Схема замещения для расчета токов короткого замыкания – 5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

И так:

1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

Рис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:

Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

 Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

При расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

Сопротивление участка магистрали резервного питания:

в относительных единицах:

где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
МРП – длина МРП, км;
Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

в относительных единицах:
где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:
В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:

где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н). 

Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем: 

В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

в относительных единицах:

pue8.ru

Расчет токов короткого замыкания | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

У меня на сайте есть статья про короткое замыкание и его последствия. Я в ней приводил случаи из своей практики.

Так вот чтобы минимизировать последствия от подобных аварий и инцидентов, необходимо правильно выбирать электрооборудование. Но чтобы его правильно выбрать, нужно уметь  рассчитывать токи короткого замыкания.

В сегодняшней статье я покажу Вам как можно самостоятельно рассчитать ток короткого замыкания, или сокращенно ток к.з., на реальном примере.

Я понимаю, что многим из Вас нет необходимости производить расчеты, т.к. обычно этим занимаются, либо проектанты в организациях (фирмах), имеющих лицензию, либо студенты, которые пишут очередной курсовой или дипломный проект. Особенно понимаю последних, т.к. сам будучи студентом (в далеком двух тысячном году), очень жалел, что в сети не было подобных сайтов. Также данная публикация будет полезна энергетикам и электрикам для поднятия уровня саморазвития, или чтобы освежить в памяти когда-то прошедший материал.

Кстати, я уже приводил пример расчета защиты асинхронного двигателя. Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

Итак, перейдем к делу. Несколько дней назад у нас на предприятии случился пожар на кабельной трассе около цеховой сборки №10. Выгорел практически полностью кабельный лоток со всеми там идущими силовыми и контрольными кабелями. Вот фото с места происшествия.

Сильно вдаваться в «разбор полетов» я не буду, но у моего руководства возник вопрос о срабатывании вводного автоматического выключателя и соответствие его номинального тока для защищаемой линии. Простыми словами скажу, что их интересовала величина тока короткого замыкания в конце вводной силовой кабельной линии, т.е. в том месте, где случился пожар.

Естественно, что никакой проектной документации у цеховых электриков по расчетам токов к.з. на эту линию не нашлось, и мне пришлось самому производить весь расчет, который я выкладываю в общий доступ.

Сбор данных для расчета токов короткого замыкания

Силовая сборка №10, около которой случился пожар, питается через автоматический выключатель А3144 600 (А) медным кабелем СБГ (3х150) от понижающего трансформатора №1 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА).

В скобках около марки кабеля указано количество жил и их сечение (как рассчитать сечение кабеля). 

Не удивляйтесь, у нас на предприятии еще много действующих подстанций с изолированной нейтралью на 500 (В) и даже на 220 (В).

Скоро буду писать статью о том, как в сеть 220 (В) и 500 (В) с изолированной нейтралью установить счетчик. Не пропустите выход новой статьи — подпишитесь на получение новостей.

Понижающий трансформатор 10/0,5 (кВ) питается силовым кабелем ААШв (3х35) с высоковольтной распределительной подстанции № 20.

Некоторые уточнения для расчета тока короткого замыкания

Несколько слов хотелось бы сказать про сам процесс короткого замыкания. Во время короткого замыкания в цепи возникают переходные процессы, связанные с наличием в ней индуктивностей, препятствующих резкому изменению тока. В связи с этим ток к.з. во время переходного процесса можно разделить на 2 составляющие:

• периодическая (появляется в начальный момент и не снижается, пока электроустановка не отключится от защиты)
• апериодическая (появляется в начальный момент и быстро снижается до нуля после завершения переходного процесса)

Ток к.з. я буду расчитывать по РД 153-34.0-20.527-98.

В этом нормативном документе сказано, что расчет тока короткого замыкания допускается проводить приближенно, но при условии, что погрешность расчетов не составит больше 10%.

Расчет токов короткого замыкания я буду проводить в относительных единицах. Значения элементов схемы приближенно приведу к базисным условиям с учетом коэффициента трансформации силового трансформатора.

Цель — это проверить вводной автоматический выключатель А3144 с номинальным током 600 (А) на коммутационную способность. Для этого мне нужно определить ток трехфазного и двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии.

Пример расчета токов короткого замыкания

Принимаем за основную ступень напряжение 10,5 (кВ) и задаемся базисной мощностью энергосистемы:

• базисная мощность энергосистемы Sб = 100 (МВА)

• базисное напряжение Uб1 = 10,5 (кВ)

• ток короткого замыкания на сборных шинах подстанции №20 (по проекту) Iкз = 9,037 (кА)

Составляем расчетную схему электроснабжения.

На этой схеме указываем все элементы электрической цепи и их параметры. Также не забываем указать точку, в которой нам нужно найти ток короткого замыкания. На рисунке выше я ее забыл указать, поэтому объясню словами. Она находится сразу же после низковольтного кабеля СБГ (3х150) перед сборкой №10.

Затем составим схему замещения, заменив все элементы вышеприведенной схемы на активные и реактивные сопротивления.

При расчете периодической составляющей тока короткого замыкания допускается активное сопротивление кабельных и воздушных линий не учитывать. Для более точного расчета активное сопротивление на кабельных линиях я учту. 

Зная, базисные мощности и напряжения, найдем базисные токи для каждой ступени трансформации:

Теперь нам нужно найти реактивное и активное сопротивление каждого элемента цепи в относительных единицах и вычислить общее эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника питания (энергосистемы) до точки к.з. (выделена красной стрелкой).

Определим реактивное сопротивление эквивалентного источника (системы):

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

• Хо — удельное индуктивное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
• l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

• Rо — удельное активное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
• l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора 10/0,5 (кВ):

• uк% — напряжение короткого замыкания трансформатора 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА), берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 27.6

Активным сопротивлением трансформатора я пренебрегаю, т.к. оно несоизмеримо мало по отношению к реактивному. 

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

• Хо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
• l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

• Rо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
• l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим общее эквивалентное сопротивление от источника питания (энергосистемы) до точки к.з.:

Найдем периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания:

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания:

Результаты расчета токов короткого замыкания

Итак, мы рассчитали ток двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии напряжением 500 (В). Он составляет 10,766 (кА).

Вводной автоматический выключатель А3144 имеет номинальный ток 600 (А). Уставка электромагнитного расцепителя у него выставлена на 6000 (А) или 6 (кА). Поэтому можно сделать вывод, что при коротком замыкании в конце вводной кабельной линии (в моем примере по причине пожара) автомат уверенно сработал и отключил поврежденный участок цепи.

Еще полученные значения трехфазного и двухфазного токов можно применить для выбора уставок релейной защиты и автоматики.

В этой статье я не выполнил расчет на ударный ток при к.з. 

P.S. Вышеприведенный расчет был отправлен моему руководству. Для приближенного расчета он вполне сгодится. Конечно же низкую сторону можно было рассчитать более подробно, учитывая сопротивление контактов автоматического выключателя, контактных соединений кабельных наконечников к шинам, сопротивление дуги в месте замыкания и т.п. Об этом я как-нибудь напишу в другой раз.

Если Вам нужен более точный расчет, то можете воспользоваться специальными программами на ПК. Их в интернете множество.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Расчет токов короткого замыкания для выбора электрооборудования

                7. Расчет токов короткого замыкания

         Для выбора электрооборудования необходимо знать токи КЗ. При расчете учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе.

     Короткими замыканиями(КЗ) называют замыкания между фазами, замыкание фаз на землю (нулевой провод) в сетях с глухо- и эффективно-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах.

Наиболее объемного расчета токов КЗ  требует выбор выключателей. Для этого следует рассчитать периодической составляющей тока КЗ для начального момента времени Iпо  и к моменту начала расхождения контактов выключателя

     Расчетные условия для выбора аппаратов включают в себя:

   – расчетную схему электроустановки;

   – расчетные режимы работы – нормальный ( полный), ремонтный ( часть элементов отключена), аварийный ( КЗ) и послеаварийный;

  – расчеты точки КЗ;

  – расчетное время протекания тока КЗ;

  – расчетный вид КЗ.

  Расчетный вид КЗ определяется в зависимости от назначения расчета: проверку на электродинамическую стойкость производят по 3-фазному КЗ, на термическую стойкость – по 3-фазному или 2-фазному, на отключающую способность выключателей – по 3-фазному КЗ, а для сетей 110 кВ и выше – доплнительно по 1-фазному.

7.1 Составление принципиальной (расчетной) схемы электрических соединений

       Расчетнаясхема – это однолинейная электрическая  схема  электроустановки,  в

которой включены  все  источники питания  и  все  возможные  связи  между ними, влияющие на токи КЗ .

      На расчетной схеме   в  коммутационных  узлах   всех   напряжений   указывают

точки КЗ. Расчетную точку выбирают таким образом, чтобы через проверяемое оборудование  протекал  наибольший  возможный  ток КЗ. Также  указываются   номинальные  параметры  (напряжения, мощности, сопротивления)  генераторов, трансформаторов, линий электропередач, т.е. элементов, сопротивления которых учитываются при расчетах токов КЗ. Кроме того,  указываются  схемы  соединения (группы) трансформаторов, заземление нейтралей для составления схемы   замещения нулевой последовательности.

7.2 Составление схемы замещения и расчет параметров схемы в

      относительных базисных единицах.

  В схеме замещения элементы заменяются эквивалентными сопротивлениями, генераторы заменяются эквивалентными источниками ЭДС и индуктивными сопро- тивлениями. Магнитные связи в трансформаторах заменены электрическими.

Рисунок 4 – Схема замещения для расчетов токов короткого замыкания

Согласно указаниям [1, стр. 18] параметры схемы замещения выражаются в относительных базисных единицах. Для этого напряжения на шинах принимают равными среднему напряжению, для данной схемы это 230 кВ и 515 кВ. Зададимся базисной мощностью:

 ,    

Определим величины базисных токов:

Определим параметры схемы замещения.

Генератор:

Трансформаторы блока на РУ СН 220 кВ:

Трансформаторы блока на РУ ВН 500 кВ:

Автотрансформатор:

Линии связи с системой:

Сопротивление системы:

       7.3 Расчет тока трехфазного КЗ 

Необходимо  исходную  схему  замещения   преобразовать  к виду  многолучевой звезды.  Для  этого нужно  складывать  соответствующие   ветви параллельно и/или последовательно, а также выполняя преобразования треугольник-звезда.

7.3.1  Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-1

В точке К-1 исходная схема замещения преобразуется к  виду трехлучевой звезды, путем последовательного и параллельного сложения соответствующих ветвей схемы.

Рисунок 5 – Упрощенная и итоговая схемы замещения для расчета трехфазного КЗ в точке К-1

Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:

От генераторов Г1-Г6:

От генератора Г7:

От системы:

Суммарный ток в точке К-1:

Определим ударные токи КЗ.

Для этого необходимо определить ударный коэффициент k_у и Т_а, согласно [1, стр.19, табл.3].  Для системы связанной со сборными шинами где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением 500 кВ  k_у.с= 1,85 и Т_а.с=0,06 с. Для блоков, состоящих из повышающего трансформатора и ТГ, при мощности генератора 320 МВт k_у.Г1-Г7 = 1,97  и Т_а.Г1-Г7 = 0,32  с. Тогда ударные токи по ветвям:

Суммарный ударный ток в точке К-1:

Предварительно примем к установке элегазовый выключатель типа ELF SP7-2-550-63/4000 [4, стр. 48], у которого собственное время отключения выключателя t_со = 0,04с.

Расчетное время, для которого требуется определить токи КЗ:

Относительное значение тока для ветви генератора, приведенные к ступени 515 кВ, той ступени, где рассматривается КЗ:

Найдем отношение, при помощи которого определим кратность искомого тока для времени  t = τ и определим периодическое значение тока:

Для системы:

Все генераторы, находящиеся за двумя трансформациями, можно считать удаленными от точки КЗ, их следует объединить с системой и считать напряжение неизменным по амплитуде.

Следовательно,

Апериодическая составляющая ТКЗ в расчетный момент времени:

Суммарные периодические и апериодические токи в точке К-1:

7.3.2  Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-2

Для простоты дальнейших расчетов можно использовать посчитанные ранее значения сопротивлений. А так же до определенного момента эквивалентированную схему замещения.

Рисунок 7 – Схемы замещения для расчетов ТКЗ в точке К-2

Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:

От генераторов Г1-Г4:

От системы:

Суммарный ток в точке К-2:

Определим ударные токи КЗ.

Согласно [1, стр.19, табл.3]  для блоков, состоящих из повышающего трансформатора и ТГ, при мощности генератора 320 МВт k_у.Г1-Г4 = 1,97 и Т_а.Г1-Г4 = 0,32; k_у.с = 1,717 и Т_а.с = 0,03 с.

Тогда ударные токи по ветвям:

Суммарный ударный ток в точке К-2:

Предварительно примем к установке элегазовый выключатель типа TLF SP7-2-245-63/4000 [4, стр. 48], у которого собственное время отключения выключателя t_со = 0,04с.

Расчетное время, для которого требуется определить токи КЗ:

Относительное значение тока для ветви генератора, приведенные к ступени 230 кВ, той ступени, где рассматривается КЗ:

Найдем отношение, при помощи которого определим кратность искомого тока для времени t=τ и определим периодическое значение тока:

Для системы:

Апериодическая составляющая ТКЗ в расчетный момент времени:

Суммарные периодические и апериодические токи в точке К-2:

7.3.3  Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-3

Рисунок 9 – Промежуточная и итоговая схемы замещения для расчета ТКЗ в точке К-3

Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:

От генератора Г1:

От системы:

Суммарный ток в точке К-3:

Согласно [1, стр.19, табл.3]  для ТГ, при мощности генератора 320 МВт k_у.Г1 = 1,976 и

Т_а.Г1 = 0,442; k_у.с = 1,608 и Т_а.с = 0,02 с.

Тогда ударные токи по ветвям:

Суммарный ударный ток в точке К-3:

Предварительно примем к установке элегазовый выключатель НЕС3-8/24-190/28000 [4, стр. 47], у которого собственное время отключения выключателя t_со = 0,04 с.

vunivere.ru

47. Способы преобразования схем замещения.Особенности расчета токов кз в с.Н.

1.Метод последовательного и параллельного соединения проводников.

2.Преобразования «звезда» в «треугольник» и наоборот.

3.Метод перегиба/наложения: если схема симметрична онтносительно какой-то оси, то её можно перегнуть по этой оси, сложив параллельно сопротивления , которые накладываются друг на друга.

4.Метод коэффициентов участия. Если в схеме необходимо несколько генераторных ветвей перенести в т. КЗ, то применяют этот метод, который заключается в следующем:

1) Определяют эквивалентное сопротивление, сложив параллельно переносимые сопротивления: Х_экв=Х₁|Х₂|Х₃

2) Определяют результирующее сопротивление, сложив последовательно Х_экв и то сопротивление, через которое нужно перепрыгнуть: Х_рез=Х₁+Х_экв

3) Определяют коэффициенты участия, разделив Х_экв на каждое переносимое сопротивление:

С_G1=Х_экв/Х₂,

С_G2=Х_экв/Х₃,

С_G3=Х_экв/Х₄.

4) Проверяют правильность сделанных преобразоваий: С_G1+С_G2+С_G3=1

5) Определяют переносимые в т. КЗ сопротивления, разделив Х_рез на каждый коэффициент участия:Х₅=Х_экв/С_G1,Х₆=Х_экв/С_G2,Х₇=Х_экв/С_G3.

При КЗ в системе собственных нужд электростанций существенное влияние на характер процесса и значение тока КЗ оказывают двигатели, включенные вблизи места повреждения. Наиболее существенно это проявляется в сетях собственных нужд (с.н.) 6 кВ крупных ТЭС и АЭС. Для привода механизмов с.н. применяют в основном асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. При близком КЗ напряжение на выводах двигателей снижается и оказывается меньше их ЭДС. Электродвигатели переходят в режим генератора, посылающего ток в место повреждения. Синхронные двигатели тоже подпитывают место КЗ.

Расчет токов при K3 на сборных шинах собственных нужд электростанций производится в следующей последовательности.

1. На основании исходных данных составляется расчетная схема электроустановки.

2. Составляется схема замещения для определения токов K3 от внешних источников (энергосистемы, включая электростанцию) и определяется результирующее сопротивление их до т. КЗ, а затем рассчитываются составляющие тока КЗ I_п0С=I_пtС, i_at, i_удС со стороны системы.

1.Определяется суммарная номинальная мощность всех электродвигателей , подключенных к системе сборных шин с.н. 6 кВ, где рассматриваетсяK3. Рассчитывается начальное значение периодической составляющей тока двигателей

или если рассматривается КЗ за ТСН с расщепленной обмоткой НН.

2.Определяется периодическая составляющая тока КЗ от двигателей в момент

3.Рассчитывается апериодическая составляющая тока КЗ от двигателей в момент :

4.Находится ударный ток КЗ от двигателей:

48. Способы ограничения токов кз. Реакторы.

Рост генераторных мощностей современных энергосистем, созда­ние мощных энергообъединений, рост мощностей нагрузок приво­дят с одной стороны к росту электровооруженности и производи­тельности труда, к повышению надежности и устойчивости электро­снабжения, а с другой стороны — к существенному повышению уровней токов КЗ.

В настоящее время разработан комплекс мер, который позволяет регулировать уровни токов к. з., ограничивать их при развитии электроустановок. Однако применение таких средств не является самоцелью и оправданно только после специального технико-экономического обоснования.

Наиболее распространенными и действенными способами огра­ничения токов КЗ являются: секционирование электрических се­тей; установка токоограничивающих реакторов, широкое исполь­зование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения.

Первый способ является эффективным средством, которое поз­воляет уменьшить уровни токов КЗ в реальных электрических сетях в 1,5—2 раза. Решение о секционировании также должно приниматься после специального технико-эконо­мического обоснования.

В распределительных сетях 10кВ и ниже широко применяется раздель­ная работа секций шин, пи­тающихся от различных тран­сформаторов подстанции. Основной причиной, определяющей такой режим ра­боты, является требование снижения токов КЗ, хотя и в этом случае отказ от непосредственной параллельной работы трансформаторов имеет свои отрицательные последствия: разные уровни напряжения по секциям, неравномерная загрузка транс­форматоров и т. п.

При мощности понижающего трансформатора 25 MBА и выше применяют расщепление обмотки низшего напря­жения на две, что позволяет увеличить со­противление такого трансформатора в режиме КЗ примерно в 2 раза по сравнению с трансформатором без расщепления обмотки.

К специальным техническим средствам ограничения токов КЗ в первую очередь относятся токоограничивающие реакторы. Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электро­установках, а также позволяют поддерживать на шинах опреде­ленный уровень напряжения при повреждениях за реакторами. Токоограничивающие реакторы применяются на станциях ти­па ТЭЦ:

а) между секциями ГРУ (секционные реакторы) — реактор LRK на рис а;

б) для питания местных потребителей от сборных шин ГРУ (линейные LR1 или групповые LR2 реакторы) — рис. а;

в) для питания местных потребителей от блочных ТЭЦ через реактированные отпайки — рис. б.

Допустимая потеря напряжения в реакторе обычно не превышает 1,5—2%. Ограничений по потере напряжения в нормальном режиме ра­боты нет в случае секционного реактора, поэтому его сопротивление может быть большим.

Наряду с рассмотренными выше реакторами обычной конструк­ции в электроустановках находят применение сдвоенные реакторы. Конструктивно они подобны обычным реакторам, но от средней точки обмотки имеется дополнительный вывод. В случае применения сдвоенных реакторов источник может быть присоединен к средней точке, а потребители — к крайним, или наоборот. Преимуществом сдвоенного реактора является то, что в зави­симости от схемы включения и направления токов в обмотках индук­тивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство сдвоенного реактора обычно используется для умень­шения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при КЗ. Особенности сдвоенного реактора определяются наличием маг­нитной связи между ветвями каждой фазы. За счет взаимной индуктивно­сти потеря напряжения в сдвоенном реакторе меньше, чем в случае обычного реактора с та­ким же индуктивным сопротивлением. Это обстоятельство позво­ляет эффективно использовать сдвоенный реактор в качестве группового. При использовании сдвоенного реактора по схеме когда к концам катушки реактора подключаются генераторы, а к середине – потребитель, выявляется дополнительное его свойство. При КЗ на выводах генератора 1 ток от генератора 2 протекает по ветвям в одном направлении. Взаимная индуктивность ветвей действует здесь сог­ласно с собственной индук­тивностью обмоток, обеспе­чивая значительный токоограничивающий эффект.

Реакторы выбирают по номинальному напряжению, номиналь­ному току и номинальному индуктивному сопротивлению. Номинальное напряжение выбирают в соответ­ствии с номинальным напряжением установки. Допускается использование реакторов в электроустановках с номинальным напряжением, меньшим номинального напряжения реакторов. Номинальный ток реактора Iном ≥ Imax. Индуктивное сопротивление реактора опре­деляют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, наме­чаемых к установке или установленных в данной точке сети.

Как правило, первоначально известно начальное значение пе­риодического тока КЗ Iп.о которое с помощью реактора необхо­димо уменьшить до требуемого уровня. По значению Iном. откл. определяется начальное значение периоди­ческой составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается ком­мутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают Iп.о, треб. = Iном. откл.

Результирующее сопротивление, Ом, цепи К.З. до установки реактора можно определить по выражению

Требуемое сопротивление цепи К.З. для обеспечения I_{п.о.треб :}

Разность полученных значений сопротивлений дает требуемое сопротивление реактора

Далее по каталожным и справочным данным данным выбирают тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением.

Фактическое значение тока при к.з. за реактором определяется следующим образом.

Вычисляется значение результирующего сопротивления цепи к.з. с учетом реактора:

а затем определяется начальное значение периодической составляющей тока к.з.

Выбранный реактор следует проверить на электродинамическую и термическую стойкость при протекании через него тока КЗ. Электродинамическая стойкость реактора гарантируется при соблюдении следующего условия: i_max ≥ i_{уд ,} где i_уд – ударный ток при трехфазном КЗ за реактором; i_max – ток электродинамической стойкости реактора. Термическая стойкость реактора характеризуется временем термической стойкости и током термической стойкости: Втер = Iт²tт ≥ В_{к ,} где В_к — расчетный тепловой им­пульс тока при КЗ за реактором.

studfile.net

Для расчета токов короткого замыкания составим схему замещения:

Sкз.с = 6300 кВА

Lкл = 0,1 км

U_к^% = 10,6

Расчет токов короткого замыкания производим в именованных единицах, для этого определяем параметры схемы замещения:

Определим сопротивление системы по формуле:

Хс = U²ном.с / Sкз.с (3.23)

где U²ном.с – номинальное напряжение системы, кВ.

Sкз.с– мощность короткого замыкания системы, кВА.

Хс = 110² / 6300 = 1,9 Ом

Определим реактивное сопротивление кабельной линии по формуле:

Х_кл = Х₀ * L_кл (3.24)

где Х₀ – удельное сопротивление кабельной линии, Ом

L_кл – длина линии, км.

Х_кл = 0,08 * 0,1 = 0,008 Ом / км

Определим активное сопротивление кабельной линии по формуле:

R_кл = r₀ * L_кл = 0,27 * 0,1 = 0,027 Ом / км

Определим реактивное сопротивление трансформатора по формуле:

(3.25)

где U_К % – напряжение короткого замыкания;

U_ВН – номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ;

S_НОМ.Т – номинальная мощность трансформатора, кВА.

X_т = = 0,2 Ом

Определим активное сопротивление трансформатора по формуле:

(3.26)

где Р_К – мощность потерь трансформатора.

R_т = = 0,14 Ом

Определим полное сопротивление до точки К₁ по формуле:

Zк₁ = √(X_c + X_кл)² + R_кл² (3.27)

Zк₁ = √(1,9 + 0,008)² + 0,027² = 1,9 Ом

Определим ток короткого замыкания в точке К₁ по формуле:

Iк₁ = U_с / √3 * Zк₁ = 6 / √3 * 1,9 = 1,8 кА (3.28)

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К₁ по формуле:

i_уК1 = √2 k_у Iк₁ (3.29)

где k_у – коэффициент ударного тока.

i_уК1 = √2 * 1,8 * 1,8 = 4,5 кА

Определим полное сопротивление до точки К₂ по формуле:

Zк₂ = √Х² + R² (3.30)

Zк₂ = √(1,9 + 0,008 + 0,2)² + (0,027 + 0,14)² = 2,11 Ом

Приводим сопротивление до точки К2 к стороне низкого напряжения:

Z^{^}к₂ = (3.31)

Z^{^}к₂0,05 Ом

Определяем ток короткого замыкания в точке К₂:

Iк₂ = 0,4 / √3 * 0,05 = 4,6 кА

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К₂:

i_уК2 = √2 * 1,8 * 4,6 = 11,6 кА

3.8 Выбор оборудования на ру Производим выбор высоковольтного оборудования.

Выбор высоковольтного предохранителя:

Плавкие предохранители используют для защиты элементов установки от короткого замыкания и токов перегрузки.

На напряжение 10 кВ наиболее распространены предохранители, в которых металлическая плавкая вставка заключена в изолированную трубку, заполненную кварцевым песком. При увеличении тока сверх номинального расплавляется плавкая вставка и возникающая в патроне дуга интенсивно гасится. Это происходит благодаря тому, что горение дуги протекает в узком извилистом канале, в котором она быстро охлаждается, а пары металла вставки конденсируется в объеме песка.

Исходя из расчетных данных принимаем к установке предохранители типа ПКТ-101‑10‑12,5У3 с U_ном = 10 кВ, I_ном = 40 А I_откл = 12,5 кА.

Таблица 3.5-Выбор высоковольтного предохранителя

Выбор высоковольтного разрядника:

Разрядники – основное средство защиты оборудования распределительных устройств от электромагнитных волн перенапряжения, проходящих по линиям электропередачи.

Исходя из расчетных данных принимаем к установке разрядник типа РТВ 10/0,5‑2,5 кА с U_проб =16 кВ.

Выбор трансформатора тока:

В электроустановках трансформаторы тока применяют для питания токовых катушек электроизмерительных приборов и реле. По роду установки они подразделяются на трансформаторы наружной и внутренней установки, а по конструкции на одновитковые и многовитковые.

Для питания измерительных приборов выбираем одновитковый трансформатор тока с классом точности 0,5.

Исходя из расчетных данных принимаем к установке трансформатор

тока типа ТК-20 с U_ном = 0,4 кВ, I_ном = 50 А I_откл = 17,6 кА.

Таблица 3.6-Выбор трансформатора тока

Производим выбор низковольтного оборудования.

Выбор автоматического выключателя для автоматической линии:

Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических установок от недопустимых перегрузок и токов короткого замыкания, а также для нечастой коммутации при нормальных условиях работы.

Исходя из расчетных данных принимаем к установке вводной автоматический выключатель типа АВМ-10 с U_ном = 0,4 кВ, I_ном = 1000 А, I_кр = 12 кА.

Таблица 3.7-Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя для не автоматической линии:

Исходя из расчетных данных принимаем к установке автоматический выключатель типа АВМ-10 с U_ном = 0,4 кВ, I_ном = 2000 А, I_кр = 12 к

БКтического выключателя для РММ000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000А.

Таблица 3.8-Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя для АБК:

Исходя из расчетных данных принимаем к установке автоматический выключатель типа АЗ-130 с U_ном = 0,4 кВ, I_ном = 220 А, I_кр = 11,5 кА.

Таблица 3.9-Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя для Склада:

Исходя из расчетных данных принимаем к установке автоматический выключатель типа АЗ-130 с U_ном = 0,4 кВ, I_ном = 220 А, I_кр = 11,5 кА.

Таблица 3.9-Выбор автоматического выключателя

studfile.net

3. Методические указания к расчетам токов короткого замыкания

14

3.1. Цели и задачи расчетов.

При изучении переходных процессов различают электромагнитные и электромеханические процессы, хотя это деление условно. Под электромагнитными процессами в электроэнергетической системе понимают процессы, вызванные возмущениями в ней (короткие замыкания, сброс и наброс нагрузки, отключения ЛЭП) и связанные с перераспределением электрической и электромагнитной энергии в электрических и электромагнитных цепях.

Под электромеханическими переходными процессами понимают процессы, вызванные возмущениями, которые вызывают изменение взаимного положения роторов синхронно вращающихся электрических машин, значительное изменение скольжения асинхронных двигателей.

Электромеханическим переходным процессам предшествуют электромагнитные процессы, которые протекают значительно быстрее электромеханических, поскольку их электромагнитные инерционные постоянные в несколько раз меньше электромеханических инерционных постоянных времени.

Задание по первой части курсовой работы связано с расчетом электромагнитных переходных процессов – токов коротких замыканий в электроустановках свыше 1 кВ, а по второй – электромеханических переходных процессов.

Существующая нормативная документация регламентирует выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания (ПУЭ [1]), методы расчета токов короткого замыкания(ГОСТ 27514-87, ГОСТ 29176-91, ГОСТ2825-91).

Расчеты токов к.з. проводятся с целью выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания; выбора уставок и оценки возможного действия релейных защит; влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; выбора заземляющих устройств.

Общие положения, регламентированные в [1, 2], при расчете токов КЗ состоят в следующем.

• Регламентированы 4 вида коротких замыканий – трехфазное КЗ (обозначение – К⁽³⁾), двухфазное КЗ – К⁽²⁾, двухфазное КЗ на землю – К^(1,1), однофазное КЗ – К⁽¹⁾. При выборе оборудования расчетным принимается такой вид КЗ в анализируемой схеме, при котором токи КЗ наибольшие.

• Токи КЗ допускается определять путем аналитических расчетов с использованием эквивалентных схем замещения.

• При расчете токов КЗ должны быть учтены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если эти электродвигатели не отделены токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами.

• Допускается не учитывать:

– сдвиг по фазе ЭДС и изменения частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей;

– ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;

– насыщение магнитных систем электрических машин;

– поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110 – 220 кВ, если их длина не превышает 200 км.

3.2. Составление расчетной схемы

При составлении расчетной схемы должны быть учтены все источники, питающие точку короткого замыкания. В схеме замещения однотипные источники представляются одним эквивалентным, с сопротивлением и эдс, рассчитанными по правилам эквивалентирования.

Источники электроэнергии, удаленные от точки КЗ, эквивалентируются одним источником (системой), с неизменным напряжением и одним сопротивлением. Сопротивление подсчитывается по выражению

,

где U_ср.ном– среднее номинальное напряжение сети, кВ, соответствующей ступени напряжения, в узле которой известно значение тока или мощности трехфазного короткого замыкания .

Параметры элементов эквивалентных схем замещения определяются в именованных или в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети с учетом фактических коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

При отсутствии данных о фактических коэффициентах трансформации трансформаторов и автотрансформаторов допускается их замена отношением средних номинальных напряжений сетей соответствующих ступеней напряжения. Рекомендуется использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений сетей: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ.

В курсовой работе рекомендуется определять параметры элементов схемы замещения в относительных (базисных) единицах.

3.2.1. Система базисных величин.

В системе базисных величин различают основные базисные величины и производные от основных, вычисляемые в соответствии с известными физическими законами. За основные базисные величины берут базисную мощность и междуфазное базисное напряжение U_б. Производные базисные величины:

– базисный ток: ,

– базисное сопротивление: Z_б=

Выражая I_б через U_би S_б, получим новое выражение для базисного сопротивления:

Любые величины при выбранных базисных условиях в относительных единицах будут определяться соотношением

П^*= П / П_б,

где параметр П: П* – в о.е., П – в именованных величинах, П_б – его базисное значение.

Например: Е* = Е/Е_б, I* = I/I_б, S* = S/S_б, Х* = Х/Х_б, Z* = Z/Z_б и т.д.

Если сопротивление элемента схемы задано в именованных единицах, то его значение в относительных единицах, используя приведенные выше формулы для производных базисных величин, можно представить в следующем виде:

,

или выражая через мощность:

.

Если в расчетной схеме режимные параметры и параметры элементов заданы в о.е. для своих номинальных значений, то пересчет для базисных величин, отличающихся от номинальных величин, проводится по следующим соотношениям:

Для эдс, напряжений и токов в о.е.:

(1)

для сопротивлений в о.е., заданных базисными токами и напряжениями:

, (2)

для сопротивлений в о.е., заданных базисными напряжениями и мощностями:

. (3)

3.2.2. Параметры элементов эквивалентной схемы замещения.

Определение параметров элементов эквивалентной схемы замещения в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям с учетом фактических коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов выполняется в соответствии со следующей процедурой.

1) Задаются базисной мощностью в МВА и базисным напряжением для одной из ступеней напряжения сети, принимаемой за основную U_б,осн, кВ.

2) Рассчитываются базисные напряжения других ступеней напряжения по формуле:

(4)

где n₁,n₂,n_m – коэффициенты трансформации трансформаторов и автотрансформаторов, между основной иN-ой ступенями напряжения.

3) Определяются относительные значения эдс источников электроэнергии и сопротивлений всех элементов при выбранных базисных условиях, используя формулы 1), 2), 3).

Если сопротивление элемента эквивалентной схемы замещения задано в именованных единицах, то приведение его в относительных единицах к выбранным базисным условиям выполняется по формуле:

(5)

где к₁, к_2, , к_б– коэффициенты трансформации трансформаторов, считая от приводимой ступени напряжения к базисной.

3.2.2. Пример расчета параметров элементов эквивалентной схемы замещения.

В качестве примера выполним расчет параметров эквивалентной схемы замещения для расчетной схемы на рис. 3.1.

Реактивности элементов схемы и эдс источников в именованных величинах.

Синхронный генератор. Сопротивление генератора при расчетах токов КЗ обычно задается сверхпереходным сопротивлением, приведенным к номинальным параметрам генератора.

=Ом.

Сверхпереходную эдс синхронного генератора или двигателя (с перевозбуждением) определяют по формуле :

(6).

При I_н= 1,7 кА и приведенных выше параметрах генератора – Е_ф = 7,5 кВ, а линейное – 13 кВ.

Асинхронный двигатель.Сверехпереходное реактивное сопротивление:

Ом.

Сверхпереходную эдс для асинхронного двигателя определяют по формуле:

Е_ф=. (7)

При I_н= 0,068 кА и приведенных выше параметрах АД, Е_ф= 4,92 кВ, а линейное – 8,5 кВ.

Нагрузка.Реактивность и эдс нагрузки в относительных (номинальных) величинах в упрощенных расчетах принимается [2]:= 0,35 о.е.,= 0,85 о.е., следовательно:

,

Ом.

Трансформаторы. Реактивность трансформатора задается напряжением короткого замыкания в % от номинального напряжения. При расчете начального значения трехфазного тока КЗ реактивность трансформатора принимают численно равной напряжению короткого замыкания в относительных единицах.

Т-1: х_т1= 0,01 u_к = 0,017,5= 57,6 Ом.

Т-2: х_т2 = 0,018= 26,45 Ом.Т–3: х_т3= 0,016=

29,04 Ом. Т–4: х_т4 = 0,015,5= 2,695 Ом.

Линии электропередачи.При расчете начального значения трехфазного тока КЗ учитывается только реактивное сопротивление линии.

Л1:= 50 км, х₀= 0,35 Ом/км, х_л1= 500,35 = 17,5 Ом;

Л2:= 75 км, х₀= 0,35 Ом/км, х_л2= 750,35 = 26,2 Ом;

Л3:= 25 км, х₀ = 0,3 Ом/км, х_л3= 250,3 = 7,5 Ом.

Параметры элементов схемы в относительных единицах.

Для точки короткого замыкания к1 в качестве базисных величин примем следующие:

базисное напряжение U_б= 10 кВ,

базисная мощность S_б = 250 МВА,

базисный ток I_б= S_б /U_б= 250 /10 = 14,4 кА.

Примечание: базисные величины выбираются такими, чтобы расчетные реактивности имели значения, удобные для счета, например числа 1,0; 0,5; но не числа 1000; 0,001.

Сопротивление любого элемента системы пересчитывается к базисной ступени напряжения и базисной мощности по формуле (5):

= 0,571,55 о.е.,

= 57,6= 0,39 о.е.,

= 26,45= 0,66 о.е.,

= 29,04= 0,726 о.е.,

= 2,695= 0,55 о.е.,

= 17,5= 0,437 о.е.,

= 26,2= 0,708 о.е.,

= 7,5= 1,53 о.е.,о.е.,

При расчете токов короткого замыкания, когда неизвестны коэффициенты трансформации трансформаторов, выражение (5) существенно упрощается и вместо берется коэффициент трансформации, гдеU_i – напряжениеi-й ступени приводимого элемента (среднее значениеi-ой ступени напряжения),U_б– базисное напряжение.

Например, = 0,57

ЭДС элементов, питающих точку кз.

о.е.

Здесь U_бN – базисное напряжение на ступени напряжения сети 220 кВ, определяемое по (4).

Для синхронного генератора:

Для асинхронного двигателя:

о.е.

Для нагрузки:

studfile.net

3.5 Комплексная схема замещения однофазного кз в сверхпереходном режиме

Комплексные схемы замещения – это особым образом соединенные схемы прямой, обратной и нулевой последовательностей. Комплексные схемы удобны при расчетах несимметричных КЗ на расчетных столах, так как здесь нет необходимости в свертывании и развертывании схем отдельных последовательностей.

Для большей наглядности преобразуем полученные ранее схемы различных последовательностей к виду, когда точки нулевого потенциала находятся слева, а тачка КЗ – справа. Соединив вновь полученные схемы в порядке соответствующему однофазному короткому замыканию в сверхпереходном режиме получим рис. 17. Для однофазного КЗ комплексная схема соответствует последовательному соединению сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Рис. 17 Комплексная схема замещения НКЗ

3.6 Расчет коэффициентов тяжести аварий

Коэффициенты тяжести аварии показывают какой вид короткого замыкания наиболее опасен и вычисляются по формуле (для случая сверхпереходного режима):

(5)

Подставив в это выражение найденные ранее значения получим для первоначального момента возникновения НКЗ:

Для однофазного КЗ:

Для двухфазного КЗ:

Для двухфазного К.З. на землю:

Для данного примера можно сделать вывод, что самым опасным из НКЗ является двухфазное КЗ на землю, но так как его коэффициент тяжести меньше единицы, то самым опасным остаётся трёхфазное КЗ. Следовательно именно его ударный ток остаётся для выбора оборудования СЭС на стороне ВН.

3.7 Расчет простого тока кз

Простымназывается замыкание одной из фаз на землю в системах с незаземленными нейтралями, или в системах, заземленными через специальные компенсирующие устройства.

Однофазное КЗ в таких схемах является простым, для негои питание со стороны генераторов исключено. Через точки КЗ протекают только ранее не учитывающиеся токи, обусловленные емкостным эффектом здоровых фаз (рис. 18).

Рис. 18 Однофазное КЗ в компенсированной сети (простое КЗ)

Эти токи рассчитываются по суммарной длине всех линий (воздушных и кабельных), электрически связанных с местом простого КЗ. Для шин СН:

Если ток простого КЗ больше критического (для U_Н= 35 кВ -I_кр= 10 А), то при длительном воздействии на изоляцию может произойти её пробой и возжигание изоляции. Поэтому следует произвести компенсацию тока путём включения в нейтраль дугогасящей катушки (реактора). В рассмотренном примере ток простого КЗпревышает критическое значениеI_кр, поэтому компенсация необходима. Результирующее емкостное сопротивление нулевой последовательности простого КЗ Х_СОΣ

Сопротивление дугогасящей катушки в нейтрали следует рассчитать через емкостное сопротивление Х_СОΣ

С целью ограничения токов НКЗ сети напряжение 35 и 10 кВ и ниже выполняются с изолированными нейтралями трансформаторов. При расчёте тока простого КЗ учитывается суммарная длина всех кабельных линий, электрически свзанных с местом аварии.

Ток меньше критического (для U_Н= 10 кВ,I_кр= 20 А), следовательно его компенсация не требуется.

studfile.net