Розрахунок трифазного короткого замикання на шинах низької напруги головної понижувальної підстанції

Розрахунок струмів КЗ є необхідним для вибору та перевірки струмопровідних частин і ЕА номінальною напругою понад 1 кВ на термічну й електродинамічну стійкість, вибору вимикачів розподільного пристрою 10 кВ за комутаційною здатністю, а також для розрахунків вставок та перевірки чутливості РЗ.

Режим СЕП, при якому струм КЗ в елементі, що вибирається або перевіряється, буде найбільшим, досягається за умов, коли в мережі між джерелами і точкою КЗ ввімкнена найменша кількість послідовних елементів і найбільша кількість - паралельних.

У схемі електропостачання заводу в нормальному режимі передбачена роздільна робота трансформаторів ГПП на збірні шини 10 кВ (секційний вимикач вимкнений). У разі наявності РП його секційний вимикач також вимкнений.

У розрахунковій схемі максимального режиму один із трансформаторів вимкнений, а секційний вимикач ввімкнений. Цей режим можливий у таких випадках: один із трансформаторів знаходиться в планово-попереджувальному ремонті або після аварійному режимі.

Розрахунок виконуємо в іменованих одиницях при точному зведенні до основного

ступеня 2. У розрахункових формулах приймаємо такі розмірності величин: повна потужність – МВА, активна потужність – МВт, напруга – кВ, струм – кА, опір – Ом.

Вихідні дані системи:

- напруга в максимальному режимі U_с.макс = 104 кВ;

- задана величина початкового струму трифазного КЗ від системи з боку ВН трансформатора ГПП у максимальному режимі I˝_{к.с.макс} = 18,0 кА;

Вихідні дані трансформаторів ГПП:

• обраний тип трансформаторів - ТМН – 4000/110;

• номінальна потужність обраних трансформаторів S_ном.т = 4МВА;

• номінальна напруга регульованої обмотки ВН на середньому відгалуженні U_ном.ВН = 115 кВ;

• номінальна напруга обмотки НН U_ном.НН = 6,6 кВ;

• діапазон РПН ΔU_РПН = ± 16 %;

• напруга КЗ для крайнього відгалуження «-РО» u_к^-РО = 10,58 % (таблиця №).

Вихідні дані кабелів, що відходять від шин ГПП до РП при двоступеневій схемі або від шин ГПП до високовольтних двигунів при одноступеневій схемі:

• середній індуктивний питомий опір х₀, Ом/км (приймається для кабелів з напругою 6 або 10 кВ х₀ = 0,08 Ом/км);

• довжина кабелю l = 0,5, км;

Вихідні дані високовольтних АД:

• тип АНЗ-2-17-39-16УЗ;

• номінальна напруга U_ном.АД = 6 кВ;

• кількість двигунів N = 6 шт.;

• номінальна активна потужність Р_ном.АД = 630 кВт;

• номінальний ККД η_ном.АД = 0,937 в.о.;

• номінальний коефіцієнт потужності cosφ_ном.АД = 0,761;

• кратність пускового струму електродвигуна при номінальній напрузі

в.о.;

Вихідні дані навантаження:

• повне узагальнене навантаження S_н.в = 7,8 МВА;

• надперехідна електрорушійна сила (ЕРС) навантаження у відносних одиницях

Е˝_*н.в =0,85;

- надперехідний індуктивний опір навантаження у відносних одиницях х˝_*н.в = 0,35;

Далі проводимо розрахунок струмів КЗ у чотири етапи.

1 Етап. Розрахунок параметрів елементів схеми заміщення.

1. Визначаємо величину номінальної напруги обмотки ВН трансформатора в максимальному режимі при роботі на крайньому відгалуженні регульованої обмотки «-РО»:

(кВ);

де - відносна максимальна величина діапазону РПН в один із боків від середнього відгалуження регульованої обмотки.

2. З урахуванням того що за основний ступінь прийнятий ступінь 2, коефіцієнт трансформації трансформатора ГПП у максимальному режимі визначається як:

3. ЕРС та опір системи визначаються за формулами:

(кВ);

(Ом);

4. Індуктивний опір трансформатора розраховується за формулою:

(Ом);

5. Параметри кабелю для схеми заміщення визначаються за формулами:

(Ом);

(Ом);

6. При розрахунках струмів КЗ для максимального режиму вважають, що в попередньому до КЗ режимі ЕД (СД або АД) працюють з номінальною напругою, номінальним струмом і номінальним коефіцієнтом потужності. Ці параметри подаються у відносних одиницях U_*0(ном)=1, I_*0(ном)=1, cosφ₀ = cosφ_ном.

ЕРС АД для попереднього номінального режиму їх роботи та опір розраховують так:

де

(кВ);

(Ом);

7. Параметри узагальненого навантаження розраховуються за формулами:

(кВ);

(Ом);

де U_{ном.сер} – середня номінальна напруга ступеня (6,3 або 10,5 кВ).

Усі розрахункові значення ЕРС та опорів заносимо на схему заміщення.

Мал. 1.1 – Схема заміщення для максимального режиму