2.3 Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов и токоведущих частей

Причинами К.З. обычно являются нарушение изоляции, вызванные ее механическими повреждениями, старением, набросами посторонних тел на линии электропередачи, проездом под линиями негабаритных механизмов (кранов с поднятой стрелой и т.д.), прямыми ударами молнии, перенапряжениями, неудовлетворительным уходом за оборудованием. Часто причиной повреждением электроустановок являются неправильные действия рабочего персонала.

Расчеты токов К.З. производим для выбора и проверки параметров электрооборудования. Для этого по расчетной схеме составляем схему замещения в виде активных и индуктивных сопротивлений. С учетом того, что активное сопротивление мало относительно индуктивного, то в установках напряжением выше 1кВ его не учитывают.

Схему замещения, путем постепенного преобразования приводим к одному эквивалентному сопротивлению, а затем определяем ток короткого замыкания в начальный период и ударный ток.

Токи короткого замыкания в установках выше 1000В рассчитываем методом относительных единиц. Относительные величины при расчете короткого замыкания приводим к базисному напряжению и их базисной мощности.

Рисунок 3. Расчетная схема подстанции.

Исходя из расчетной схемы подстанции, составляем схему замещения для нахождения токов К.З.

Рисунок 4. Схема замещения

Производим расчёт сопротивлений.

При системе неограниченной мощности, сопротивление системы равно:

Индуктивное сопротивление воздушной и кабельной линии определяем по формуле:

(10)

Где: сопротивлении линии;

длинна линии, км;

базисная мощность, МВА;

среднее номинальное значение напряжения, кВт.

Сопротивление трансформатора в относительных единицах определяем по формуле:

(11)

Где: напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

номинальная мощность трансформатора, МВА.

Сопротивление трехобмоточного трансформатора определяется по формуле:

	(12)
	(13)
	(14)

Где: напряжение К.З. м/у обмотками высокого и низкого напряжения, %;

напряжение К.З. м/у обмотками высокого и среднего напряжения, %;

напряжение К.З. м/у обмотками среднего и низкого напряжения, %.

Сопротивление генератора определяем через сверхпроводимое сопротивление генератора, базисную мощность и номинальную мощность генератора по формуле:

	(15)
	(16)

Где: сверхпроводимое сопротивление генератора;

номинальная мощность генератора, МВА;

мощность источника, МВт;

коэффициент мощности.

Эквивалентное ЭДС для двух источников определим по формуле:

(17)

Где: и ЭДС системы и генератора соответственно;

и Сопротивление генератора и системы соответственно.

Базисный ток определяем по формуле:

(18)

Где: средне номинальное напряжение сети, кВ.

Периодическая составляющая тока К.З. в начальный момент времени определяется по формуле:

(19)

Ударный ток К.З. определяем по формуле:

(20)

Где: коэффициент, учитывающий соотношение между активным и индуктивным сопротивлением короткозамкнутой цепи и принимается по табличным данным, в зависимости от места короткого замыкания.

Исходные данные:

;	;
;	;
;	;
;
;

Расчет сопротивлений, для нахождения токов К.З. ведем в относительных единицах. Для этого задаемся базовой мощностью равной мощности в энергосистеме при расчете в относительных единицах.

Производим расчет тока К.З. для первой точки подстанции.

Сопротивление линии вычисляем по формуле (10):

Вычисляем сопротивление трехобмоточного трансформатора по формулам (12, 13, 14):

Вычисляем номинальную мощность источников по формуле (16):

Сопротивление источника P₁ = P₂ вычисляем по формуле (15):

Сопротивление линии L₁ = L₂ вычисляем по формуле (10):

Упрощаем схему замещения рисунок 5-7:

Рисунок 5

Рисунок 6

Определяем результирующее сопротивление для первой точки К.З.

Рисунок 7

Вычисляем эквивалентное ЭДС двух источников по формуле (17):

Базисный ток определяем по формуле (18):

Ток периодической составляющей вычисляем по формуле (19):

Ударный то К.З. вычисляем по формуле (20):

Производим аналогичный расчет тока К.З. для второй точки подстанции.

Сопротивление трансформатора Т₁ = Т₂ в относительных единицах вычисляем по формуле (11):

Определяем результирующее сопротивление для второй точки К.З.

Преобразовываем схему замещения:

Рисунок 8

Базисный ток определяем по формуле (18):

Ток периодической составляющей вычисляем по формуле (19):

Ударный то К.З. вычисляем по формуле (20):

Значения токов К.З. для двух точек приведены в таблице №4

Таблица № 4. Результаты расчетов токов К.З.

Точка К.З.	кА	кА
К1	1,76	4,007
К2	5,545	14,115