Порядок оценки необходимости установки токоограничивающих реакторов. Выбор реакторов.

1. Рассчитывается действующее значение периодической составляющей тока КЗ на шинах низшего напряжения подстанции (точка К1) (рис.4.1):

, (4.1)

где – действующее значение периодического тока от системы, принимаемое не изменяющимся во времени, кА;

– действующее значение начального периодического тока от синхронного компенсатора, (если он имеется на подстанции) кА;

– суммарное сопротивление схемы замещения от системы до точки К1, Ом;

– сопротивление синхронного компенсатора, Ом.

2. Рассчитывается ток термической стойкости кабеля наименьшего сечения из всех кабелей, питающих РП (КБ1)

, кА, (4.2)

где – минимальное сечение кабеля, мм²;

С – термический коэффициент, А·с^0,5/мм²;

– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (среднее значение для точки К1 принимается

0,1 с (табл. 5.1 [6]));

– полное время протекания тока КЗ, определяемое:

,

где – заданное время действия основной релейной защиты линии, с;

– полное время отключения выключателя Q 1питающего кабеля кб1, с, (табл. 5.1 [3]).

3. Рассчитанный ток КЗ сравнивается с током термической стойкости кабеля.

Если < , то реактор не нужен.

Если > , то реактор нужен.

Далее определяется сопротивление реактора, необходимое для уменьшения тока КЗ до величины :

, Ом, (4.3)

где – суммарное сопротивление относительно т. К1.

4. Рассчитывается ток КЗ на шинах РП (точка К2), питающегося по кабелям наибольшего сечения (этот кабель имеет наименьшее сопротивление и, следовательно, на ним наибольший ток КЗ)

, кА.

5. Определяется ток термической стойкости питаемого кабеля по ранее приведенной формуле (4.2), где принимается 0,01с (табл. 5.1 [5]), а - меньшее значение времени действия релейной защиты питаемого кабеля, - для Q 2 (табл. 5.3 [3]).

6. Рассчитанный ток КЗ сравнивается с .

Если < , то реактор не нужен.

Если > , то реактор нужен и далее определяется его сопротивление:

, Ом, (4.4)

где и – активное и индуктивное сопротивления кабеля, за которым рассчитывался ток КЗ (кабель наибольшего из выбранных сечений).

7. Из двух полученных сопротивлений реактора выбирается большее и округляется до ближайшего большего стандартного (табл. 5.14, 5.15 [3]).

8. Реактор выбирается не только по сопротивлению, но и по номинальному току:

.

Если реактор устанавливается в цепи трансформатора, то

, (4.5)

где – допустимый коэффициент перегрузки трансфор-матора.

При большой мощности трансформатора может оказаться, что нет реакторов на такие большие токи, тогда устанавливаются линейные сдвоенные или одинарные реакторы, ток утяжеленного режима которых определяется числом присоединенных к нему линий и их током.

9. Рассчитывается ток КЗ за реактором с учетом его сопротивления

,

. (4.6)

Это необходимо, чтобы убедиться, что выбранный реактор ограничил ток КЗ до необходимой величины, т.е. < .

10. Рассчитываются потери напряжения в выбранных реакторах в нормальном и утяжеленном рабочих режимах:

в одинарных: , (4.7)

в сдвоенных: .

Потери напряжения не должны превышать (2-2,5)% в нормальном рабочем режиме и (4-5)% в утяжеленном режиме.

11. Выбранный реактор проверяется по электродина-мической стойкости:

, (4.8)

и электротермической стойкости:

, (4.9)

где – ударный коэффициент;

В – интеграл Джоуля для расчетной схемы типа «система»;

– действующее значение периодического тока КЗ за реактором;

– номинальный ток динамической стойкости (амплитудное значение) выбранного реактора (табл. 5.14, 5.15 [3]);

– номинальный ток электротермической стойкос-ти, отнесенный к номинальному времени (табл. 5.14, 5.15 [3]).

Примеры решения задач.

Задача 1. Для условий задачи 2.3. выбрать линейные реакторы для обеспечения термической стойкости кабелей 2(3×120)мм², питающих распределительный пункт (РП). К шинам РП присоединяются кабели с минимальным сечением (3×70)мм² для питания местной нагрузки. на этих линиях также установлены выключатели BB/TEL, время действия релейной защиты - 1с, для кабеля кб1 и 0,5 с для кб2. Полное время отключения выключателя BB/TEL - 0,055c, постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ .

Решение. 1. Рассчитывается ток термической стойкости кабеля: каждый кабель в пучке из 2 кабелей питающей сети должен быть термически стоек

Этот ток меньше тока КЗ (см. задачу 2.3.2)

2. Рассчитывается сопротивление , обеспечивающее ток не больше 11,36 кА на шинах подстанции

3. Рассчитывается сопротивление реактора, исходя из термической стойкости кабеля питающей сети 2(3×120)мм²

4. Рассчитывается ток короткого замыкания на шинах РП, учитывая, что длина питающего кабеля 2(3×120)мм² составляет 2 км. Из таблицы 7.28 [3] определяются удельные сопротивления и для алюминиевого кабеля сечением 120мм². Сопротивление относительно точки КЗ на шинах РП составит:

где

5. Рассчитывается ток термической стойкости кабеля, отходящего от РП, сечением (3×70)мм²

,

что меньше тока короткого замыкания на шинах РП. Необходима установка реактора для снижения тока КЗ на шинах РП до величины 9,33кА.

6. Определяется расчетное сопротивление реактора, исходя из термической стойкости кабеля питаемого кабеля 70мм²

Из двух рассчитанных сопротивлений реактора (0,13 и 0,11Ом) следует взять большее и округлить до ближайшего большего стандартного.

С учетом рабочего утяжеленного тока (см.задачу 2.3.2), равного 514А, могут быть выбраны два типа реакторов:

РТСТ-10-630-0,4У3 и РТСТ-10-1000-0,14У3 (реактор токоограничивающий, сухой, трехфазный ([5] табл.П1.17).

Далее сравниваются эти два варианта по потерям напряжения:

1.

2.

По величине потерь напряжения более предпочтительным является вариант с меньшими потерями, т.е. РТСТ-10-1000-0,14У3.

Проверяется способность этого реактора ограничить ток КЗ до нужной величины

,

что меньше термической стойкости кабеля сечением 120мм².

что меньше тока термической стойкости кабеля сечением 70 мм².

Далее необходимо проверить выбранный реактор РТСТ-10-1000-0,14 по термической и динамической стойкости к току КЗ за реактором.

1. По термической стойкости:

2. По электродинамической стойкости:

Реактор РТСТ-10-1000-0,14 удовлетворяет всем условиям выбора и проверки.

Задача 2. Выбрать, при необходимости, линейный реактор, исходя из отключающей способности выключателя типа ВВТЭ-10-/630 У3 в схеме типа «система» с сопротивлением системы

1. Рассчитывается действующее значение периодической составляющей тока КЗ на шинах 10,5 кВ:

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени, кА;

-действующее значение периодического тока КЗ к моменту размыкания контактов выключателя, кА.

2. По [3] табл.5.1. находится номинальный ток отключения названного выключателя Этот ток меньше тока , т.е.

Возникает необходимость в установке линейного реактора, снижающего ток до 10 кА.

3. Рассчитывается сопротивление, обеспечивающее ток КЗ на шинах, равный

4. Рассчитывается сопротивление реактора

5. По табл. П1.17 [5] выбирается реактор с ближайшим большим сопротивлением и номинальным током, соответствующим номинальному току выключателя, т.е.

РТСТ-10-630-0,4УЗ (реактор токоограничивающий, сухой, трехфазный)

что меньше тока отключения заданного выключателя, т.е.

Далее выбранный реактор проверяется:

а) по электротермической стойкости

б) по электродинамической стойкости

в) по потере напряжения

Потери напряжения в реакторе для номинального режима работы, при коэффициенте мощности нагрузки меньше допустимой величины. Предлагаемый реактор отвечает всем условиям выбора и проверки.

 

4.3.Задачи для самостоятельного решения.

1. Проверить необходимость установки токоограничивающего реактора, исходя из термической стойкости заданного кабеля, и, при необходимости, выбрать его сопротивление (4.1).

Рис.4.1

 

Рис.4.2	2. Проверить, нужна ли установка токоограничивающего реактора, исходя из отключающей способности выключателя, и, при необходимости, выбрать его сопротивление (рис.4.2).
Рис.4.3	3. От шин 10кВ подстанции по кабелю типа АСБ (3´120) питается нагрузка с рабочим током 160А. Проверить заданное сечение по термической стойкости, если I n,0=19кА, Т а,с=0,1с, t р.з.=1.5с. Кабель присоединен выключателем ВМП-10.При необходимости, выбрать токоограничивающий реактор. Кабель положен в земле, в траншее (рис.4.3).