Материал: Изм. Лист докум. Подпись Дата Лист 2 кп. 45. 13. 03. 02. 07 Пз содержание

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
52
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Подставляя найденное значение в выражение (5.1) получим:
√
Расчет тока утяжеленного режима осуществляется при отключении одной из кабельных линий, тогда передача мощности от ветропарка будет осуществляться по 1 оставшейся в работе кабельной линии.
Ток утяжеленного режима при выходе из строя одной из линий:
(5.4)
5.1.2 Расчѐт тока нормального и утяжеленного режима для силовых трансформаторов 110 кВ
Ток нормального режима работы трансформатора:
√
(5.5) где
– номинальная мощность трансформатора
√
Расчетный ток для трансформаторов 110 кВ
√
(5.6)
√
√
Ток утяжеленного режима принимается при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформатор принимает на себя всю нагрузку (с учетом собственный нужд):
√
(5.7)

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
53
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
√
5.1.3 Цепи сборных шин 110 кВ
Ток нормального режима цепей сборных шин принимается с учетом распределения нагрузки равномерно по секциям (системам шин)
⁄
√
(5.8)
(
)
√
Ток утяжеленного режима цепей сборных шин определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме (например, потеря питания на одной из шин):
√
(5.9)
√
5.1.4 Расчѐт тока нормального и утяжеленного режима для кабельных линий 35 кВ
√
(5.10) где
– число ветроустановок, соединенных в 1 ветвь
Для первой ветви с числом установок, равным 12, ток нормального режима по
(5.10) равен:
√
Результаты расчѐта токов нормального режима для остальных ветвей сведены в таблицу 5.1

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
54
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 5.1 – Результаты расчѐтов токов нормального режима
Ветвь
Число ветроустановок, соединенных в ветвь,
Величина тока нормального режима, А
№1 12 520,9
№2 12 520,9
№3 12 520,9
№4 11 477,5
№5 13 564,3
№6 10 434
Для кабельной ветви 35 кВ ток утяжеленного режима равен:
√
(5.11)
По выражению (5.11) ток утяжеленного режима для первой ветви равен:
√
Результаты расчѐта токов утяжеленного режима для остальных ветвей представлены в таблице 5.2
Таблица 5.2 – Результаты расчѐтов токов утяжеленного режима
Ветвь
Число ветроустановок, соединенных в ветвь,
Величина тока нормального режима, А
№1 12 548,3
№2 12 548,3
№3 12 548,3
№4 11 594
№5 13 564,3
№6 10 456,9 5.1.5 Расчѐт тока нормального и утяжеленного режима для силовых трансформаторов 35 кВ
Ток нормального режима работы трансформатора:
√
(5.12) где
– номинальная мощность трансформатора

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
55
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
√
Расчетный ток для трансформаторов 110 кВ
√
(5.13) где
– номинальная мощность ветроустановки
√
5.1.6 Цепи сборных шин 35 кВ
Ток нормального режима определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме [22]. В данном случае наиболее неблагоприятным режимом является совместная работа двух секций ЗРУ 35 кВ. При этом ток каждой подходящей линии будет равен току одной ВЭУ:
(5.14) где
– ток подходящей линии ВЭУ, А n – число ВЭУ, подключаемых на секцию шин
Тогда для подходящей линии расчетный ток нормального режима определяется по формуле:
√
(5.15)
√
Производим расчета тока нормального режима для сборных шин 35 кВ
Для первой секции шин:
Для второй секции шин:
Утяжеленный ток

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
56
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
5.1.7 Цепи секционного выключателя 35 кВ
Ток нормального режима цепей секционного выключателя рассчитывается в нормальном режиме:
√
(5.16)
√
Ток утяжеленного режима цепей секционного выключателя определяется с учетом перетока мощности при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме:
√
(5.17)
√
5.2 Расчѐт токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания рассчитывают для проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора параметров устройств релейной защиты.
Расчетные точки КЗ выбирают таким образом, чтобы токи КЗ в рассматриваемом элементе электроустановки были наибольшими. Расчетным видом
КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов на электродинамическую стойкость является трехфазное КЗ, а при проверке на термическую стойкость – трехфазное или двухфазное КЗ. Из этого следует, что в данной работе необходимо определить ток трехфазного КЗ при выборе оборудования на проектируемом РУ ВЭС.
Расчѐт токов КЗ будет осуществляться для 2 точек схемы: РУ 35 кВ и РУ 110 кВ.
Все вычисления будут производиться в программном комплексе «Neplan 5.5.5», широкий функционал которого позволяет, при наличии необходимых данных, модулировать различные вариации токов КЗ в любой точке системе.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
57
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Ниже, на рисунке 5.1 представлены часть энергосистемы Калининградской области с результатами расчѐтов токов
КЗ для схемы.
Рисунок 5.1 – Токи КЗ для схемы с отключенным секционным выключателем
Определим апериодическую составляющую тока КЗ на стороне 110 кВ по формуле:
√
(5.18) где t – момент времени;
– постоянная времени цепи КЗ.
Принимаем из таблицы 6.6 [22] и время t=0,01 с, значение апериодической составляющей тока будет равно:
√
Найдем значение ударного тока для РУ 110 кВ найдем по формуле:
√
(5.16) где
– ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ:

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
58
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
(5.17)
(
)
Подставив в значение (5.11) получим:
√
Результаты расчѐта токов КЗ для первого варианта схемы сведены в таблицу 5.3
Таблица 5.3 – Результаты расчѐтов токов короткого замыкания для схемы с отключенным выключателем
Расчѐтная точка КЗ
Значение переодической составляющей тока
КЗ I
п0
, кА
Значение апереодической составляющей тока
КЗ I
aτ
, кА
Значение ударного тока КЗ I
уд
, кА
РУ 110 кВ
12,198 12,361 21,223
РУ 35 кВ
34,054 29,021 46,941
Значение периодической составляющей тока КЗ для РУ 35 кВ не удовлетворяет требованиям проверки термической стойкости КРУ 35 кВ (выбор оборудования осуществлялся в разделе 6). В связи с этим, для ограничения значений токов КЗ, было принято решение о разокрупнении блоков, путем секционирования шин РУ 35 и РУ
110 кВ.
Результаты расчѐтов токов КЗ для схемы с разокрупненными блоками представлен на рисунке 5.2

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
59
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Рисунок 5.2 – Токи КЗ для схемы с разокрупненными блоками
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания согласно (5.10)
√
Найдем значение ударного тока по формуле (5.11)
√
Результаты расчѐта токов КЗ для первого варианта схемы сведены в таблицу 5.4
Таблица 5.4 – Результаты расчѐтов токов короткого замыкания для схемы с отключенным выключателем
Расчѐтная точка КЗ
Значение переодической составляющей тока
КЗ I
п0
, кА
Значение апереодической составляющей тока
КЗ I
аt
, кА
Значение ударного тока КЗ I
уд
, кА
Секция №1 РУ 110 кВ
8,295 8,406 14,432
Секция №2 РУ 110 кВ
8,118 8,226 14,124
Секция №1 РУ 35 кВ
18,023 15,459 24,843
Секция №2 РУ 35 кВ
18,097 15,523 24,945

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
60
ВКР.45.13.03.02.16 ПЗ
Разраб.
Ермолович В.С.
Провер.
Никишин А.Ю.
Руков.
Никишин А.Ю.
Н. Контр.
Сивухо М.Э.
Утв.
Белей В. Ф.
Выбор основного
электротехнического
оборудования
Лит.
Листов
95
ФГБОУ ВО «КГТУ»
Кафедра ЭС и ЭЭ
Группа 16
–ЭЭ
6. ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
6.1 Критерии выбора и проверки силового электротехнического оборудования
1) Выбор выключателей
В соответствии с [22] выключатели выбираются по следующим условиям: по номинальному напряжению:
(6.1) где
– номинальное напряжение сети; по номинальному току:
(6.2) по номинальному длительному току:
(6.3) где
– нормированный коэффициент перегрузки выключателя в продолжительном режиме работы; по отключающей способности:
(6.4) где
– периодическая составляющая тока в начальный момент КЗ; по номинальному апериодическому току отключения:
(6.5) где
– номинальное значение апериодической составляющей тока отключения;
– апериодическая составляющая тока КЗ в момент начала расхождения контактов выключателя; по электродинамической стойкости:
(6.6)
(6.7) где
– начальное действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока, кА;

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
61
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
– набольшее мгновенное значение предельного сквозного тока, кА; по включающей способности:
(6.8)
(6.9) где
– начальное действующее значение периодической составляющей номинального тока включения;
– набольшее мгновенное значение периодической составляющей номинального тока включения; по термической стойкости:
В случае, когда откл
≤ тер
, аппарат проверяется по критерию (6.10):
(6.10)
Если откл
≥ тер
, то проверка на термическую стойкость аппарата производится по следующему выражению:
(6.11) где
– расчетный интеграл Джоуля, вычисляющийся по формуле (6.12):
(6.12)
2) Выбор разъединителей
Выбор разъединителей проводится по следующим условиям (6.1) – (6.3), (6.8)
(6.11), (6.12) [17].
3) Выбор трансформаторов тока
Выбор измерительных трансформаторов тока проводят по условиям (6.1) – (6.3),
(6.7) (6.10), (6.11) [17], а также по условиям: электродинамической стойкости
(6.13)
4) Выбор трансформаторов напряжения
Выбор измерительных трансформаторов напряжения производится по условию
(6.1) для первичной обмотки [17].
5) Выбор ограничителей перенапряжения

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
62
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Ограничители перенапряжения служат для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. ОПН выбираются по условию
(6.1) [22], а также: по наибольшему длительно допустимому рабочему напряжению:
(6.14) где
– наибольшее рабочее напряжение сети равно:
√
(6.15) по уровню выдерживаемого напряжения при коммутационных перенапряжениях:
(6.16) где
– испытательное одноминутное напряжение при частоте 50 Гц.
6) Выбор сборной ошинковки
Выбор ошиновки проводится по условиям (6.1) – (6.3), (6.7), (6.10), (6.11) [22].
6.2 Выбор и проверка оборудования 110 кВ
6.3.1 Выбор силовых трансформаторов
Выбор трансформаторов включает в себя определение числа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.
По условиям надежности требуется установка как минимум двух силовых трансформаторов. Согласно правилам технической эксплуатации электроустановок допускается продолжительная работа трансформаторов (при нагрузке не выше номинальной мощности) при повышении напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10 % сверх номинального напряжения данного ответвления [23]. Выбор мощности трансформаторов, должен осуществляться из условия, что каждый трансформатор должен быть способен принимать всю мощность генерируемую ВЭС.
Соответственно, критерий выбора трансформаторов:
(6.17) где
– номинальная мощность трансформатора
– мощность, передаваемая ветропарком

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
63
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Данной критерий обусловлен необходимостью обеспечения условий для выдачи в энергосистему мощности ВЭС при плановых и аварийных выводах в ремонт одного из трансформаторов. Мощность, передаваемая ВЭС:
(6.18) где
– номинальная мощность ветроустановки
– коэффициент мощности n – число ветроустановок в ВЭС
– мощность собственных нужд ПС морского базирования, принятая равной
1% и определяемая по выражению (6.19)
(6.19)
Подставив, найденное выражение в (6.19), получим:
Предварительно примем трансформатор ТДЦ 200000/110 номинальной мощностью 200 МВА. Произведем проверку принимаемого трансформатора, согласно критерию (6.17)
Трансформатор ТДЦ 200000/110 удовлетворяет условиям проверки и принимается пригодным для установки. Паспортные характеристики выбранного трансформатора представлены в таблице 6.1
Таблица 6.1 – Паспортные характеристики трансформатора ТДЦ 200000/110 [24]
Тип
S
ном
,
МВ

А
U
номвн, кВ
U
номнн,
кВ
ΔP
xx,
кВт
ΔP
кз,
кВт
U
k,
%
I
xx,
%
ТДЦ-200000/110 200 110 35 140 570 11,5 0,5 6.2.2 Выбор КРУЭ 110 кВ
Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ) предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах работы, а также для разъединения или замыкания обесточенных цепей и, при

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
64
КП.45.13.03.02.07 ПЗ необходимости их заземления, в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110 кВ.
Ячейка КРУЭ состоит из отдельных модулей, за счѐт чего достигается гибкость конструкции, позволяющая собрать любую из существующих на сегодня стандартных схем подстанции в соответствии с СТО 56947007 29.240.30.010-2008. Использование
КРУЭ позволяет выполнить подстанцию в минимальных размерах, особенно в случаях применения кабельных линий, что в условиях использования ПС морского базирования является особенно важным. Также применение КРУЭ позволяет повысить надежность и снизить затраты на эксплуатацию объекта.
Для установки на РУ 110 кВ ПС морского базирования примем комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией компании «Электрощит
Самара» типа «СЭЩ 110». Состав оборудования КРЭУ представлен на рисунке 6.1.
Номинальные параметры КРУЭ СЭЩ-110 представлены в таблице 6.2
Рисунок 6.1 – Компоновка КРУЭ СЭЩ–110

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
65
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 6.2 – Основные параметры КРУЭ СЭЩ 110 [25]
Параметр
Значение
Номинальное напряжение, кВ
110
Номинальный ток, А
3150
Ток термической стойкости, кА
40
Ток электродинамической стойкости, кА
100
Время протекание тока термической стойкости, с
4
Испытательное одноминутное напряжение рабочей частоты, кВ
230
Время включения, мс
60
Время выключения, мс
35 6.2.3 Проверка выключателя, встроенного в КРУЭ СЭЩ–110
Условия проверки выключателя представлены в разделе 6.1.
Проверка по напряжению, по критерию (6.1)
Проверка по номинальному току, выполняется по выражению (6.2)
Проверка по токам утяжеленного режима, выполняется по выражению (6.3)
Проверка по отключающей способности, по критерию (6.4)
Номинальный ток апериодической составляющей выключателя:
√
(6.20) где
τ = t р.з
+ t св.откл
= 0,01+0,035 = 0,045
– время срабатывания релейной защиты t
св.откл
– собственное время отключение выключателя
Из выражения (6.20) номинальный ток отключения апериодической составляющей выключателя равен: