Расчёт токов короткого замыкания
Короткое замыкание – электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.
Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость
Основными причинами возникновения таких коротких замыканий в сети могут быть:
– нарушение изоляции электрооборудования, вызываемое ее старением, загрязнением поверхности изоляторов, механическими повреждениями;
– ошибки действия обслуживающего персонала;
– механическое соприкосновение элементов работающих без изоляции.
Короткое замыкание в сети может сопровождаться:
– прекращением подачи питания потребителям, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание;
– нарушение нормальной работы других потребителей, подключенных к участкам сети, в следствии снижения уровня напряжения в сети;
– нарушение нормального режима работы энергосистемы.
Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их последствий необходимо:
– устранить причины вызывающие короткое замыкание;
– уменьшить время действия защит, действующих при коротких замыканиях;
– применять быстродействующие выключатели;
– правильно вычислять величины токов короткого замыкания, и выбирать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания.
Расчет токов короткого замыкания производят в таких местах системы, в которых при коротком замыкании токи будут иметь наибольшее значение.
Расчет производится для случая: режим системы рабочий, на ГПП в работе один трансформатор, секционный выключатель включен.
В расчетную схему (рисунок 6.1) включаем участвующие в питании места КЗ источники и все элементы схемы между ними и местом КЗ.
Рисунок 6.1 – Схема для расчета токов короткого замыкания
После составления расчетной схемы, далее составляется схема замещения подстанции. Схема замещения представляет собой расчетную схему, в которой все электрические и магнитные связи представлены электрическими сопротивлениями.
Если активное сопротивление ветки не превышает 30% ее индуктивного сопротивления, то определение периодической составляющей тока КЗ производится при условии 
. В электроустановках выше 1000 В условие 
, как правило выполняется.
Следовательно:
| (6.1) |
где IБ – базисный ток, кА.
Схема замещения представлена на рисунке 6.2.
Рисунок 6.2 – Схема замещения для расчета токов короткого замыкания
Расчет производим в относительных единицах. При определении параметров схемы замещения в относительных единицах необходимо задаться значением базисной мощности и вычислить значение базисного тока на разных ступенях трансформации:
| (6.2) |
где: IБi – базисный ток на i-ой ступени, кА;
SБ – базисная мощность, задаем SБ=100 МВА;
UБ – напряжение на i-ой ступени, кВ.
Определим индуктивное сопротивление элементов цепи.
Индуктивное сопротивление энергосистемы:
| (6.3) |
где Sкз.эс – мощность короткого замыкания на шинах источника питания (по заданию Sкз.эс = 1500 МВА).
Индуктивное сопротивление ВЛ 110 кВ:
| (6.4) |
где 
– удельное реактивное сопротивление воздушной линии, Ом/км (принимаем по [1] для воздушной линии 35-110 кВ 0,41 Ом/км;);
– длина воздушной линии, км (по заданию 
).
Рассчитываем сопротивления элементов схемы замещения в относительных единицах.
Сопротивление обмотки высокого напряжения:
| (6.5) |
где 
– напряжение короткого замыкания трансформатора, %; (таблица 4.1).
Сопротивление обмотки низкого напряжения:
| (6.6) |
Сопротивление кабельных линий:
| (6.7) |
где 
– удельное реактивное сопротивление кабельной линии, Ом/км (принимаем по [7] для кабельной линии 6-10 кВ 0,08 Ом/км;).
– длина воздушной линии, км (вычисляется по плану).
Сопротивление кабеля питающего ТП №19:
Сопротивление кабеля питающего СД №1,2:
Сопротивление СД №1,2:
| (6.8) |
где 
– сверхпереходное сопротивление, для CД принимаем 
;
– номинальная полная мощность электродвигателей.
| (6.9) |
ЭДС системы принимаем 
.
ЭДС синхронного двигателя 
.
а) Расчет трехфазного КЗ в точке К1.
Для данной точки короткого замыкания можно не учитывать подпитку места короткого замыкания от электродвигателей, т.к. они значительно удалены от точки короткого замыкания. Тогда расчетная схема для точки К1 будет иметь вид (рисунок 6.3):
Рисунок 6.3 – Схема замещения для расчета КЗ в точке К1
Считаем эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки КЗ.
Начальное действующее значение периодической составляющей токов КЗ в точке К1:
| (6.10) |
Установившийся ток трехфазного КЗ в точке К1 равен периодической составляющей тока КЗ от системы.
Мощность КЗ:
| (6.11) |
Ударный ток КЗ:
| (6.12) |
где Куд.К1= 1,8 ударный коэффициент, таблица 2.45 [6].
Тепловой импульс тока:
| (6.13) |
где Та = 0,05 с – постоянная времени затухания апериодической составляющей, таблица 2.45 [6];
– время отключения тока КЗ:
| (6.14) |
где 
– время действия релейной защиты, сек; принимаем - 0,01 сек;
– полное время отключения выключателя, сек; принимаем для выключателя на 110кВ - 0,04 сек.
б) Расчет трехфазного КЗ в точке К2.
Схема замещения изображена на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 – Схема замещения для расчета КЗ в точке К2
Считаем эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки КЗ.
Суммарная проводимость группы синхронных двигателей:
| (6.15) |
ЭДС подпитки от группы синхронных двигателей:
| (6.16) |
где 
– ЭДС синхронного двигателя, о.е.
Сопротивление подпитки точки К2:
| (6.17) |
Периодическая составляющая ТКЗ в точке К2 без учета подпитки от электродвигателей:
Ток подпитки точки К2:
Суммарный ток периодической составляющей равен:
Установившийся ток трехфазного КЗ в точке К2 равен периодической составляющей тока КЗ от системы.
Мощность КЗ:
Ударный ток КЗ:
где Куд.К2= 1,92 ударный коэффициент, таблица 2.45 [6].
Постоянная времени затухания апериодической составляющей Та2 = 0,12 с, таблица 2.45 [6];
Время действия релейной защиты: 
Полное время отключения выключателя; принимаем для выключателя на 10кВ: 
.
в) Расчет трехфазного КЗ в точке К3.
Схема замещения для точки К3 показана на рисунке 6.5.
Рисунок 6.5 – Схема замещения для расчета КЗ в точке К3
Считаем эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки КЗ.
Сопротивление подпитки точки К3:
Периодическая составляющая ТКЗ в точке К3 без учета подпитки от электродвигателей:
Ток подпитки точки К3:
Суммарный ток периодической составляющей равен:
Установившийся ток трехфазного КЗ в точке К3 равен периодической составляющей тока КЗ от системы.
Мощность КЗ:
Ударный ток КЗ:
где Куд.К3= 1,65 ударный коэффициент, таблица 2.45 [6].
Постоянная времени затухания апериодической составляющей, Та3 = 0,03 с, таблица 2.45 [6];
Время действия релейной защиты: 
Полное время отключения выключателя; принимаем для выключателя на 10кВ: .
г) Расчет трехфазного КЗ в точке К4.
Схема замещения для точки КЗ показана на рисунке 6.6.
Рисунок 6.6 – Схема замещения для расчета КЗ в точке К4
Считаем эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки КЗ.
Сопротивление подпитки точки К4:
Периодическая составляющая ТКЗ в точке К4 без учета подпитки от электродвигателей:
Ток подпитки точки К3:
Суммарный ток периодической составляющей равен:
Установившийся ток трехфазного КЗ в точке К3 равен периодической составляющей тока КЗ от системы.
Мощность КЗ:
Ударный ток КЗ:
где Куд.К4= 1,65 ударный коэффициент, таблица 2.45 [6].
Постоянная времени затухания апериодической составляющей, Та4 = 0,04 с, таблица 2.45 [6];
Время действия релейной защиты:
Полное время отключения выключателя; принимаем для выключателя на 10кВ: .
Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Результаты расчетов токов КЗ
| Точка КЗ | Iпо, кА | Iпод, кА | IΣпо, кА | iуд, кА | Sкз, МВА | Вк, кА2.с |
| К1 | 5,140 | 0,000 | 5,140 | 13,085 | 1023,871 | 2,642 |
| К2 | 9,322 | 1,459 | 10,781 | 29,274 | 196,069 | 148,783 |
| К3 | 8,752 | 1,445 | 10,197 | 23,793 | 185,437 | 123,727 |
| К4 | 8,937 | 1,450 | 10,387 | 24,238 | 188,902 | 129,473 |
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 653; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!