МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ЭЛЕКТРОМОНТАЖ*
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНЫЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ
ттт Ф.Б, ЯКУБОВСКОГО
РЕГОМЕНДАЦИИ по выполнению схем сетей Выпрямленного оперативного тока
■МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ II СПЕЦИАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР
НАУЧНО-ПРОЮВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ЭЛ ЕКТРОЛЮН ГАЖ»
ОРДЕНА ТРУДОВОЮ КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНЫЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ
■меня Ф.Б. ЯКУБОВСКОГО
РЖОШЩЦИй по выполнению схем сетей выпрямленного оперативного тока
Работа не подлежит размножению и передаче другим организациям
Отделы: ОЭС Главный сп ециалист^-с^^ь
I
?Ш = 0,524 Zct.v-Kz или
гы = 0,524-Рз ф ■ К1=4,05 Рз ■ Й • К 2
вде: J)2,Рз - удельное сопротивление кабеля KL2 и ишнок ± Ш (Ом. ш?/м) соответственно.*
Таким образом# значение суммарного активного сопротивления, приведенного к напряжению переменного тока, будет составлять; = £т + К2(Zugvhom +^,05J)q +
где: ^ - дайна кабеля KLI в метра*;
р, - удельное сопротивление кабеля KLI в Ом. mmVm;
Si~ сечение кабеля KLI в мм^
Выражение (1.7) представляет собой общую формулу вычисления <*z применительно к схеме замещения рис. 1.2.
При выполнении СВГ по варианту А питание БПНС-2 происходит от вторичной обмотки U ном. тн.- = 100 В трансформатора напряжения (ТН). Тогда сопротивление блока НШС-2, приведенное к напряжению 100 В, составит:
~ ./т)2
C(jgv “ Cugv.hom ( 400J
Схема замещения в этом случае будет полностью совпадать со схемой замещения рис.1.2.
Для этого случая формула (1.7) принимает вид (к =g§$“ =
= 0,25):
?2 * Zr+fit j- +0,0625 Su6Ynmf0,0625 /,OS (рг ^-+
-А*)
Значение тока короткого замыкания в любой точке схемы, приведенное к напряжению переменного тока;
т* — Уф — (1*9)
где: Цф = = 58В (для варианта ”А")
т №
Для выпрямленного тока;
Id =jkjf К = /,22 - Д • 0,25 = 0,3051*,
При питании блоков БПНС-2 от трансформаторов собственных нужд (ТСН) с номинальным вторичным напряжением 400В (дня КРУ и вариантов Б я В) принято допустимым пренебречь сопротивлением питающего ^трансформатора, так как оно
значительно меньше сопротивления блока ( %т « Zugvном^' В этом случае коэффициент трансформации трансформатора На вводе блока составляет к=1.
Слеш замещения для данного случая показана на ряс.ЬЗ. J&U Zu&v Ъщ* JdfL &
i_J-L_'-«—J __- I___
рис*1.3. Схема замещения для вариантов
Соответственно, формула (1.7) принимает вид;
^-Р/\ + гоб¥.ном +W(f>2 |*A|j Ц.п)
Значения токов 1^ и 1<* находятся, как и в варианте А, но с учетом знй&ения фаяного напряжения U? = ^=^=2206
Id = /,22 • К = 1,221*, (1,13)
1.2• Расчет токов короткого замыкания
I
Расчеты токов короткого замыкания (ТЕЗ) выполнены в
именованных единицах. Сопротивление схемы замещения даются в Омах.
Расчеты производились для максимального и минимального режима работы питающей системы.
Минимальный режим
При расчетах токов в минимальном режиме длины кабельных линии и сопротивление блока ЕПНС-2 принимаются максимально возможными.
и ном. = 100 В; К = 0,25, ^т = 0,072 Ом; U ф = 58В;
%= 0,03 Ом.
Длина питающего алюминиевого кабеля(переменного тока) ^ =100 м;
S/= 16 мм2; сопротивление блока ^uguhom =4,7 Ом.
Длина алюминиевого кабеля постоянного тока =40 м, 6 мм2.
Длина медного провода ошиновки (± щу) £ _ 50 м;
S3= 4 мм2. По формуле (1,8) имеем:
0,072 + 0,029 . + 4,7 .0,0625 ч0,0625.~1,05 *
* 16
* (0,029 . + 0,0175 . £Qj + 0,03 = 0,604 Ом
6 4
Ток в месте короткого замыкания (1.9), (1.10):
Icf~ 0,305 .• =1 0,305 . 58 = 29,3 А
Если пренебречь сопротивлениями кабеля и шинок * ШУ со стороны выпрямленного тока в виду их малости, то:
tJ = 0,072 + 0,029 .• + 4,7 ;0,0625 + O',03
«- тс
= 0,577 Ом
0,577
= 0,305 . 100 ** 30,5А
Вариант Б, В и вариант для КРУ и ном = 400В; Zr= 0; К =* I; 1/ф = 220В Змеином. =4,7 Ом
та, кроме Si • Для этого варианта 5/= 6 ш?.
Все остальные данные принимаются иа предыдущего расче-
По формуле (I.II) имеем:
0,029 .ML +4,7 +1,05 (0,029 . ML_ + 0,0175 . 5QJ= б 6 4
«5,62 Ом
По формулам (1*12) и (1.33):
220_ = 39,2А; J\ = 1,22 . 39,2 .1 = 47,8А
5,62 ^
Вели пренебречь сопротивлениями кабеля и шинок ± ШУ со стороны выпрямленного тока в виду их малости, то:
Zl= 0,029 . + 4,7 = 5,183 Ом
6
1> 220_ = 42А; l‘=Г,22 .* 42 = 52А
5,183
Сравним значения токов коротких замыканий с учетом и tuj и без их учета:
Вариант A: X~.= IQQ _ 1,03%- Id = 1.04*
u 97 Td
, /
Вариант Б, В и КРУ: Xv = 42.44 = 1,08$; 51.78 =
Х~ 39,2 47,8
= 1,08$
Так как процентное расхождение сравниваемых величин не превышает 10$, в дальнейших расчетах %L2 и не учитываются.
Это позволяет считать значение тока, протекающего через блок при S3 в кабеле шш на шинках * ШУ, не зависящим от числа параллельно работающих блоков в СНГ, а ток в месте КЗ считать по формуле (I.I4)
1Х - п Ifa.
где: п - число блоков;
ток КЗ, протекающий через блок.5
Максимальный _ нежим
При расчете значения ТКЗ в максимальном режиме питающей системы принимаются минимально возможные длины кабельных линий и минимальное сопротивление блока ЕПНС-2.
Варщнт,,А
LI/u/fTf— 100 В; К = 0,25; ^т~ 0,072 Ом; U(p~ 58В *1-
0,03 Ом; S-f — 70 м, S{- 16 мм2, ^vgvnor 3'»8 Ом
= 0,072 + 0,029 : + 3,8 . 0,252 +0,03 = 0,466 Ом
16
= 124,5AJ Id= 0,305 .'124,5 =
При 2-х параллельно работающих блоках ток в месте КЗ удваивается:
1Н = 3898 • 2 = 76А
Вариант Б,В и вариант для КРУ.
Ununr 400В; к - I; tr = О Ом; Цф = 220В;
30 м9 Sy= 3 мм2; 'tt/Gv.HOM~ Ом
?y= 0,029 . ^ + 3,8 = 3,945 Ом
z 6
£v= ^22CL = 55,76A S-56A; L= 1,22 .55,76 5 68A
3,945
При двух параллельно работающих блоках ШНС-2 ток в месте повреждения составляет
1к = 2.68 = 1Э6А
результаты расчетов токов коротких замыканий в сетях оперативного тока и собственных нужд приведены в табл, I.-I.
(сК А
М01-6300-3
Значения токов короткого замыкания* приведенные в табл. I.I, рассчитаны, исходя из следующих данных;
- максимальная длина кабелей; питающих блоки ЕПНС-2 и в варианте А, и в вариантах ДВиКРУравна ТОО м;
- минимальная джина этих кабелей принята;
а) при варианте питания А - 30 м
б) при вариантах питания Б,В1Р70 м. (обусловлено генпланом подстанции).
- кабели приняты алюминиевыми сечением 16 мм2 при варианте А; 6 мм2 при варианте Б,ВиКРУ|
Сечение S = 16 мм^ обусловлено необходимостью более полного использования пропускной способности блоков ЕПНС-2 (по условию потери напряжения).*
- для упрощения расчетов ТКЗ сопротивления кабелей и ошиновки (+ шу) на стороне выпрямленного тока, не учитывались;.
- для определения токов повреждения при К35 в начале питающего кабеля (при Ц ном = 400В) с качестве источника питания припишется (условно) трансформатор С.Н., мощностью 1000 кВА (вариант б)
100 тпо
I к.з. = I ном. 1Гк~% = 1445 • йдАД- — 26273 А ^ 5,5
- при определении токов повреждения в конце питающего блок кабеля, сопротивление трансформатора С.Н.' припишется равным нулю ( %т *0 ) ;
- при определении токов повреждения в питающем кабеле на стороне переменного тока в случае присоединения последнего к трансформатору С.Н. мощностью 40 кВА учтено сопротивление трансформатора (вариант Ей КРУ) \
- при расчете токов повреждения за блоком питания сопротивление трансформатора С.Н. мощностью 40 кВА не учтено.
М01-6300-3
Ток к.з. на выводах Н.Н. трансформатора S =40 кВА.
I к.3.=1 ном. ^ = 58 . JQ- = 1289 А-
Все промежуточные значения токов короткого замыкания зависят от:
а) Выбранного варианта СВТ я режима работы сети оперативного тока (параллельная и раздельная работа блоков питания);
б) Принятого расчетного сопротивления блоков БПНС - 2;
в) Длины питающего блок ШНС - 2 кабеля;
г) Длины кабелей в сети выпрямленного тока;
д) Сечения и материала всех кабелей;
е) Места короткого замыкания.
мошоо-з
|
ЦнВ 8* подл |
Подп и дата |
8зам |
Текстовое документы * |
Фарма |
Взамен |
Нач от |
|
|
|
|
— |
{без основной надписи) |
Рзе-гг |
Ф36-18 |
|
|
Итоговая таблипэ расчета токов короткого замыкания
|
Таблица Ы |
|
Напря- |
Использу
ется |
Режим |
Точки
к.з. |
Ток в месте к.з. |
Составляющая по _йшшм._ |
Примечания |
|
питания
в |
трансфор-» матор СН или трансформатор напряжения |
|
I ем *А |
I вып., А |
X А
— /V » д» |
I выл.,А |
|
|
! т |
2 |
В |
Д |
5 _ |
6 |
7 |
______8----- |
______2_ |
|
'400 |
ТСН 250 кВА |
МАХ |
KI |
112х) |
136хх) |
56 |
68 |
IV При расчете 1к;з. для МАХ |
|
'400 |
»и~. |
MIN |
KI |
42 |
52 |
42 |
52 |
режима принима |
|
*
400 |
|
МАХ |
К2 |
112х) |
IQ6^ |
56 |
68 |
лась {,% =30 Щ ДЛЯ MIN режима |
|
400 |
впщ |
MIN |
К2 |
42 |
52 |
42 |
52 |
100 м |
|
400 |
„11 „ |
МАХ |
КЗ |
1517 |
- |
1517 |
- |
|
|
'400 |
—и«. |
MIN |
КЗ |
455 |
- |
455 |
- |
|
|
400 |
ТСН 1000 кВА |
MINI MAX J |
К4 |
26273 |
i |
- |
- |
|
|
|
х) При подключении к одному ТСН двух ВПНС-2 |
|
хх) при параллельной работе 2-х блоков БПНС-2 на одно место КВ. |
|
|
Таблица I,I (продолжение) |
|
т |
- 2___________________ . |
я |
. 4 ....... |
-_5 __________ |
________6.._ _______ |
7 |
8__________ |
..... __________________9____________ . |
|
400 |
ТСН 40 кВА. |
МАХ |
KI |
|
136хх) |
56 |
68 |
$( = 6 мм2 |
|
400 |
|
MIN |
KI |
42 |
52 |
42 |
52 |
|
|
400 |
|
МАХ |
К2 |
112х5 |
jggXX) |
56» |
68 |
|
|
400 |
|
MIN |
К2 |
42 |
52 |
42 |
52 |
|
|
400 |
|
МАХ |
КЗ |
698,4 |
- |
698,4 |
- |
|
|
400 |
|
MIN |
КЗ |
336,7 |
- |
336,7 |
- |
|
|
400 |
|
МАХ |
К4 |
1289 |
- |
- |
- |
|
|
400 |
|
MIN |
К4 |
1289 |
- |
- |
|
|
|
и
о
о |
ТЫ (НКФ) |
МАХ |
KI |
|
76хх) |
124,5 |
38 |
При расчете ]Хз. |
|
100 |
ТН (НКФ) |
MIN |
KI |
100 |
30,5
76хх) |
100 |
30,5 |
для МАХ режима принималась 12 = 70м ДЛЯ MIN режима
S3 100 М |
|
100 |
—м— |
МАХ |
К2 |
|
124,5 |
38 |
|
100 |
|
MIH |
К2 |
100 |
30,5 |
100 |
30,5 |
|
100 |
|
МАХ |
КЗ |
292 |
- |
292 |
- |
|
|
|
x) При подключении к одному ТСН двух ЕПНС-2 хх) При параллельной работе 2-х блоков БПНС-2 на одно место КЗ |
|
ЦнВ.Н'поУл |
Лодп. и дата |
8зам. шМ< |
Текстовые доки менть! 1 Форма |
Взамен |
Нач. ОТП |
|
|
|
|
[без осноВнои надписи) | (p^S-Z2 |
Ф36-73 |
|
|
Таблица 1,1 (Продолжение) |
|
Т |
_ |
;____з_________ |
4 |
,- - 5------- |
................- . 6 |
7 |
8 |
9 ...................... |
|
100 |
ТН (НКФ) |
MIN |
КЗ |
228 |
|
228 |
_ |
|
|
100 |
|
МАХ "1 |
К4 |
802 |
- |
802 |
- |
$J в 16 мм2 |
|
|
|
MIN J |
|
|
|
|
|
|
|
UhS /vs подл ЛоЭа и дата В зам инёлi Чертежи и текстодые документы форма Взамен 'Ноч ОТП
QCH0&H02Q KOnnSfQKrnCt, , ГГ)DO-Я? Л-m 1 rn/)Q-7Q V -
___ проекта (рабочего проекта) (рОУ асло^£ фУУ 'У “' • »
Предисловие............................. 2
Введение................................... %
Т: Расчет тошв короткого замыкания в сети выпрямленного оперативного тока с совместным питанием устройств РЗА и цепей управления выключат елей.*.................4
1.1. Общие положения и схема замещения.'............4
1.2. Расчет токов коротких замыканий.............../О
2. Установка защитной аппаратуры в сетях оперативного
тока и собственных нужд.................19
2:1 Общие положения.....................19
2.2 Анализ существующих схем питания шинок ± ШУ. ... . 20
2.3 Рекомендуемые схемы питания шинок ± ..........26
3. Расчет токов короткого замыкания в сети "сглаженного"
оперативного тока.......................
4. Действие защитных аппаратов при КЗ в сети
"сглаженного" оперативного тока.............33
рекомендации по выпаянению схем сетей выпрямленного оперативного тока _
внипи !
ТЛКПРОМЗЛЕКГРОПРОЕКТ « ИМЕНИЙ Б ЯКУБ08ГКОГО
Предисловие
Настоящая работа по-существу представляет собой вторую редакцию работы ШИПИ Тяжпрошлектропроект "Рекомендации по выполнению схем сетей выпрямленного оперативного тока" (л,8), выпущенной по плану научной организации труда в 1984 г* В нынешней редакций учтен опыт применения систем выпрямленного тока на промышленных подстанциях, запроектированных на основании типовых решений института "Энергосетьпроект" (Д7) и ВПИЛИ ТПЭЛ (л.1).
В работе рассмотрены вопросы расчета токов коротких замыканий и выбора защитных аппаратов в системе выпрямленного оперативного тока (СНГ) подстанций и распредели-тельных пунктов промышленных предприятий, применительно к конфигурации СНГ, описанной в (л.1; л.7; л. 8, л.9 и л.Ю).
Работа выполнена в инициативном порядке в отделе электроснабжения ШИПИ ТПЭП (главный специалист В.И.Корогод-ский) при участии начальника отдела нового электрооборудования к.т.н. Э.МЛиберзона.
Введение
Система выпрямленного оперативного тока (СВТ) стала в настоящее время основным видом оперативного тока на подстанциях и распределительных пунктах промышленных предприятий (л.'2). Все СВТ можно разделить на виды, условно ббозначенные в (дЛг л.8,л.Ю) в данной работе на СВТ по вариантам:
"А"» "Б", "В", и "КРУ".
Особенностью построения СВТ на главных понизительных подстанциях (1Ш) по варианту "А" является питание оперативных цепей защитЫр автоматики и управления только от стабилизированных блоков типа ШНС-2, подключенных ко вторичным
М0/-65ОО-3
обмоткам трансформаторов напряжения (типа НКф-ПО и НКФ-220), установленных на линиях 110-220 кВ, питающих силовые трансфер-* маторы ПШ.
Блоки напряжения типа БГШ-1002, предназначенные для 1 организации питания цепей сигнализации (*ШС), подключаются к секциям щита переменного тока 380-220В в ПШ.
Вариант "Б” для ГПП отличается тем, что блоки типа БПНС-2 подключаются к секциям шин щита переменного тока 380-220 В, а каждый из двух токовых блоков питания типа БПТ-1002 подключен вторичным обмоткам трансформаторов тока, встроенных во вводы высшего напряжения силовых трансформаторов ПШ.
Вариант "В” для ПШ с трансформаторами, имеющими расщепленную обмотку низшего напряжения (НН)? характеризуется наличием только двух блоков типа ЕПНС-2, каждый из которых подключен к шинкам 380В обеспеченного питания, образованным попарно включенными четырьмя ‘^трансформаторами собственных нужд небольшой (до 40-63 кВА) мощности. Аналогичная система может применяться для четырехсекционных (2x2) HI, характерных для некоторых машиностроительных:: предприятий.
Блоки напряжения типа ЕПН-1002 запитаны так же, как в варианте "А".
Аппаратура СВТ размещается в помещении щита управления и реле ПШ.
Организация СВГ в РП, состоящих из шкафов комплектных распределительных устройств, (так называемый вариант "КРУ") сходна с вариантом "Б", применяемом на ПШ.' И здесь блоки типа БПНС-2 подключаются к трансформаторам собственных нужд со вторичным напряжением 380В. Токовые блоки типа ЕПТ-1002 подключаются ко вторичным ббмоткам трансформаторов тока
*'г~' Акт
вводов 6-10 кВ. Блоки напряжения включаются на шинки обеспеченного питания 380В» имеющие два ввода с АВР от трансформаторов собственных нужд. Блоки НШО-2 устанавливаются в помещении И18 а остальная аппаратура СВГ (кроме УШЕК) в шкафу низковольтной аппаратуры КРУ 6-10 кВ.
I. Расчет токов короткого замыкания в сети
выпрямленного оперативного тока, с совместным питанием устройств РЗА и цепей управления
_вышзадздей*,-
1*1. Общие положения и схема замещения.
Щщ определении токов короткого замыкания в сети» образующей шинки управления ± щу, должны быть известны сопротивления от источника питания до места короткого замыкания.
В общем виде значение тока на стороне переменного напряжения определяется по формеле:
,А
J-K-3 Ет
- номинальное фазное напряжение питающей сети;
- суммарное сопротивление цепи короткого замыкания, включающее в себя в зависисоети от места короткого замыкания (КЗ) одно или несколько следующих сопротивлений:
- сопротивление питающего элемента;
- в вариантах Б, В и для КРУ - трансформатора собственных нужд (К^ =6000+Ю000/380В)
- в варианте А - трансформатора напряжения (К„ =110000-220000/100 В)
М01-6Ж-5
ZHU- сопротивление кабеля от питающего трансформатора до блока НШС-2;
2uev - сопротивление блока НШС-2»
2К!я~ сопротивление петли кабеля, соединяющего блок питания с шинками ± ШУ;
Zu - сопротивление петли шинок ± ШУ.
- сопротивление, упитывающее совокупно все переходные контакты в цепи К.З.
Ва рис.I.Is 1.2 показана исходная схема ж схема замещения участка сети СНГ для расчета токов КБ.
При КЗ в конце магистрали шинок ± ШУ, в точке KI суммарное сопротивление:
Яш1-2им*Я**-2 (р.2)
Учитывая, что в рассматриваемой сети индуктивное сопротивление существенно меньше активного, все сопротивления в (182) принимаются активными:
?£ = ?г ' ?«/ ^acv '£«.2 (1.3)
Сопротивление блока ЕПНС-2 вычисляется по формуле:
£
ZuGV "И • Ъ/ЯтУнаМ (1*4)
где: Zuev. ном. - еопротявлент блока при номинальном
фазном напряжении блока 400 ;
и ®
К =й—- коэффициент трансформации трансформатора*
400
установленного на входе блока„
U ном - номинальное линейное нацрякение блока (100 В или 400В)
Данные по номинальному сопротивлению блока типа ЕПНС-2 неоднозначны. Поэтому в расчете использованы следующие значения сопротивления 2^. ном.: в максимальном режиме работы Зюг.л»*= 3,8 Ом (по данным л.'4), а в минимальном режиме: ZuGv.nou. = 4,7 Ош - (по данным л.З и л.б).
мотоо-з
Активное сопротивление кабельного участка сети от блока питания до шинок ± щу, приведенное к напряжению питания переменного тока;
'/V и/ г> * К
(1,5)
'IctKij - активное сопротивление петли кабеля длиной t£ и сечением S% от
выходных зажимов блока ( « 220 В) до шинок + ШУ.
Сопротивление петли, шинок приведенное к стороне пере-« - Ы-Ш Xs
<-Ш VS-Kt-Кт
tel. и/ - активное сопротивление петли шинок длиной 1$ и сечением $,
(1об)
г/,35 - коэффициент выпрямления блока
трехфазной мостовой схемы ( Ucf - вып-рямленное напряжение; Uj -Uhom _ линейное напряжение на входе блока)
- коэффициент, равный отношению тока на входе (стороне переменного тока) трехфэзной мостовой схемы блока к току на выходе (на стороне выпрямленного тока) при К = I.
При подстановке значений кв и КТ в формулы (1,5) и (1.6) имеем: ?лх2 ~ 0,52.4-Zd kiA 'Кг
и-*и .гЬ >*
