Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В

  

При расчете токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В должны учитываться активные и индуктивные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток сило­вых трансформаторов, трансформаторов тока, шин и коммутационной аппаратуры до точки КЗ). Для указанных установок считается, что мощность системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения трансформатора неизменно. Это выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз больше мощности цехового трансформатора.

Начертить схему РУ – 0,4 кВ с учётом питающего трансформатора и схему замещения.

При расчете токов короткого замыкания на шинах низшего напря­жения трансформатора необходимо вести расчёт индуктивных и активных сопротивлений цепи КЗ в указанных точках. Результирующие сопротивления цепи КЗ складываются из сопротивлений элементов цепи от трансформатора до точки короткого замыкания: трансформатора, воздушных и кабельных линий, токовых катушек и контактов аппаратов.

Активное сопротивление трансформатора определяется по формуле:

r_тр =  ,

где

r_тр - активное сопротивление трансформатора, Ом;

 мощность короткого замыкания, берётся из данных выбранного трансформатора, кВт;

_н = 0,4 кВ– номинальное напряжение сети; кВ;

_н.т. – номинальная мощность выбранного трансформатора, кВ∙А.

Индуктивное сопротивление трансформатора определяется по формуле:

х_тр =  ,

где 

х_тр - индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

 - напряжение короткого замыкания, берётся из данных выбранного трансформатора, %;

_ном.ср – среднее номинальное напряжение на высшей стороне трансформатора, кВ.

Активное сопротивление воздушных и кабельных линий определяется по формуле:

r_лэп = r₀∙l,

где

r_лэп - активное сопротивление воздушных или кабельных линий, Ом;

r₀ – активное сопротивление для данного сечения провода ВЛ или одной жилы кабеля 1 км линии электропередачи (справочные данные), Ом/км;

l – длина воздушной линии электропередачи, км.

Индуктивное сопротивление воздушных и кабельных линий определяется по формуле:

х_лэп = х₀∙l,

где

х_лэп - индуктивное сопротивление воздушных и кабельных линий, Ом;

х₀ - индуктивное сопротивление сечения одной жилы кабеля или провода ВЛ 1 км линии электропередачи (справочные данные), Ом/км;

l – длина кабельной линии электропередачи, км.

Сопротивление катушек и контактов аппаратов находят по данным справочников.

Полное сопротивление цепи в данной точке определяется по формуле:

 ,

где

z_к1 - полное сопротивление всей цепи в точке К1, Ом;

х_к1 – суммарное индуктивное сопротивление всей цепи до точки КЗ К1, Ом;

r_к1 - суммарное активное сопротивление всей цепи до точки КЗ К1, Ом.

Для проверки аппаратуры на предельную отключающую способность определяется для данной точки ток трехфазного короткого замыкания по формуле:

I _к1 = =  ,

 где

I _к1 - ток трехфазного короткого замыкания в данной точке, кА;

r_к1 – результирующее активное сопротивление всей цепи КЗ, Ом;

х_к1 – результирующее индуктивное сопротивление всей цепи КЗ, Ом;

z_к1 - полное сопротивление всей цепи в точке К1, Ом;

_ном.ср – среднее номинальное напряжение на высшей стороне трансформатора, В.

Мгновенное значение ударного тока короткого замыкания в заданной точке определяется по формуле:

,

 где

i_уд1 – мгновенное значение ударного тока короткого замыкания в точке К1, кА; 

К_уд - ударный коэффициент, который принимается равным 1,8 при КЗ в сетях высокого напряжения, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

Действующее значение ударного тока короткого замыкания в точке К1 определяется по формуле:

 ,

где

I_уд.1 – действующее значение ударного тока короткого замыкания в точке К1, кА.

Мощность короткого замыкания в данной точке определяется по формуле:

где

S_к/з/1 - мощность короткого замыкания в данной точке, МВА;

S_б – базовая мощность питающей высоковольтной подстанции, МВА;

z_к1 - полное сопротивление цепи в точке К1, Ом.

 

Аналогично производится расчёт для остальных точек КЗ.

Результаты расчётов сводятся в таблицу.

 

 Таблица – Токи короткого замыкания

Точки К.З.	Iк.з, кА	iуд, кА	Iуд, кА	Sк.з, кА

 

Расчёт токов короткого замыкания для карьеров                                          

    

1 Расчёт базисных величин

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки по электродинамической и термической стойкости электрических аппаратов и проводников, проектирования и настройки релейной защиты.

При расчете токов короткого замыкания на шинах высокого и низкого напря­жения трансформатора необходимо вести расчёт индуктивных и активных сопротивлений цепи КЗ в указанных точках. Результирующие сопротивления цепи КЗ складываются из сопротивлений элементов цепи до точки короткого замыкания: трансформатора, воздушных и кабельных линий, шин, токовых катушек и контактов аппаратов.

Для указанных установок считается, что мощность системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения трансформатора неизменно.

Расчет токов короткого замыкания производится в относительных базисных единицах. При расчете токов короткого замыкания в относительных единицах принимаются исходные данные:

 

S_б =100 МВ∙А; S_н.т. =40 МВ∙А; S_кз =2000 МВ∙А; U_ср = 6 кВ; U_б = 6,3 кВ

Определяются точки короткого замыкания с указанием длины воздушных и кабельных питающих линий:

К₁- питающая ЛЭП ВЛ - 1, длина воздушной линии l₁ =1,8 км;

К₂- питающая ЛЭП ВЛ - 2, длина воздушной линии l₂ =1,7 км;

К₃- высокая сторона ПКТП_СБШ№1 6/0,4,длина воздушной линии l₄ =0,87 км;

К₄ - высокая сторона ПКТП_ОУ, 6/0,23; длина воздушной линии l₅ =0,7 км;

К₅ - ЯВВ насоса водоотлива, 6 кВ, длина воздушной линии l₆ =0,5 км;

К₆- ЯВВ экскаватора №1, 6 кВ, длина воздушной линии l₇ =0,39 км;

Определяется базисная величина тока короткого замыкания по формуле:

 

                                                    I_б =                                                         

где U_б.- базисное напряжение, кВ;

I_б.- базисный ток, кА;

S_б.- базисная мощность, МВА.

 

Схемы токов короткого замыкания

 

Рисунок. Расчётная схема	Рисунок. Схема замещения

 

2 Расчёт токов короткого замыкания в указанных точках

Определяется индуктивное сопротивление энергосистемы по формуле:

 

                                                      Х_*с =  ;                                                               

 

где S_кз - полная мощностьК.З. в системе, МВА;

Х_*с - индуктивное сопротивление энергосистемы.

 

Х_*с= =0,05

Определяется индуктивное сопротивление трансформатора ГПП о формуле:

 

                                                      Х_*т1=  ;                                                        

 

где Х_*т1- индуктивное сопротивление трансформатора ГПП.

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К₁.

Определяется активное и индуктивное сопротивление воздушной линии ЛЭП ВЛ–1по формуле:

 

                                                                                           

 

                                                     ;                                         

где Х_0вл1 =; r_0вл1 =– удельное индуктивное и активное сопротивление

воздушной линии, мОм/км;

l_вл1 = 1,8 – длина воздушной линии, км.

Определяется индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К₁по формуле:

 

                                                      

                                                  Х_*к1 = Х_*с + Х_*т+ Х_*вл1;                                            

 

 

Определяется полное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К₁по формуле:

 

                                                   ;                                             

где Z_*к1 – полное сопротивление в точке К₁.

 

Определяется ток КЗ в точке К₁по формуле:

 

                                                           ;                                                      

 

Определяется мощность КЗ в точке К₁ по формуле:

 

                                                      = , МВ∙А;                                                  

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К1 по формуле:

 

                                        i_уд.кз1 = ∙ К_у ∙ I_кз1, кА;                                                   

где К_у – ударный коэффициент, который принимается равным 1,8 при КЗ в сетях высокого напряжения, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

 

I_уд.кз1 = I_кз1 ∙  , кА                             

 

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К2.

Определяется активное и индуктивное сопротивление воздушной линии ЛЭП ВЛ – 2 по формулам

 

                                                                                               

                                              ;                                                    

где Х_0вл2 = 0,305; r_0вл2 = 0,21 – удельное индуктивное и активное сопротивление воздушной линии, мОм/км;

l_вл2 = 1,7 – длина воздушной линии, км.

 

Определяется индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К1 по формуле:

 

                                        Х*_к2 = Х*_с + Х*_т+ Х*_вл2;                                                       

 

 

Определяется полное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К1 по формуле:

 

                                              ;                                                      

где Z*_к2 – полное сопротивление в точке К2.

 

 

Определяется ток КЗ в точке К2 по формуле:

 

                                                      ;                                                                

 

Определяется мощность КЗ в точке К2 по формуле:

 

                                                  = , МВ∙А;                                                             

 

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К2 по формуле:

 

                                          i_уд.кз2= ∙ К_у ∙ I_кз2, кА;

I_уд.кз2 = I_кз2 ∙  , кА;

 

где К_у- ударный коэффициент, который принимается равным 1,8 при КЗ в сетях высокого напряжения, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К₃ и до ПКТП 6/0,4 кВ СБШ

Определяется полное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К₃по формуле:

 

 ;

 Х*_к3 = Х*_с + Х*_т+ Х*_вл3;

 ;

Определяются токи КЗ в точке К3 по формуле:

 

;

Определяется мощности КЗ в точке К3, по формуле:

 

= , МВ∙А;

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К3 по формуле:

i_уд.кз3= ∙ К_у ∙ I_кз3, кА;

I_уд.кз3 = I_кз3 ∙  , кА;

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К4 до ПКТП 6/0,4 кВ ОУ.

Определяется полное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К6 по формуле:

                                               ;                                                 

                                               ;                                                    

                                             r*_к.4 = r*_к2 + r*_вл.6;                                                              

 

                                             Х*_к4 = Х*_к2 + Х*_вл6;                                                          

;             

Определяется ток КЗ в точке К4 по формуле:

 

                                                  ;                                                            

 

Определяется мощность КЗ в точке К4 по формуле:

 

                                                      = , МВ∙А;                                                      

 

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К4 по формуле:

 

                                        i_уд.кз4= ∙ К_у ∙ I_кз4, кА;                                                          

 

                                        I_уд.кз4= I_кз6 ∙  , кА;                                         

 

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К5 для ЯВВ водоотлива.

Определяется полное сопротивление цепи короткого замыкания до точки К7 по формуле:

 

                                          ;                                                      

 

                                          ;                                                         

 

 

                                                  r*_к.5 = r*_к2 + r*_вл.5;                                                         

 

 

                                                    Х_*к5 = Х_*к2 + Х_*вл5;

 

                                               ;                                                     

 

Определяется ток КЗ в точке К₅по формуле:

 

                                                    ;                                                           

 

Определяется мощность КЗ в точке К₇ по формуле:

 

                                                    = , МВ∙А;                                                         

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К₇по формуле:

                                               i_уд.кз5 = ∙ К_у ∙ I_кз7, кА,;                                                 

 

                                      I_уд.кз5 = I_кз5 ∙  , кА;                                          

 

Рассчитываются параметры К.З. в точке К₆ для ЯВВ ЭКГ.

 

Определяется полное сопротивление цепи К.З. до точки К₆ по формуле:

 

                                             ;                                                 

                                               ;                                               

                                                  r*_к.6 = r*_к1 + r*_вл.6;

                                                  Х*_к6 = Х*_к1 + Х*_вл6;                                                     

                                                    ;                                                

Определяется ток КЗ в точке К6 по формуле:

                                                  ;                                                            

 

Определяется мощность КЗ в точке К8 по формуле:

                                               = , МВ∙А;                                                            

 

Определяются мгновенное и действующее значение ударных токов в точке К6 по формуле:

                                          i_уд.кз6= ∙ К_у ∙ I_кз6, кА;                                                        

                                          I_уд.кз6= I_кз6 ∙  , кА;                                      

 

Результаты расчёта параметров токов короткого замыкания заносятся в таблицу

Таблица - Результаты расчёта параметров токов короткого замыкания

 

Точки КЗ	Iкз,, кА	iуд., кА	Iуд., кА	Sкз., МВ∙А
К1
К2
К3
К4
К5
К6