в режиме максимальных и минимальных нагрузок. Задан трансформатор ТДТН - 40, напряжение которого 115±9Ч1,78/11 кВ. Желательное напряжение на шинах НН в режиме максимальных нагрузок 10,8 - 10,9 кВ, в режиме минимальных нагрузок 10,2 - 10,4 кВ. Расчётное напряжение 109 кВ.

Решение.

Определим номинальный коэффициент трансформации трансформатора

n_T = 115/11 = 10,4.

Действительное значение напряжения в режиме максимальных нагрузок на шинах НН при работе на основном ответвлении обмотки ВН (±0%), т.е. с коэффициентом трансформации n_T = 10,4,U_10расч = 109/10,4 = 10,5 кВ, что ниже заданного желательного уровня U_жел = 10,8 кВ. Следовательно, обмотка ВН должна быть включена на ответвлении с меньшим коэффициентом трансформации. Принимаем число витков обмотки ВН при работе её на основном ответвлении за 100%. Тогда необходимое относительное снижение числа витков обмотки ВН определится:

Дю = (U_расч - U_жел) *100/ U_ном = (10,5 - 10,8) *100/11 = - 2,7%,

что соответствует работе на ответвлении - 2Ч1,78 = - 3,56% с относительным числом витков 96,44%. Тогда действительное значение напряжения в этом режиме будет:

U_10max = 109*11/115*0,964 = 10,81 кВ.

Из результатов расчёта видно, что достигнут желательный уровень напряжения за счёт установки регулятора на ответвление - 2Ч1,78.

Задача 3

Определить сечение кабелей для присоединения цеховой подстанции мощностью 1000 кВ*А, Т_М = 5500 ч. Кабели проложены в земле при температуре почвы +20⁰С с расстоянием 100 мм. На шинах 10 кВ ГПП ток к. з.9,5 кА. Время действия основной релейной защиты 1,2 с, полное время отключения выключателя 0,12 с.

Размещено на

Решение.

Определяем токи продолжительного режима

I_норм = S_н / nv3 U_ном = 1000/2*v3*10 = 28,9 А

I_max = S_н / (n - 1) v3 U_ном = 1000/1*v3*10 = 57.8 А.

Экономическое сечение кабеля

F_э = I_норм/J_э = 28,9/1,2 = 24 мм².

Принимаем два кабеля ААБ (3Ч25) мм², I_Д = 90 А. Поправочный коэффициент на температуру почвы k₁ = 94, и на число кабелей k₂ = 0,9.I_Д^/ =0,94*0,9*90=76,14 А, что больше I_max = 57,8 А, следовательно, кабель по длительному нагреву подходит.

Термическая стойкость параллельно соединённых кабелей проверяется по току к. з. непосредственно за пучком кабелей, т.е. в точке К2. Рассчитаем ток к. з.

Сопротивление до шин ГПП по заданному току к. з. I_{п. о.} = 9,5 кА

Хс= U_ср/v3*Т_{п. о.} = 10,5/v3*9,5 = 0,64 Ом

Удельное сопротивление кабеля r ₀ = 1,25 Ом/км; Х₀ = 0,099 Ом/км; сопротивление кабеля длиной 0,8 км

Х = Х₀* l = 0,099*0,8=0,079 Ом

r = r₀*l = 1,25*0,8=1,0 Ом.

Результирующее сопротивление до точки К2

х_рез = Хс + Хк/2 = 0,64 + 0,079/2 = 0,68 Ом; r_рез = r_к/2 = 1,0/2=0,5 Ом.

Ток к. з. в точке К2

I _{п. о. к2} = U_ср/ (v3 * vr_?² + X_?²) = 10,5/ (v3 * v0,68² + 0,5²) = 7,2 кА.

По одному кабелю проходит половина тока к. з.7,2/2 = 3,6 кА, поэтому тепловой импульс тока к. з.

В_к = I _{п. о}² (t_отк + Т_а) = 3,6² (1,2+0,12+0,01) = 17,2 кА²*с

Задача 4

Рассчитать заземляющее устройство заводской подстанции 35/10 кВ, находящейся во второй климатической зоне.

Сети 35 и 10 кВ работают с незаземлённой нейтралью. На стороне 35 кВ I_з = 8 А, на стороне 10 кВ I_з = 19А.

Собственные нужды подстанции получают питание от трансформатора 10/0,4кВ с заземлённой нейтралью на стороне 0,4 кВ. Естественных заземлителей нет.

Удельное сопротивление грунта при нормальной влажности с = 62 Ом*м.

Электрооборудование подстанции занимает площадь 18Ч8 м².

Решение.

Сопротивление заземляющих устройств для установок 35 кВ:

R_з ? 250/I_з = 250/8 = 31,2 Ом.

Сопротивление заземляющих устройств для установок 10 кВ:

R_з ? 250/I_з = 250/19 = 13,2 Ом.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора 0,4 кВ должно быть не более 4 Ом. Заземляющее устройство выполняется общим, поэтому последнее требование является определяющим для расчёта R_з ? 4 Ом. Заземлитель выполняем из вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 5м, диаметром d = 12 мм, верхние концы которых соединяем с помощью горизонтального электрода - стальной полосы сечением 4Ч40 мм, уложенной в землю на глубине l₀ = 0,7 м. Общая длина полосы по плану 60 м, предварительное число стержней 12. Сопротивление одного стержня r_в = 0.27*с_раст. = 0.27*89,9 = 24,3 Ом; здесь с_раст = к_сез* с = 1,45*62=89,9 Ом*м; к_сез = 1,45 для второго климатического района. Необходимое число вертикальных заземлителей

n_в = r_в/ R_з*Ю_в = 24,3/4*0,52 = 11,7,где Ю_в = 0,52 для n = 12.

Сопротивление заземляющей полосы:

r_г = (0,366*с_{раст. г}/L_г) *ln (L_г²/0.5*b*t) = (0,366*3,5*62/60) ln (2*60²/0,4*0,7) =8,48 Ом

Сопротивление полосы в контуре из 12 электродов

R_г = r_г/ Ю_г = 8,48/0,34 = 24,9 Ом,

где Ю_г = 0,34 для n = 12.

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей

R_в = R_г * R_з / (R_г - R_з) = 24,9*4/ (24,9-4) = 4,76 Ом.

Уточнённое число стержней

n_в^/ = r_в/ R_в*Ю_в = 24,3/4,76*0,52 = 9,81

Таким образом окончательно принимаем n = 10, т.е. двух стержней в торцах подстанции не устанавливаем.

Задача 5

Рассчитать для линии 10 кВ максимально-токовую защиту и токовую отсечку, выполняемую с реле РТМ и РТВ, если заданы: максимальный расчётный ток линии 260 А, ток к. з. в конце защищаемой линии 1000 А, ток к. з. в начале линии 6000 А. Двигателей на линии нет. Коэффициент трансформации трансформаторов тока 300/5=60.

Решение.

Определяем ток срабатывания реле РТВ максимально-токовой защиты (защиты от перегрузки):

I_сраб = К_н*К_сх* I_н/ (К_в*К₁), где

К_н = 1,2-1,5 - коэффициент надёжности отстройки для учёта погрешности реле и ТТ; К_сх=1...