Расчет токов короткого замыкания

Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.

В нормальном режиме все секционные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при КЗ в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционный выключатель Q5 включен. Этот режим принят за расчетный.

На рис.2.1 приведена расчетная схема, а на рис.2.2 схема замещения, построенная в соответствии со схемой на рис. 2. 1.

Рис. 2.1 Исходная схема для расчета токов короткого замыкания

Рис. 2.2 Расчетная схема замещения.

Произведем расчет в именованных единицах, приняв за основную ступень напряжения Uб = 37 кВ. Все величины приведены к 37 кВ.

Определим сопротивление энергосистемы:

(2.18)

где S_к – заданная мощность короткого замыкания, МВА;

Определим сопротивление высоковольтной воздушной линии:

Параметры высоковольтной воздушной линии 35 кВ:

r0 = 0.420 Ом/км; х0 = 0, 444 Ом/км; l = 30 км.

– Активное и реактивное сопротивление ВЛ 35 кВ, приведённые к базисному напряжению:

(2.19)

Сопротивление трансформаторов Т1, Т2 приведённые к базисному напряжению:

(2.20)

где Uк% – напряжение короткого замыкания;

Сопротивления синхронных двигателей приведённых к базисному напряжению:

(2.21)

где - полная номинальная мощность СД;

- сверхпереходное сопротивление СД, =0, 2

Индуктивные и активные сопротивления: трансформаторов и двигателей, приведённые к базисному напряжению, для схемы замещения, изображенной на рисунке 2.3:

X₁₁=6, 7 Ом - приведённое к базисному напряжению индуктивное сопротивление ВЛ 35 кВ для преобразованной расчетной схемы расчета короткого замыкания,

R₁₁=6, 3 Ом - приведённое к базисному напряжению активное сопротивление ВЛ 35,

X₁₂=8, 1 Ом - приведённое к базисному напряжению индуктивное сопротивление силовых трансформатора для преобразованной расчетной схемы расчета короткого замыкания,

X₁₃=41, 6 Ом - приведённое к базисному напряжению индуктивное сопротивление СД для преобразованной расчетной схемы расчета короткого замыкания

Рис.2.3. Преобразованная схема замещения

2.1.1. Расчет токов короткого замыкания до точки К – 1.

– Периодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К – 1 определится:

(2.23)

где Х_К-1 – суммарное сопротивление сети до точки К – 1:

– Ток КЗ, приведённый к напряжению 37 кВ:

(2.24)

Ударный ток необходимо определять для выбора и проверки электрооборудования по условию электродинамической стойкости.

– Ударный ток КЗ i_уд определяется по формуле:

(2.25)

где I_по – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный период времени или начальный сверхпереходной ток КЗ;

К_уд – ударный коэффициент.

В сетях, где активное сопротивление не учитывают из-за их несущественного влияния на полное сопротивление цепи КЗ, можно принять, К_уд = 1, 8.

.

2.3.2. Расчет токов короткого замыкания до точки К – 2.

Рассчитаем токи короткого замыкания в точке К – 2, с учётом подпитки от двигателей. Ток короткого замыкания в точке К–2 рассчитываем аналогично.

Суммарное сопротивление до точки К – 2:

Суммарное активное сопротивление до точки К – 2 от энергосистемы:

r_к-2 = R₁₁ = 6, 3 Ом;

Суммарное реактивное сопротивление до точки К – 2:

Х_К-2 = Х₁ + Х₁₁ + Х₁₂ = 1, 5 + 6, 7+8, 1 =16, 3 Ом.

Суммарное сопротивление:

– Периодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К – 2:

(2.26)

– Ток КЗ в точке К – 2, приведённый к напряжению 6, 3 кВ:

(2.27)

– Ударный ток КЗ в точке К – 2 от энергосистемы:

(2.28)

где I_по – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный период времени или начальный сверхпереходной ток КЗ;

К_уд – ударный коэффициент.

– Периодическая составляющая тока короткого замыкания от двигателей в точке К – 2:

(2.29)

- Ток КЗ от двигателей в точке К – 2, приведённый к напряжению 6, 3 кВ:

(2.30)

- Ударный ток КЗ:

(2.31)

Результирующий ток КЗ в точке К-2 от энергосистемы и от синхронных двигателей:

Результирующий ударный ток К.З. в точке К-2 от энергосистемы и от двигателей:

2.3.3. Минимальные токи короткого замыкания

В качестве минимального тока КЗ, который необходим для проверки чувствительности релейных защит, используют ток двухфазного КЗ в наиболее удалённой точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле:

(2.32)

– Определим минимальное значение тока КЗ для точки К – 1:

– Определим минимальное значение тока КЗ для точки К – 2

Результаты расчётов токов КЗ приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6

Результаты расчётов токов КЗ

Точка короткого замыкания	, кА	iуд, кА	, кА
К-1	14, 0	35, 7	12, 2
К-2	10, 2	25, 9	8, 8