Расчет токов короткого замыкания

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 14Следующая ⇒

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое непредусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленной нейтралью (или четырехпроводных) также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод).

Для выбора аппаратов и проводников, для определения воздействия на несущие конструкции при расчете токов КЗ исходят из следующих положений:

- все источники, питающие рассматриваемую точку, работают с номинальной нагрузкой;

- синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения;

- КЗ наступает в момент времени, когда ток КЗ имеет макс. значение;

- электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе;

- расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5% выше номинального напряжения сети.

Учитывают влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных двигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывают при:

а) единичной мощности электродвигателей 100 кВт, если электродвигатели отдалены от места КЗ одной ступенью трансформации;

б) любой мощности, если они отдалены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации или если ток от них может поступать к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети, которые имеют существенное сопротивление (линия, трансформаторы и т.д.).

Расчетная схема для определения токов КЗ представляет собой схему в однолинейном исполнении (рисунки 1, 2), в которую введены генераторы, компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели, оказывающие влияние на ток КЗ, а также элементы системы электроснабжения (линия, трансформаторы), связывающие источники электроэнергии с местом КЗ.

По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой трансформаторные связи заменяют электрическими (рисунки 3, 4). Элементы системы электроснабжения (СЭС), связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники электроэнергии - сопротивлениями и ЭДС. Сопротивления и ЭДС схемы замещения должны быть приведены к одной ступени напряжения.

Расчет, как правило, проводят в базисных величинах.

Принимаем:

- полную базисную мощность S_б = 100 МВА;

- базисное напряжение первой ступени U_б1 = 115 кВ.

Тогда базисный ток первой ступени:

Базисные напряжение и ток второй ступени:

;

Базисные напряжение и ток третьей ступени:

;

.

Сопротивления элементов схемы замещения СЭС на следующих этапах расчета определяют через базисные величины.

Находим сопротивления для основных элементов схемы замещения СЭС: системы, ВЛ, трансформаторов, КЛ.

1) Система

- сопротивление системы:

,                                                    (38)

,                                                   (39)

- ЭДС системы:

) Воздушная линия

- реактивное сопротивление ВЛ:

,                                        (40)

где х₀ - удельное реактивное сопротивление ВЛ, Ом/км [5, таблица 83];

L - длина линии, км.

- активное сопротивление ВЛ:

,                                          (41)

где r₀ - удельное активное сопротивление ВЛ, Ом/км.

- полное сопротивление ВЛ:

,                              (42)

Найдем сопротивление в базисных величинах ВЛ

,

)Трансформатор

- реактивное сопротивление трансформатора с учетом РПН:

,                (43)

,                        (44)

где U_{к min}, U_{к max} - минимальное и максимальное напряжение короткого замыкания соответственно,%;

S_{тр н} - номинальная мощность трансформатора, МВА;

U_{н min}, U_{н max} - номинальное минимальное и максимальное напряжение трансформатора, кВ.

- активное сопротивление трансформатора без РПН:

,                           (45)

где DР_к - мощность короткого замыкания, МВт.

- полное сопротивление трансформатора:

,                                      (46)

Рассчитаем параметры схемы замещения трансформатора Т1 ГПП.

U_{к min} = 10,9%; U_{к max} = 11,05%; U_{н min} = 96,6 кВ; U_{н max} = 126 кВ; S_{тр н} = 16 МВА.

;

;

0.48,

0,83.

)Кабельная линия

- реактивное сопротивление:

,                                         (47)

где х_КЛ - реактивное сопротивление КЛ, Ом;

- активное сопротивление:

,                                         (48)

где r_КЛ - активное сопротивление КЛ, Ом.

- полное сопротивление КЛ:

,                                (49)

Найдем сопротивление КЛ1 в базисных величинах.

,

,

.

5) Асинхронный двигатель

- сопротивление асинхронного двигателя:

, (50)

где I_П - кратность пускового тока к номинальному.

20,76

Перевод параметров схемы замещения остальных элементов СЭС проводим аналогично. Результаты сводим в таблицу 13 и14.

Таблица 13. Параметры схемы замещения

Таблица 14 - сопротивления трансформаторов

Расчет ведем для токов трехфазного КЗ, т.к. этот режим наиболее тяжелый.

Ток КЗ находят по формуле:

,                                          (51)

,                                          (52)

где Е_экв - эквивалентная ЭДС;

Z_экв - эквивалентное сопротивление цепи КЗ.

После нахождения тока КЗ в базисных величинах переводят его значение в именованные единицы.

Найдем ток КЗ в точке К1.

Расчетная схема для расчета тока КЗ имеет следующий вид (рис. 5):

Рис. 5

Для дальнейшего расчета преобразуем расчетную схему в эквивалентную принципиальную схему в базисных величинах (рис. 6).

Рис. 6

Все параметры схемы замещения элементов СЭС берем из таблицы 13 и14 ПЗ.

Находим эквивалентную ЭДС:

Эквивалентное сопротивление:

Ток КЗ:

Ток КЗ в именованных величинах:

;

.

Расчет токов КЗ для остальных точек замыкания по стороне высокого напряжения проходит аналогично. Его результаты сводим в таблицы 15.

При выборе коммутационных аппаратов необходимо проводить его проверку на электродинамическую стойкость. Проверка осуществляется по воздействию ударного тока КЗ и максимальному значению тока КЗ.

Ударный ток КЗ рассчитывают по формуле:

,                                          (53)

где - ток КЗ, протекающий через аппарат, А;

К_у - ударный коэффициент.

По [13] принимаем К_у=1.8.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   (74)

Максимальное действующие значение ударного тока КЗ определяют по формуле:

                             (55)

Определим ударные токи КЗ в точке К1.

 кА

кА

Таблица 15. Результаты расчета токов короткого замыкания

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии