1.2 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с изолированной нейтралью также замыкание фаз на землю. Такой режим является самым тяжелым для элементов системы. И именно по нему производят выбор и проверку электрооборудования подстанции.

При коротких замыканиях токи в фазах увеличиваются, а напряжение снижается. Как правило, в месте К.З. возникает электрическая дуга, которая вместе с сопротивлением пути тока образует переходное сопротивление. Непосредственное К.З. без переходного сопротивления в месте повреждения называется металлическим К.З. Пренебрежение переходным сопротивлением значительно упрощает расчет и дает максимально возможное при одних и тех же исходных условиях значения тока К.З. для выбора аппаратуры необходим именно этот расчет.

При расчете токов К.З. примем следующие допущения:

- не учитываются емкости, а следовательно и емкостные токи в кабельной линии;

- трехфазная цепь считается симметричной, сопротивления фаз равными друг другу;

- отсутствует насыщение стали электрических машин

- не учитываются токи намагничивания трансформаторов;

- не учитывается сдвиг по фазе э.д.с. различных источников питания, входящих в расчетную схему;

- не учитывается влияние регулирования коэффициента трансформации силовых трансформаторов на величину напряжения короткого замыкания (U_КЗ%) этих трансформаторов;

- не учитываются переходные сопротивления в месте короткого замыкания.

Рисунок 1.2- Расчетная схема подстанции «Кызылорда» для определения токов короткого замыкания.

Указанные допущения приводят к незначительному преувеличению токов короткого замыкания (погрешность не превышает 10%, что допустимо).На расчетной схеме в однолинейном изображении указываются источники питания (в данном случае энергосистема) и элементы сети (линии электропередач, трансформаторы), связывающие источники питания с точками К.З.; а так же параметры всех элементов, необходимых для расчета токов К.З. Схему замещения подстанции «Кызылорда» для расчета тока короткого замыкания рис.1.4 составляют по расчетной схеме. Для этого все элементы схемы заменяются соответствующими сопротивлениями В целях упрощения расчета для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указано среднее напряжение U_ср ,кВ.

Наибольшие токи К.З. в нашей схеме могут возникнуть при отключенных секционных выключателях. Рассмотрим этот режим, определим токи К.З. в точках К-1, К-2 очевидно, что в точкахК-3, К-4 токи будут такими же из-за симметричности схемы.

Точки, для которых проведем расчет токов короткого замыкания, указаны на расчетной схеме рисунке 1.3.

Рисунок1.3- Схема замещения для расчета тока короткого замыкания

1.3 Выбор сечения кабеля

Сначала произведем выбор токоведущих частей. Подстанция получает питание по воздушной двухцепной линии электропередач 110 кВ. При выборе сечения проводов необходимо учитывать ряд технических и экономических факторов:

- нагрев от длительного выделения тепла рабочим током;

- нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;

- падение напряжения в проводах воздушной линии от проходящего тока в нормальном и аварийном режимах;

- механическая прочность — устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер);

- коронирование — фактор, зависящий от величины применяемого напряжения, сечения провода и свойств окружающей среды.

Расчет проводов для линий электропередач 110 кВ проведем по экономической плотности тока j_эк. При расчете по экономической плотности тока сечение проводов выбирается по выражению

. (13)

где экономическая плотность тока равна j_эк = 1,0А/мм².

Тогда для линии электропередач 110 кВ при расчетном токе I=181 А сечение равно

мм²,

По полученным значениям выбираем марку провода. Для двухцепной линии напряжением 110 кВ — АС – 185/29. Для окончательного обоснования выбора данной марки провода необходимо проверить подопустимой потери напряжения.

, (14)

где - активная мощность, кВт;

- реактивная мощность, кВар;

- активное сопротивление линии, Ом/км;

- индуктивное сопротивление линии, Ом/км;

U – напряжение сети, кВ.

Используя формулуопределяем потерю напряжения для линии

(15)

Определим допустимую потерю напряжения в линии. Допускается потеря напряжения в линии не более 5%

(16)

Как видно из расчета расчетное значение потерь напряжения в линии на много меньше допустимых потерь напряжения, это объясняется малой длиной линии, следовательно, данный провод подходит.