Расчет токов короткого замыкания

 

       Расчет токов короткого замыкания производится для того, чтобы по ним выбрать выключатели, токопроводы и шины. Расчет производится в относительных единицах. В начале составляется схема замещения на основе каждого схем каждого элемента. При составлении схем замещения в начале выбирается базисное напряжение и осуществляется перевод в относительные единицы.

       Требуется выбрать расчетное время короткого замыкания, необходимое для проверки электрооборудования на электродинамическую и термическую стойкость, а также на отключающую способность. Расчетное время для проверки на электродинамическую стойкость для определения периодической слагающей тока трехфазного КЗ примем за  с, а для определения ударного тока трехфазного КЗ ,01 с. Расчетное время для проверки электрооборудования на термическую стойкость, вычисляют по формуле:

где  – минимальное расчетное время для срабатывания релейной защиты (определяется по условиям селективности), примем ;  – собственное время отключения выключателя вместе с приводом, примем .

       Расчетное время для проверки на отключающую способность  определяют по формуле:

где  – основное время срабатывания релейной защиты (определяется по условиям селективности); примем .

       Однолинейная схема замещения для схемы сетевого района, в которую входят все источники питания, участвующие в питании места КЗ, и все элементы электроснабжения (трансформаторы, воздушные линии), расположенные между источниками и местом КЗ. В схему не войдут нагрузки, так как они удалены от места КЗ и практически не влияют в «подпитки» КЗ. Все полученные значения сопротивлений даются в относительных единицах и приведены к базовым условиям. Для удобства восприятия индексы * опущены:

Рис. 6.1. Однолинейная схема замещения сетевого района.

       Базисные условия:  МВА,  кВ.

       Ток базисный:

                                                                                                 (6.1)

       Расчетное выражение для определения приведенного значения сопротивления системы С1:

                                                                                                   (6.2)

       Расчетное выражение для определения приведенного значения сопротивления линий электропередачи W2, W4:

                                                                                                   (6.3)

где  – среднее удельное индуктивное сопротивление воздушных линий электропередачи на 1 км длины [4, таблица 3.3, стр. 130] для линий 6 – 220 кВ;  – длина линии электропередачи, км.

       Расчетное выражение для определения приведенного значения сопротивления генераторов G1 – G4:

                                                                                                          (6.4)

где  - сверхпереходное сопротивление генератора.

       Расчетное выражение для определения приведенного значения сопротивления трансформаторов Т3, Т4:

                                                                                                          (6.5)

где  – относительное сопротивление трансформатора, определяемое через напряжение КЗ трансформатора, %.

Расчет токов КЗ для точки К1.

       Путем постепенного преобразования приведем схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определенным значением результирующей ЭДС, были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением.

       Упрощение схемы от системы С1:

       Упрощение схемы от ГЭС:

       Результирующее сопротивление относительно К1:

где  – эквивалентное сопротивление всех источников питания относительно точки 1 схемы.

       Принимая относительное значение периодической составляющей тока в месте повреждения за единицу, найдем коэффициенты распределения, т.е. долю участия в токе КЗ каждого источника:

где  - относительное значение периодической составляющей тока.

где  – общее количество генераторов.

Рис. 6.2. Упрощенная схема для точки К1

Рис. 6.3. Разделение связанных цепей для точки К1

       Найдем начальные значения периодических составляющих тока КЗ по ветвям для системы С1:

                                                                                        (6.6)

       Для турбогенераторов G1 – G4, начальные значения периодических составляющих тока КЗ находятся следующим образом: так как , то искомые величины , определяются по расчетным кривым [8, с 69, рис. 1.7]:

       Периодические составляющие тока КЗ по ветвям в именованных единицах для :

                                                                         (6.7)

       Суммарный ток КЗ в точке К1:

       Ударный ток КЗ:

                                                   (6.8)

где  – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ [4, с 150, таблица 3.8].

       Апериодическая составляющая тока:

                                                                                      (6.9)

       Результаты расчетов токов короткого замыкания сведем в таблицу 6.1.

 

Расчет токов КЗ для точки К2.

       Базисные условия:  МВА,  кВ.

       Ток базисный:

       Сопротивление элементов схемы не изменяются, только добавляются сопротивления элементов под номерами 14 и 15 в схеме.

       Результирующее сопротивление относительно К2:

       Принимая относительное значение периодической составляющей тока в месте повреждения за единицу, найдем коэффициенты распределения, т.е. долю участия в токе КЗ каждого источника:

Рис. 6.4. Упрощенная схема для точки К1

       Найдем начальные значения периодических составляющих тока КЗ по ветвям для системы С1:

       Для турбогенераторов G1 – G4:

       Суммарный ток КЗ в точке К2:

       Ударный ток КЗ:

       Апериодическая составляющая тока

       Результаты расчетов токов короткого замыкания сведем в таблицу 6.1.

 

Расчет токов для точки К3.

       Базисные условия:  МВА,  кВ.

       Ток базисный:

       Сопротивление элементов схемы не изменяются, только добавляется сопротивление элемента под номером 16 в схеме.

       Результирующее сопротивление относительно К3:

       Принимая относительное значение периодической составляющей тока в месте повреждения за единицу, найдем коэффициенты распределения, т.е. долю участия в токе КЗ каждого источника:

 

Рис. 6.5. Упрощенная схема для точки К3

       Найдем начальные значения периодических составляющих тока КЗ по ветвям для системы С1:

       Для турбогенераторов G1 – G4:

       Суммарный ток КЗ в точке К2:

       Ударный ток КЗ:

       Апериодическая составляющая тока

       Результаты расчетов токов короткого замыкания сведем в таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Результаты расчетов токов КЗ в кА

Место КЗ
К1	4,84	4,77	11,81	0,64
К2	4,96	4,96	13,02	1,69
К3	11,61	11,61	30,48	4,05