Определение необходимости установки секционного реактора. Выбор секционного выключателя.

Пример 1. Определить необходимость установки секционного реактора в ГРУ 10 кВ ТЭЦ с генераторами типа ТВФ-63-2ЕУ3.

Исходные данные:

генераторов: Р_НОМ = 63 МВт; U_НОМ = 10,5 кВ; cosφ_Г =0,8;

^//_{d НОМ} = 0,136; Т_а = 0,247 с.

трансформаторов связи: S_{НОМ, Т} = 32 МВА, К_Т = 115/11 кВ;

u_К = 11,5%.

системы: S_К = 5000 МВА.

линий: L = 30 км; Х_УД = 0,4 Ом/км.

местная нагрузка: Р_{МН, МАКС =} 80 МВт; cosφ_МН =0,8 (рис.1).

Решение. Расчетная схема ТЭЦ с указанием всех элементов и расчетной точки КЗ: К-1 показана на рис.1.

Рис.1.Расчетная схема ТЭЦ

Расчет токов КЗна шинах ГРУ. За базисные единицы приняты:

S_б = 100 МВА; U_б = U_{СР. НОМ} = 115 кВ;

I_{б Н} = S_б / U_{б Н} = 100/ 10,5 = 5,5 кА.

Сопротивления элементов схемы замещения (рис.2), приведенные к базисным условиям:

Рис.2.Схема замещения ТЭЦ без секционного реактора

_С = S_б / S_К = 100/5000 = 0,02;

_Л = Х_УД ·L ·S_б / U² _б = 0,4· 30· 100 / 115² = 0,09;

_Т = u_К · S_б / 100·S_{НОМ, Т} = 10,5·100/ 100·32 = 0,328;

_Г = ^//_{d НОМ} · S_б / S_{НОМ, Г} = 0,136·100 / 6,3 /0,8 = 0,173;

Сверхпереходная ЭДС генераторов принимаем:

^//_Г = 1.

Ток КЗ:

от системы

_С = _С / ( _С + 0,5 _Л + 0,5 _Т) =

1 / (0,02+ 0,045+ 0,164) = 4,36

В именованных единицах:

I_C = I_{б Н}· _С = 4,36·5,5 = 24,02 кА.

от генераторов

_Г = ^//_Г / 0,5 _Г = 1/ 0,0865 = 11,56

В именованных единицах: I_Г = 11,56·5,5 = 63,58 кА.

суммарный

= 4,36 + 11,56 = 15,92

I = 15,92·5,5= 87,56 кА.

Вывод: начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ превышает 63 кА (номинальный ток отключения выключателей типа МГГ) – необходима установка секционного выключателя.

Пример 2. Выбрать секционный реактор.

Секционный реактор (СР) выбирается по :

- номинальному напряжению – U_НОМ,Р, кВ должно выполняться условие: U_УСТ≤U_НОМ.

- номинальному току (длительно допустимый ток при естественном охлаждении) I_НОМ,Р, А, должно выполняться условие: I_{РАБ. УТЯЖ.}≤ I_НОМ,Р.

- номинальному индуктивному сопротивлению – Х_Р, Ом, выбирается максимальное значение по справочнику.

Анализируем максимально возможные перетоки мощности через секционный реактор в аварийных режимах для определения утяжеленного режима (повышенные нагрузки в ремонтном или послеаварийном режимах), рис.3. Очевидно, что расчетным является режим при отключении трансформатора связи (рис.3, а) :

S_СР = S_Г2 – S_{МН, МАКС}/2 = P_Г2/ cosφ_Г2 – P_{МН, МАКС}/2 ·cosφ_МН = (63-80/2)/0,8 = 25 МВА.

Максимально возможный ток через секционный реактор

I_{РАБ. УТЯЖ} = S_СР / U_НОМ = 25/ ·10,5 = 1,38 кА.

По справочнику выбираем реактор типа РБ 10-1600 -0,35

Рис.3.Переток мощности через секционный реактор в аварийных режимах:

а) при отключении трансформатора; б) при отключении генератора

Далее рассчитываем ток КЗ при наличии секционного реактора (рис.4).

ср = Х_СР ·S_б / U² _б = 0,35·100/ 10,5² = 0,32

а) б)

Рис.4.Схема замещения ТЭЦ с секционным реактором:

а) исходная; б) преобразованная относительно точки К1

Ток КЗ:

от генератора Г1

_Г1 = ^//_Г1 / _Г = 1/ 0,173 = 5,78

В именованных единицах: I_Г1 = 5,78·5,5 = 31,79 кА.

от системы и генератора Г2

Для определения тока КЗ, необходимо провести преобразование исходной схемы замещения относительно точки К1 (рис.4, а). При преобразовании треугольника сопротивлений Х_Т1, Х_Т2 и Х_Р. В звезду (рис.4, б) получаем:

₁ = ( _Т1· _Т2) / ( _Т1+ _{Т2 + Р}) =

(0,328·0,328) / 0,328 + 0,328 + 0,32) = 0,12

₂ = ₃ = ( _Т1· _Р) / ( _Т1+ _{Т2 + Р}) =

(0,328·0,32) / 0,328 + 0,328 + 0,32) = 0,11 (рис. 5,а).

Далее складываем последовательно:

₄ = _С + _Л/2 + ₁ = 0,02 + 0,09/2 + 0,12 = 0,185

₅ = ₂ + _Г2 = 0,11 + 0,173 = 0,283 (рис.5, б).

Рис.5.Этапы преобразования схемы замещения

При параллельном сложении сопротивлений 4 и 5 и последующим последовательным сложением результата с сопротивлением 3 получим (рис.5, в):

₆ = ( ₄ · ₅) / ( ₄ + ₅) + ₃ =

(0,185 ·0,283) / (0,185 +0,283) + 0,11 = 0,22 (рис.6).

₃ = 1.

Далее определяем ток:

_Г2, _С = ₃ / ₆ = 1/ 0,22 = 4,55

В именованных единицах I_{Г2, С} = 5,5 ·4,55 = 25,025 кА

Суммарный ток:

I = I_г1 + I_{Г2, С} = 31,79 + 25,025 = 56,815 кА.

Что меньше тока без секционного реактора (87,56 кА).

Выводы:

1. Установка секционного реактора снижает токи КЗ до уровня, позволяющего применить в ГРУ 10 кВ ТЭЦ выключатели, выпускаемые заводами, или более дешевые выключатели, если ток на шинах ГРУ не превышал 63 кА до установки СР.

2. Снижение уровня токов КЗ с помощью СР обеспечивает меньший нагрев кабелей местной нагрузки ТЭЦ в условиях КЗ в кабельной сети.