Расчёт токов короткого замыкания

Определение необходимости ограничения токов короткого замыкания Расчет токов короткого замыкания (КЗ) производится для выбора (проверки) электрических аппаратов, шин кабелей и изоляторов в аварийном режиме, выбора средств ограничения токов КЗ (реакторов), а также проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики.

В этом разделе будем проводить расчет токов симметричного КЗ для двух расчетных точек: на шинах ВН и НН проектируемой подстанции.

Определим исходные данные для расчета. Трансформаторы и генераторы выбираем по каталогу в соответствии с исходными данными.

Таблица 1.5.

Исходные данные генераторов.

Таблица 1.6.

Исходные данные трансформаторов.

Таблица 1.7.

Исходные данные ЛЭП.

Таблица 1.8.

Исходные данные системы.

Расчет будем производить в относительных единицах с приближенным приведением. Принимаем следующие базисные условия:

Sб=1000 МВА,.

Uб=Uср.ст.= Uосн.ст.=115 кВ.

(1.9).

Составляем однолинейную расчетную схему замещения.

Рис. 1.7 Расчетная схема замещения

Определим сопротивления элементов схемы замещения. Все расчеты далее производятся в относительных единицах, но для удобства написания знак опускается (если величина в именованных единицах, ставится ее размерность).

Сопротивление системы:

где Sб — базисная мощность.

Sс — мощность системы.

Сопротивления линий:

(1.11).

где Xo — погонное реактивное сопротивление линии.

l — длина линии.

nц — количество цепей в линии.

Uб.ст. — напряжение ступени, где расположена линия.

Сопротивления обмоток двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН:

где Uк вн — напряжение короткого замыкания для обмотки высшего напряжения.

Uк нн — напряжение короткого замыкания для обмотки низшего напряжения.

Sном — номинальная мощность трансформатора.

nт — количество однотипных трансформаторов.

Uк вн-нн — напряжение короткого замыкания между обмотками ВН и НН.

Сопротивление двухобмоточных трансформаторов:

где Uк — напряжение короткого замыкания трансформатора.

Сопротивление генераторов:

где Xd" - сверхпереходное сопротивление генератора.

Рассчитаем токи КЗ при коротком замыкании на шинах ВН (точка К1). Преобразуем схему замещения в эквивалентную и определим результирующие сопротивления цепей генератора и системы. Сопротивления нагрузок не учитываем, так как они косвенно учтены в расчетных кривых.

Рис. 1.8 Эквивалентная схема замещения для К1

Рис. 1.9 Эквивалентная схема замещения для К1

Определяем результирующее сопротивление схемы:

Находим коэффициенты токораспределения по ветвям. Полагаем С=1, тогда:

Расчетные сопротивления ветвей:

Для всех моментов времени:

По расчетным кривым определим периодические составляющие тока КЗ для ТЭЦ:

Для определения периодической составляющей токов КЗ в именованных единицах необходимо рассчитать суммарный номинальный ток источника, приведенный к ступени напряжения, где рассматривается КЗ.

(1.12).

(1.13).

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ в момент времени 0 секунд будет равна сумме токов от генератора и от системы в момент времени 0 секунд:

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ в момент времени 0,1 секунд будет равна сумме токов от генератора и от системы в момент времени 0,1 секунд:

Определим ударный ток трехфазного КЗ в точке К1. Ударные коэффициенты ку и постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. Та взяты из: ку=1,8, Та=0,042с.

Определим апериодическую составляющую тока трехфазного КЗ в точке К1 для момента времени ф=tсв+0,01 с (0,01 с — минимальное время срабатывания релейной защиты). На стороне ВН предполагается устанавливается высоковольтный выключатель, среднее время срабатывания которого равно tсв=0,05 с (ф=0,06 с).

Расчет тока КЗ при коротком замыкании на шинах НН (точка К2) производится аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9.

Сводная таблица токов КЗ в расчетных точках.

Таким образом, расчет показал, что токи, возникающие при КЗ на проектируемой подстанции, малы и современные выключатели вполне способны отключить их. Следовательно, ограничения токов КЗ не требуется.