Преобразование схем замещения к простейшему виду

И расчет токов короткого замыкания

Задачей данного раздела является вычисление периодической составляющей тока трехфазного КЗ в начальный момент времени I⁽³⁾_п0 и ударного тока КЗ i_уд во всех точках схемы. Для сокращения обозначений токов индексы «п0» и «(3)» опускаются.

Схема замещения (рис.14) преобразуется (сворачивается) к каждой из точек короткого замыкания. При этом следует учитывать возможность следующих упрощений:

1. При коротких замыканиях в точках К1, К2, К3, К4 допустимо пренебрегать подпиткой от электродвигателей 6 кВ, т.к. обмотка низшего напряжения ТСН (РТСН) и сами двигатели имеют на порядок большее сопротивление, чем остальные элементы сети. Поэтому на рис.15-19 отсутствуют элементы, соответствующие трансформаторам СН, МРП и электродвигателям.

2. При расчете токов короткого замыкания в точках К5, К6 (на секциях СН 6,3 кВ) допустимо не учитывать подпитку от электродвигателей соседней секции 6,3 кВ, т.к. обмотка низшего напряжения ТСН (РТСН) и двигатели соседней секции имеют на порядок большее сопротивление, чем эквивалент остальной части сети. Поэтому на рис.14, 20, 21 отсутствуют элементы, соответствующие электродвигателям соседней по отношению к точкам К5, К6 секции 6,3 кВ.

3. При коротких замыканиях в точках К1 – К6 допустимо пренебрегать подпиткой от электродвигателей 6 кВ, т.к. обмотка низшего напряжения ТСН (РТСН) и сами двигатели имеют на порядок большее сопротивление, чем остальные элементы сети. Поэтому на рис.15-19 отсутствуют элементы, соответствующие трансформаторам СН и электродвигателям.

4. Рабочий и резервный ТСН не работают параллельно. Поэтому для точки К5 на рис.20 (при питании секции 6,3 кВ от ТСН) не учитывается ветвь, соответствующая резервному трансформатору СН и МРП. Для точки К6 на рис.21 (при питании секции 6,3 кВ от РТСН) не учитывается ветвь, соответствующая рабочему трансформатору СН.

Расчет тока КЗ в распределительных устройствах высокого и среднего напряжения (точки К1, К2)

На рис.15 с учетом перечисленных допущений показана схема замещения для расчета токов короткого замыкания в точке К1. Часть промежуточных преобразований данной схемы понадобится для точки К2, поэтому точка К2 также нанесена на чертеж.

На рис.16 показано поэтапное преобразование схемы замещения к простейшему виду относительно точки К1. Преобразование производится с помощью правил последовательного и параллельного сложения. Ниже приводятся расчеты по каждому из этапов преобразования.

Приведение осуществляется по правилам:

- суммирования последовательно соединенных сопротивлений:

х_э = х₁ + х₂;

- эквивалентирования параллельно соединенных сопротивлений:

х_э = ;

- эквивалентирования параллельно соединенных ЭДС и сопротивлений:

Е_э =

х_э =

Рис.15

Рис.16

Последовательное соединение сопротивлений генератора и блочного трансформатора с высшим напряжением 220 кВ:

х₂₉ = х₃₀ = х₁ + х₇ = 0,553 + 0,275 = 0,828

Последовательное соединение сопротивлений генератора и блочного трансформатора с высшим напряжением 500 кВ:

х₃₁ = х₃₂ = х₃₃ = х₃₄ = х₃ + х₉ = 0,553 + 0,325 = 0,878

Параллельное соединение четырех линий 220 кВ:

х₃₅ = х₁₃/4 = 0,303/4 = 0,076

Параллельное соединение трех линий 220 кВ:

х₃₆ = х₁₈/3 = 0,121/3 = 0,04

Параллельное соединение двух ветвей генератор-трансформатор РУ 220 кВ:

х₃₇ = х₂₉/2 = 0,828/2 = 0,414

Параллельное соединение четырех ветвей генератор-трансформатор РУ 500 кВ:

х₃₈ = х₃₁/4 = 0,878/4 = 0,22

Последовательное соединение линий 220 кВ и энергосистемы 220 кВ:

х₃₉ = х₂₁ + х₃₅ = 0,084 + 0,076 = 0,16

Последовательное соединение линий 500 кВ и энергосистемы 500 кВ:

х₄₀ = х₂₂ + х₃₆ = 0,1 + 0,04 = 0,14

Параллельное соединение блоков генератор-трансформатор РУ 500 кВ и энергосистемы с линиями 500 кВ:

х₄₁ = х₃₈||х₄₀ = 0,22∙0,14/(0,22 + 0,14) = 0,086

Е₁ = Е_г|| Е_с = (1,103∙0,14 + 1∙0,22)/(0,22 + 0,14) = 1,04

Последовательное соединение эквивалента 500 кВ с автотрансформатором связи:

х₄₂ = х₁₇ + х₄₁ = 0,238 + 0,086 = 0,324

Параллельное соединение последнего эквивалента с эквивалентом 220 кВ:

х₄₃ = х₃₉||х₄₂ = 0,16∙0,324/(0,16 + 0,324) = 0,107

Е₂ = Е₁|| Е_с = (1,04∙0,16 + 1∙0,324)/(0,16 + 0,324) = 1,013

На данном этапе преобразования, когда схема преобразована к двухлучевому виду, можно вычислить составляющие токов КЗ – от генераторов, подключенных к РУ-220, и от остальных источников, условно названных системой:

I_по = (Е_экв/х_экв)∙I_б

I_К1(г) = (Е_г/х₃₇)∙I_б1 = (1,103/0,414)∙2,51 = 6,69 кА

I_К1(с) = (Е₂/х₄₃)∙I_б1 = (1,013/0,107)∙2,51 = 23,76 кА

Суммарный ток КЗ:

I_К1 = I_К1(г) + I_К1(с) = 6,69 + 23,76 = 30,45 кА

Суммарный ток КЗ можно вычислить иначе – эквивалентируя схему до однолучевого вида:

х₄₄ = х₃₇||х₄₃ = 0,414∙0,107/(0,414 + 0,107) = 0,085

Е₃ = Е_г|| Е₂ = (1,103∙0,107 + 1,013∙0,414)/(0,107 + 0,414) = 1,032

I_К1 = (Е₃/х₄₄)∙I_б1 = (1,032/0,085)∙2,51 = 30,45 кА

Результаты вычислений, исходя из двухлучевой и однолучевой схем, должны совпадать: 30,45 кА = 30,45 кА.

Аналогично рассчитываются токи короткого замыкания в точке К2, т.е. в РУ-500 кВ. Поскольку часть преобразований для точки К1 справедлива для точки К2, то начинать эквивалентирование можно с рис.16б.

На рис.17 показаны этапы преобразования схемы замещения к точке К2.