6 Расчет токов короткого замыкания
Расчеты токов КЗ выполняются для выбора электрических аппаратов по коммутационной способности, проверки их на термическую и электродинамическую стойкость; выбора уставок релейной защиты и автоматики, выбора и проверки устройств заземления, грозозащиты и т.д.
6.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1 кВ
Расчетная схема представлена на рисунке 6.
Схему замещения составляем для разомкнутого секционного выключателя. Схема представлена на рисунке 7.
Рисунок 6 – Расчетная схема с нанесением точек КЗ
Рисунок 7 – Расчетная схема с нанесением точек КЗ
Расчет токов короткого замыкания для высоковольтной схемы производим в относительных единицах. Для этого, задаемся основными базисными величинами:
- базисная мощность:
МВА;
- основное базисное
напряжение:
кВ
(на 5% больше основного).
Для расчета параметров сразу в базисных величинах, рассчитаем базисные напряжения каждой ступени.
кВ;
(0)
- базисные токи для каждой ступени напряжения:
кА;
(0)
кА.
(0)
Определим параметры схемы замещения и активные сопротивления в о.е..
Система
Эквивалентное индуктивное сопротивление системы:
о.е.
[и.д.];
о.е
ЭДС системы:
о.е.
(0)
Воздушная линия
о.е.;
(0)
о.е.,
(0)
где
=0,444
Ом/км,
=0,444
Ом/км – удельное реактивное и активное
сопротивление ВЛ [6, табл.3.8].
Трансформатор ГПП
Сопротивление трансформатора определяется его напряжением короткого замыкания uk ,%:
о.е.
(0)
о.е.
(0)
Кабельные линии
Линия ГПП-ТП1:
о.е.
(0)
о.е.
(0)
Для остальных линий расчет сводим в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Сопротивления кабельных линий в о.е.
Линия |
l, км |
F, мм2 |
х0, Ом/км |
х*, о.е. |
r0, Ом/км |
r*, о.е. |
ГПП-ТП1 |
0,156 |
120 |
0,081 |
0,115 |
0,24 |
0,339 |
ТП1-ТП2 |
0,074 |
95 |
0,083 |
0,056 |
0,31 |
0,209 |
ТП2-ТП3 |
0,005 |
70 |
0,086 |
0,004 |
0,42 |
0,019 |
ГПП-ТП4 |
0,196 |
95 |
0,083 |
0,148 |
0,31 |
0,551 |
ГПП-АД |
0,128 |
70 |
0,086 |
0,100 |
0,42 |
0,487 |
Асинхронный двигатель
Сверхпереходное сопротивление АД:
Ом;
(0)
где
– кратность пускового тока двигателя;
– номинальный
коэффициент мощности двигателя;
– номинальный КПД
двигателя [8].
Тогда в относительных единицах:
о.е.
(0)
Для асинхронного
и синхронного двигателя значение
,
тогда активное сопротивление:
6,42
о.е..
(0)
Сверхпереходная фазная ЭДС асинхронного двигателя:
кВ,
(0)
где
кВ
– фазное напряжение асинхронного
двигателя;
кА
– номинальный ток асинхронного двигателя.
Тогда линейная ЭДС асинхронного двигателя в о.е.:
о.е.
Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К-1.
Преобразуем схему замещения относительно точки К-1. Для упрощения расчетов опустим знак «*», так как расчет ведется в относительных единицах.
На ток короткого замыкания будет влиять только ЭДС системы и асинхронного двигателя, поэтому схема замещения будет выглядеть так, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 – Схема замещения для точки К-1
Преобразуем схему в эквивалентную результирующую.
о.е.;
о.е.
Рисунок 9 – Эквивалентная результирующая схема замещения для точки К-1
Начальное значение периодической составляющей тока к.з. для точки короткого замыкания:
.
(0)
=
=
6,76 кА.
Поскольку точка короткого замыкания делит заданную схему на радиальные независимые друг от друга ветви, то ударный ток КЗ определяется суммой ударных токов отдельных ветвей:
,
(0)
где Тai — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока кз; она определяется по формуле
,
(0)
где Xэк(R=0) и Rэк(X=0) кз - соответственно индуктивная и активная составляющие результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно точки кз;
с - синхронная угловая частота напряжения сети.
Постоянные времени затухания апериодической составляющей тока к.з. для каждой ветви:
с;
с.
=13,02
кА.
Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К-2.
Преобразуем схему замещения относительно точки К-2. Схема замещения будет выглядеть так, как показано на рисунке 10.
Рисунок 10 – Схема замещения для точки К-2
Преобразуем схему в эквивалентную результирующую.
о.е.;
о.е.
Рисунок 11 – Эквивалентная результирующая схема замещения для точки К-2
Начальное значение периодической составляющей тока к.з. для точки К-2:
=
=
7,39 кА.
Постоянные времени затухания апериодической составляющей тока к.з. для каждой ветви:
с;
с.
=12,93
кА.
В точке К-3 ток КЗ будет равен току КЗ в точке К-2, т.к. они имеют одинаковую подпитку.