Расчет токов короткого замыкания

1. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Все полученные величины приведены к базовым условиям. Базовую мощность принимаем равной:  = 1000 МВА.

Схема замещения приведена на рисунке 1.1:

Рис. 1.1. Схема замещения

Определим сопротивления схемы замещения:

Сопротивление системы согласно [l.стр. 131]:

,  (1.1)

где SK3 - мощность короткого замыкания системы.

.

Определим параметры линий 110 кВ (нагрузкой являются трансформаторы Т1 и Т2) с учетом допустимой перегрузки трансформатора согласно [1,стр.213):

, (1.2)

где  - номинальная мощность трансформатора, кВА,  - номинальное напряжение трансформатора кВ.

 А

Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока [1, стр.232].

 (1.3)

где  - экономическая плотность тока, при  ч для сталеалюминиевых проводов, = 1 [3, стр.266]; I, A –ток на участке сети.

Принимаем провод АС-70/11 сечением 70 ; с удельными сопротивлениями:  Ом/км и реактивным сопротивлением  Ом/км. [3, стр.577].

Сопротивление ЛЭП согласно [1, стр.131]:

 (1.4)

где  - среднее значение напряжения на шинах в месте короткого замыкания,

l – длина ЛЭП.

Определяем параметры линий 35 кВ. Нагрузкой линии 35 кВ, при простое второй будут трансформаторы Т7, Т8, Т9 и Т10. Так как параметры трансформаторов Т7 и Т8 не даны, принимаем для расчета нагрузку этих трансформаторов – четыре синхронных двигателя:

(1.5)

где , ,  - параметры синхронного двигателя ( табл. 1 )

 А

Выбор сечения питающего кабеля проводим по экономической плотности тока.

При  ч для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами = 1,4  [3, стр.266].

 

Принимаем 2 кабеля ААБ-35-(3×185) общим сечением 370 ; с удельными сопротивлениями  Ом/км и  Ом/км. [2, стр.421].

Сопротивление трансформаторов согласно [1, стр.131]:

(1.6)

где  - номинальная мощность трансформатора;  - напряжение короткого замыкания;

Для трансформатора мощностью 10МВА соотношение x/r составляет порядка 10.

Исходя из этого, принимаем:

для трансформатора блока 2 МВт принимаем [1, стр.613]

Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:

Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:

Сопротивление генераторов согласно [1, стр.131]:

 (1.7)

для генератора мощностью 2 МВА соотношение x/r составляет порядка 15. Исходя из этого, принимаем:

Расчет токов КЗ для точки К1

Упростив схему замещения относительно точки К1 получаем схему, представленную на рис 1.2.

Рис. 1.2. Упрощенная схема замещения

Базовый ток согласно [1, стр.142]:

 (1.8)

где  - среднее значение напряжения в месте короткого замыкания (115 кВ).

 кА .

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.137]:

 (1.9)

где  - ЭДС источника в относительных единицах [1, стр.130].

Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:

Ветвь энергосистемы ( сопротивление ветви составляет 1,76 отн. ед.):

 кА

Ветвь генератора G2 ( сопротивление ветви составляет 41,89 отн. ед.):

 кА

Общий ток:

 кА

Определим величину ударного тока [1, стр.148]:

(1.10)

где  - ударный коэффициент:

(1.11)

где:  - угол между векторами тока и напряжения в момент короткого замыкания;

(1.12)

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;

 (1.13)

 - угловая частота;

(1.14)

Ветвь энергосистемы:

 кА

Ветвь генератора G2:

 кА.

Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:

  кА .

Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Согласно [1, стр.151]:

 (1.15)

(1.16)

 - время действия релейной защиты ( принимаем  = 0,01 с );

 - собственное время отключения выключателя.

При установке выключателя ВВБК-110Б-50, собственное время отключения выключателя составит = 0,045 с [1, стр.630]:

Тогда t= 0,01+0,045 = 0,055 с .

Ветвь энергосистемы:

Ветвь генератора G2:

 кА

Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с:

кА .

Определим величину периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени t = 0,055 с .

Периодическая составляющая тока короткого замыкания от энергосистемы в любой момент времени неизменна:

 кА .

Ветвь генератора G2:

Так как генератор значительно удален от точки короткого замыкания ( за двумя ступенями трансформации), принимаем:

 кА .

Общая величина периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с составит:

 кА .

Расчет несимметричных токов короткого замыкания

Для упрощения расчетов принимаем величины сопротивления обратной последовательности всех элементов схемы, (включая синхронные генераторы) равными величинам сопротивлений прямой последовательности:

(1.17)

Схема замещения нулевой последовательности представлена на рисунке 2.1:

Рис. 2.1. Схема замещения нулевой последовательности.

Согласно [1, стр.160]: справедливо соотношение  для одноцепных ЛЭП со стальным тросом, заземлённым с одной стороны. Тогда:

 (1.18)

Величины сопротивлений нулевой последовательности остальных элементов схемы, равны величинам соответствующих сопротивлений прямой последовательности [1, стр.160].

Двухфазное короткое замыкание.

(1.19)

Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:

Ветвь энергосистемы ( = 1,76 отн. ед. ):

 кА

Ветвь генератора G2 ( = 41,89 отн. ед. ):

 кА

Общий ток:

 кА

Определим величину ударного тока:

Ветвь энергосистемы:

 кА

Ветвь генератора:

 кА .

Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:

 кА .

Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания:

Ветвь энергосистемы:

Ветвь генератора G2:

 кА

Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 c :

 кА .

Величину периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с считаем неизменной:

 кА .

Двухфазное короткое замыкание на землю.

Преобразуем схему замещения нулевой последовательности относительно точки К1.

 

 отн. ед.

Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:

(1.20)

 отн. ед.

 отн. ед.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:

(1.21)

 кА

Определим величину ударного тока:

 кА

Величина апериодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t = 0,055 с.

Величина периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t =0,055 с.

 кА .

Однофазное короткое замыкание на землю.

Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:

(1.22)

 отн. ед.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:

(1.23)

 кА

Определим величину ударного тока:

 кА

Расчеты токов КЗ для других точек аналогичны расчётам для точки К1. Результаты расчётов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Сводная таблица результатов расчёта токов короткого замыкания

Точка КЗ	Вид повреждения	Источник	кА	кА
КЛ (ВЛ 110 кВ)	Трехфазное КЗ	Система:	2,85	4,7
		Генератор G2:	0,13	0,3
		Итого:	2,98	5
	Двухфазное КЗ	Система:	2,47	4,06
		Генератор G2:	0,11	0,25
		Итого:	2,58	4,31
	Однофазное КЗ на землю	Итого:	0,89	1,75
К2 (РУ 35 кВ)	Трехфазное КЗ	Итого:	1,84	4,17
	Двухфазное КЗ	Итого:	1,6	3,63
К3 (Сторона ВН ГПП)	Трехфазное КЗ	Итого:	1,75	3,87
	Двухфазное КЗ	Итого:	1,52	3,35
К4 (РУ 0,4 кВ)	Трехфазное КЗ	Итого:	40,9	91,5
	Двухфазное КЗ	Итого:	35,42	79
	Однофазное КЗ на землю	Итого:	44,68	99,8
К5 (РУ 6 кВ)	Трехфазное КЗ	Итого:	2,6	4,1
	Двухфазное КЗ	Итого:	2,25	5,03