Производим расчет сопротивления элементов схемы.

1. Генератор:

х = х^”_d* , где

S_ном – номинальные мощности элементов (генератора, трансформатора, энергосистемы), МВА;

S_б – базовая мощность.

2. Энергосистема:

Х_с = Х_{с ном*}

3. Трансформатор:

х= , где

х_т – относительное сопротивление трансформатора, определяемое через U_к – напряжение КЗ трансформатора.

4. Линии электропередачи:

х=х_уд*l , где

U_ср – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ;

х_уд - индуктивное сопротивление линии на 1км длины, Ом/км;

l – длина линии, км.

 

Базисный мощность принимаю равную S_б=100 МВ*А;

Рассчитываем сопротивление генераторов:

х_c = х*d*(S_б/ S_ном);

х5= х₇= х12= х₉= х₁₀= х₁₁=0,23*(100/55) = 0,41 О.е;

Рассчитываем сопротивление системы:

х_c = х_сн*(S_б/ S_ном);

х₁ = 1,1*(100/3800) = 0,028 О.е;

Рассчитываем сопротивление трансформаторов:

х_т= (х_т% /100)*(S_б/S_ном);

х₁₄= х₁₅= (11/100)*(100/160) = 0,068 О.е;

Рассчитываем сопротивление линий;

х_л= х_уд*l*(S_б/U_ср );

х₂= х₃= 0,4*150*(100*230 ) = 0,11 О.е;

 

После того как схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она преобразуется к наиболее простому виду. Преобразование (свертывание) схемы выполняется в направлении от источника питания к месту КЗ. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования звезды сопротивлений в треугольник и обратно, многоугольника в многолучевую звезду. После получения результирующей схемы переходим к определению токов КЗ.

 

1. Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ для полученной результирующей схемы замещения определяем по формуле:

I_по= , где

Е^” – это ЭДС источника в относительных единицах;

х_рез – результирующее относительное сопротивление цепи;

I_б – базовый ток, определяется по выражению:

I_б= .

2. Определяю ударный ток КЗ. Ударный ток обычно имеет место через 0,01 с после начала КЗ. Его значение определяется по формуле:

I_у= I_пок_у, где

I_по – начальное значение периодической составляющей тока КЗ;

к_у – ударный коэффициент, зависящий в свою очередь от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

3. Определение токов для любого значения момента времени переходного процесса КЗ. Значение периодической и апериодической составляющих тока КЗ, для времени t 0 необходимо знать для выбора коммутационной аппаратуры. Расчетное время, для которого требуется определять токи КЗ, вычисляется как

=t_св+0,01с, где

t_св – собственное время выключателя. Для современных выключателей оно не превышает 0,2. апериодическая составляющая тока КЗ равна:

.

4. Определяем номинальный ток ветви:

I_ном= .

 

Находим отношение I_п,о/I^I_ном. Если это отношение больше 1, то по кривым [МП. Р 3,26] определяю отношение I_n,t/I^I_ном .Если отношение I_п,о/I^I_ном меньше 1,то I_n,t= I_п,о.

5. Тепловой импульс определяется по выражению: В_к=I²_по(t_отк+Т_а).

 

Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

 

Х₁₃ = х₂ /2+ х₁ = 0,11/2+0,028 = 0,083 О.е;

Х₁₄ = х₆ /3 =0,13 О.е;

Х₁₅ = 0,13 О.е;

Х₁₆ = х₄ + х₁₄ =0,198 О.е;

Х₁₇ = х₅ + х₁₅ =0,198 О.е;

Х₁₈ = (х₁₆ * х₁₇)/х₁₆ + х₁₇ =0,099 О.е;

Упрощённая схема:

Определяем базисный ток:

I_б=100/(√3*230)=0,25 кА;

Определяем периодическую составляющую;

I_noс= (1/0,083)*0,25=3,01 кА;

I_{noс Г1 –Г6} = (1,13/0,099)*0,25=0,25 кА;

Рассчитываем номинальный ток для каждой ветви;

I_{ном с} = 3800/ (√3*230) = 9,7 кА;

I_{ном Г1-Г6} = 330/ (√3*230) = 0,84 кА;

Находим отношения;

I_nо /I_ном

I_{nо. с} /I_ном = 3,01 / 9,7 = 0,31 кА;

I_{nо. г1 - г6} /I_{ном г1 - г6} = 2,5/ 0,84 = 2,97;

Рассчитываем ;

=t_св+0,01с = 0,06 + 0,01 = 0,07 с;

По рисунку 7.6, а – (литра – 3) определяем γ;

γ ₁ = I_no / I_no = 1,07; γ ₂ = 3,5;

Рассчитываем периодическую составляющую для момента времени , так как

γ ₁ = 1,07 то I_n.r.c = I_n.o.c = 1,07 кА;

γ ₂ = 3,5, то I_{n.r.г1 – г6} = I_{n.o.г1 – г6} *3,5 = 3,5*3,01 = 3,5 кА;

Определяем ударный ток К.З.

I_у= I_пок_у;;

По таблице П – 5 (литра – 3), определяем к_у и Т_ас, где к_у =0,03;

Т_ас= 0,03;

к_у – ударный коэффициент определяется по методическому пособию;

Т_ас - постоянное время затухание апериодического тока;

i_ус = * I_n.o.c * к_у = *3,01 * 0,03 = 0,12 КА;

i_у.г1-г6 = * I_n.o.г * к_у = *2,5 * 0,03 = 0,1 КА;

Определяем апериодическую составляющую току К.З. (i_а );

, где - определяется по кривым в методическом пособие.

I_n.o - периодический ток.

= 0,6;

i_аr.c = *3,01 * 0,6 = 0,96 кА;

i_аr.г1-г6 = *2,5 * 0,6 = 1,06 кА;

Определяем тепловой импульс:

В_к=I²_по(t_отк+Т_а); t_отк = 0,2 с;

В_кс=3,01² * (0,2 + 0,03) = 2,08 кА² с;

В_кг1-6=2,5² * (0,2 + 0,15) = 2,18 кА² с;

Расчёт токов короткого замыкания в точке К2

 

Сворачиваем схему:

Х₁₆ = х₁₄ + х₄ = 0,13 +0,068 = 0,198 О.е;

Х₁₇ = (х₁₆*х₁₃)/ (х₁₆+х₁₃)= (0,198*0,083)/(0,198+0,083 = 0,058 О.е;

Х₁₈ = (0,058 * 0,068) / (0,058 + 0,068) = 0,031 О.е;

 

 

Упрощённая схема:

Определяем базисный ток:

I_б=100/(√3*10,5)=5,5 кА;

Определяем периодическую составляющую;

I_noс,г1-г3= (1/0,031)*5,5=177,4 кА;

I_noс,г4-г6 = (1,13/0,13)*5,5=47,8 кА;

Рассчитываем номинальный ток для каждой ветви;

I_{ном с,г1-г3} = 3800/ (√3*10,5) = 209 кА;

I_{ном Г4-Г6} = 330 / (√3*10,5) = 18,5 кА;

Находим отношения;

I_nо /I_ном

I_{nо. с,г1-г3} /I_ном = 177,4 / 209 = 0,4кА;

I_{nо. г4 – г6} /I_{ном г1 - г6} = 47,8 / 18,5 = 4,7кА;

Рассчитываем ;

=t_св+0,01с = 0,06 + 0,01 = 0,07 с;

По рисунку 7.6, а – (литра – 3) определяем γ;

γ ₁ = I_no / I_no = 1; γ ₂ = 0,75;

Рассчитываем периодическую составляющую для момента времени , так как

I_{n.т.c,г1-г3} = I_n.o.c = 177,4 кА;

I_{n.r.г1 – г3} = I_{n.o.г4 – г6} * 0,75 = 0,75 * 47,8 = 35,85 кА;

Определяем ударный ток К.З.

I_у= I_пок_у;;

По таблице П – 5 (литра – 3), определяем к_у и Т_ас, где к_у =1,75;

Т_ас= 0,03;

к_у – ударный коэффициент определяется по методическому пособию;

Т_ас - постоянное время затухание апериодического тока;

i_ус = * I_n.o.c * к_у = * 177,4 * 1,75 = 439,04 кА;

i_у.г4-г6 = * I_n.o.c * к_у = * 47,8 * 1,935 = 130,8 кА;

Определяем апериодическую составляющую току К.З. (i_а );

, где - определяется по кривым в методическом пособие.

I_n.o - периодический ток.

= 0,6;

i_аr.c = * 177,4 * 0,6 = 150,5 кА;

i_аr.г4-г6 = * 47,8 * 0,3 = 20,2 кА;

Определяем тепловой импульс:

В_к=I²_по(t_отк+Т_а); t_отк = 0,2 с;

В_кс,г = 177,4² * (0,2 + 0,03) = 7238,2 кА² с;

В_кг = 47,8² * (0,2 + 0,15) = 525,5 кА² с;

 

Расчёт токов короткого замыкания в точке К3

 

Сворачиваем схему:

Х₁₆ = х₁₄ + х₄ = 0,13+0,068 = 0,198 О.е;

Е_{экв 17} = (1 * 0,12 + 1,13*5,05) / (12 + 5,05) = 1,03 О.е;

Х₁₈ = х₁₇₊ х₅ = 1,03 + 0,068 = 1,098 О.е;

Х₁₉ = (х₁₈*х₁₅)/(х₁₈+х₁₅₎=(1,098*0,13)/(0,198+0,13) = 0,11 О.е;

Х₂₀ = х₁₉ + х₁₂ = 0,11 + 0,004 = 0,114 О.е;

Упрощённая схема:

Определяем базисный ток:

I_б=100/(√3*6,3)= 9,2 кА;

Определяем периодическую составляющую;

I_no= (1,04/0,114)*9,2=83,9 кА;

I_noд= 4*(1/0,114)*4=140,3 кА;

åI_no= I_no+ I_noд =224,2 кА

Рассчитываем периодическую составляющую для момента времени

I_nт = I_no+ I_noд * =97,93 кА

Определяю апериодическую составляющую тока к.з.

Т_а=0,04 =0,1

= 11,8 кА

Определяем тепловой импульс:

В_к=I²_по(t_отк+Т_а); t_отк = 0,3 с;

В_к3 = 83,9² * (0,3 + 0,04) = 2393,3 кА² с;

 

 

Сводная таблица параметров токов КЗ.

Таблица

Точка КЗ	Uср,кВ	Источник	Iпо, кА	Iнт, кА	Iу, кА	Iат, кА	Вк, кА^2с
К1	230 кВ.	С1	3,01	5,4	0,12	2,5	2,08 2,18
Г1 – Г6	2,5	2,4	0,1	1,06
Суммарное значение:	5,51	7,8	0,22	3,11	4,26
К2	10,5 кВ.	С1,Г1-Г3	177,4	177,4	439,04	150,5	7238,2 525,5
Г4 – Г6	47,8	35,85	130,8	20,2
Суммарное значение:	225,2	213,25	569,84	170,7	7763,7
К3	6,3 кВ.	С1,Г1 – Г6	83,9	97,93	189,8	11,8	2393,3

 

 

Выбор электрических аппаратов.

При выборе аппаратов, шин, кабелей и других элементов РУ очень важна проверка соответствия их параметров длительным рабочим и кратковременным аварийным режимам, которые могут возникать в эксплуатации.

Кроме этого, следует учитывать внешние условия работы РУ (влажность, загрязненность воздуха, окружающую температуру, высоту над уровнем моря и т.д.), так как эти условия могут потребовать установки оборудования специального исполнения, обладающего повышенной надежностью.

Основными параметрами оборудования, которые должны соответствовать условиям рабочего (длительного) режима, являются номинальные ток и напряжение.

Номинальное напряжение аппаратов, шин, кабелей определяет уровень их изоляции, который должен соответствовать напряжению установки.

Сечение токоведущих частей аппаратов и других элементов РУ выбирается по экономической плотности тока jэ и по нагреву в рабочем режиме.

При проверке аппаратов и токоведущих частей РУ на термическую и динамическую стойкость за расчетный вид короткого замыкания принимают трехфазное к.з.