5 Расчет токов короткого замыкания по кривым затухания

Расчет ведется по 3-м характерным точкам:

1-ая на питающей линии трансформатора и подстанции;

2-ая на секции сборных шин;

3-я в питающем гибком кабеле экскаватора.

Составляется схема электроснабжения, на которой обозначаются все элементы схемы обладающие сопротивлением.

Рис. 3 Упрощенная схема электроснабжения для расчета токов к.з.

Расчет токов к.з. ведется в относительных единицах для более удобной оценки результата расчета. При расчете в относительных единицах сначала выбираются базисные величины. За них принимаются базисные напряжение U_б и мощность S_б . В расчетах принимаем (5% выше U_н) S_б = 100 МВА; U_н.б.1 =37 кВ; U_н.б.2 = 6,3 кВ.

При выбранных значениях базисной S и U определяем

кА (27)

кА (28)

После этого определяем сопротивление всех элементов схемы и переводим их в относительные базисные величины, т.к. сопротивление системы +∞ принято считать, что активное сопротивление системы r=0, а индуктивное принимаем равным x=0,2.

5.1 Определяем сопротивление питающей ЛЭП от РПС до ГПП в относительных единицах:

где - активное сопротивление 1 км линии питающей ЛЭП (см. справочник); L – длина линии от РПС до ГПП (км); – базисный ток первой ступени; x₀ = 0,35÷0,4 – индуктивное сопротивление воздушных ЛЭП

(29)

(30)

5.2 Определяем сопротивление двухобмоточных трансформаторов.

Для трансформаторов S > 630 кВА относительное активное сопротивление не учитывается (r = 0). Относительное реактивное сопротивление:

(31)

где S_н – номинальная мощность трансформатора (МВА); U_к.з.% – напряжение к.з. (для трансформатора ТМ-6300/35 U_к.з.% = 7,5)

(32)

5.3 Определяем сопротивление распределительных ЛЭП.

- активное сопротивление 1 км распределительной ЛЭП (см. справочник); L – длина распределительной линии (км); – базисный ток второй ступени; x₀ = 0,35÷0,4 – индуктивное сопротивление воздушных ЛЭП.

А (см. формулу 28)

(33)

(34)

5.4 Определяем сопротивление гибкого кабеля экскаватора.

- активное сопротивление 1 км кабеля; – базисный ток второй ступени; x₀ = 0,07÷0,08 - удельное индуктивное сопротивление кабеля.

(35)

(36)

5.5 Определяем сопротивление электродвигателей.

Для синхронных двигателей сопротивление x_н = 0,2. Активным сопротивлением пренебрегаем.

где S_н (мВА) – номинальная полная мощность двигателя ЭВГ-15 (см. таблица 1)

(37)

После приведения отдельных элементов к базисным величинам составляем эквивалентную схему замещения токов к.з.

Рис. 4 Эквивалентная схема замещения токов к.з.

5.6 Расчет токов к.з. в точке к1

Составляем эквивалентную схему замещения

S_Н = 100 МВА

0+j0,2

0,158+j0,129

к1

Рис. 5 Эквивалентная схема замещения токов к.з в точке к1

5.6.1 Определяем результирующее сопротивление до точки к1:

r_б.рез. = 0 + 0,158 = 0,158

x_б.рез. = 0,2 + 0,129 = 0,329

Проверяем нельзя ли пренебречь активным сопротивлением:

Активным сопротивление пренебречь нельзя, поэтому полное сопротивление равно:

z_б.рез. = (38)

5.6.2 Определяем токи в точке к1 в момент времени t₁=0,0 с; t₂=0,2 с; t₃=∞

Т.к. мощность системы не известна и она бесконечно велика, то принято считать, что ток в различный момент времени одинаков и кривую тока к.з. считаем незатухающей.

I_nt = I_n0,0 = I_n0,2 = I_n∞

кА (39)

5.6.3 Определяем мощность к.з.:

МВА (40)

5.6.4 Определяем ударное значение тока к.з.:

где - ударный коэффициент , т.к. активным сопротивлением принебречь нельзя, то

кА (41)

5.6.5 Находим действующие значение ударного тока:

кА (42)

Полученные значения заносим в таблицу:

Таблица 3 - Расчетные значения к.з. в точке к1.

Питание точки к1		Sn0,0 (МВА)	Sn0,2 (МВА)	Sn∞ (МВА)	(кА)	I0,2 (кА)	I n∞ (кА)	iу (кА)	Iу (кА)
От системы	0,36	275,5	275,5	275,5	4,3	4,3	4,3	7,29	4,64

5.7 Расчет тока и мощности к.з в точке к2

Составляем эквивалентную схему замещения:

S_Н = 100 МВА

0+j0,2

0,158+j0,129

0+j1,2

к1

к2

Рис. 6 Эквивалентная схема замещения токов к.з. в точке к2

5.7.1 Определяем результирующее сопротивление до точка к2:

r_б.рез. = 0 + 0,158 + 0 = 0,158

x_б.рез. = 0,2 + 0,129 + 1,2 = 1,529

Проверяем, нельзя ли пренебречь активным сопротивлением:

Активным сопротивлением можно пренебречь, поэтому полное результирующее сопротивление равно:

z_б.рез. = x_б.рез. = 1,529 (43)

5.7.2 Определяем токи в точке к1 в момент времени t₁=0,0 с; t₂=0,2 с; t₃=∞

Т.к. мощность системы не известна и она бесконечно велика, то принято считать, что ток в различный момент времени одинаков и кривую тока к.з. считаем незатухающей.

I_nt = I_n0,0 = I_n0,2 = I_n∞

кА (44)

5.7.3 Определяем мощность к.з.:

МВА (45)

5.7.4 Определяем ударное значение тока к.з.:

кА (46)

Т.к. активным сопротивлением пренебрегаем, то К_у = 1,8

5.7.5 Находим действующие значение ударного тока:

кА (47)

Полученные значения заносим в таблицу:

Таблица 4 - Расчетные значения к.з. в точке к2.

Питание точки к2		Sn0,0 (МВА)	Sn0,2 (МВА)	Sn∞ (МВА)	(кА)	I0,2 (кА)	I n∞ (кА)	iу (кА)	Iу (кА)
От системы	1,529	64,38	64,38	64,38	5,9	5,9	5,9	14,8	8,85

5.8 Расчет в токов к.з. в точке к3

Составляем эквивалентную схему замещения

Рис. 7 Эквивалентная схема замещения токов к.з. в точке к3

Точка к3 получает питание с двух сторон: со стороны системы и со стороны силовых двигателей экскаваторов.

5.8.1 Определяем результирующее сопротивление от системы до точки к3:

Активным сопротивлением пренебречь нельзя, поэтому:

(48)

5.8.2 Определяем результирующее сопротивление от СД до точки к3. Т.к. мощность СД одинакова и сопротивление до точки к.з. одинаково, то источник можно объединить в один и упростить схему замещения.

к3

S_Н = 100 МВА

3,47

0+j13,7

0,28+j0,06

S_Н=1,45 МВА

0,28+j0,06

0+j13,7

S_Н=1,45 МВА

Рис. 8 Упрощенная эквивалентная схема замещения для расчетов токов к.з. в точке к3

Активным сопротивлением можно принебречь поэтому:

=6,9 (49)

Рис. 9 Упрощенная эквивалентная схема замещения для расчетов токов к.з. в точке к3

5.8.3 Определяем ток и мощность со стороны системы.

Т.к. мощность системы не известна и она велика, то принято считать, что ток в различный момент времени одинаков и кривую тока к.з. можно считать незатухающей.

кА (50)

МВА (51)

5.8.4 Определяем ударное значение тока к.з.:

кА (52)

Т.к. , то (См. график затухания)

5.8.5 Определяем действующее значение ударного тока:

кА (53)

5.8.6 Определяем ток и мощность к.з. со стороны С.Д. экскаватора.

Для этого определяем расчетное сопротивление:

где 0,07 – коэффициент учитывающий наличие пусковой обмотки синхронных двигателей экскаватора; - суммарная номинальная мощность двигателей экскаваторов.

(54)

По кривым затухания находим значение тока к.з. в момент времени t₁=0,0 с; t₂=0,2 с; t₃=∞ в относительных единицах:

кА

кА

кА

5.8.7 Находим значение тока к.з. в моменты времени t₁=0,0 с; t₂=0,2 с; t₃=∞ в абсолютных единицах:

где I_n – суммарный номинальный ток всех генераторов питающих точку к.з., I_*nt – значение тока к.з. в относительных единицах.

кА (55)

кА (56)

кА (57)

кА (58)

МВА (59)

МВА

МВА

5.8.8 Определяем ударный ток к.з. за первый период времени без учета активного сопротивления при К_у = 1,8:

кА (60)

кА (61)

Полученные результаты заносим в таблицу:

Таблица 5 - Расчетные значения к.з. в точке к3

Питание точки к2		Sn0,0 (МВА)	Sn0,2 (МВА)	Sn∞ (МВА)	(кА)	I0,2 (кА)	I n∞ (кА)			iу (кА)		Iу (кА)
От СД	6,9	15,6	12,8	9,6	1,43	1,17	0,88			3,62		2,16
От системы	3,47	28,8	28,8	28,8	2,64	2,64		2,64	3,88		2,64
Итого	10,37	44,4	41,6	38,4	4,07	3,81		3,52	7,5		4,8