7. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) и остаточных напряжений производится для выбора и проверки аппаратов, проводников, проектирования и настройки релейной защиты и автоматики.

Расчет производят исходя из следующих положений. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой. Синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе. Расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (среднее номинальное напряжение), а именно: 230; 115; 37; 10,5; 6,3; 0,69; 0,4; 0,23 кВ.

Порядок расчета:

• Составить схему замещения сверхпереходного режима;

• Привести сопротивление элементов и ЭДС к одной ступени напряжения и к одинаковым базисным условиям;

Принимаются базисные условия:

S_б=S_с=1300 МВА (7.1)

U_б1=115,5 кВ

U_б2=6,3 кВ

X_с=0,64 о.е.

E_с=1

(7.2)

Сопротивление сети равно:

(7.3)

Сопротивление воздушной линии равно:

(7.4)

(7.5)

где - удельное активное сопротивление линии;

- удельное реактивное сопротивление линии.

Так как , то активная составляющая учитывается в расчетах.

Принципиальная схема расчетов токов короткого замыкания показана на рис.7.1.

Рисунок 7.1. – Принципиальные схемы расчетов токов короткого замыкания

Начальное значение периодической составляющей в точке К1:

(7.7)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. равна:

(7.8)

(7.9)

Ударный коэффициент для времени t=0,01с. равен:

(7.11)

(7.12)

7.2 Расчет токов к.з. в точке К2

Сопротивление трансформатора ТРДН- 40000/110-У1 с расщепленной обмоткой НН:

(7.13)

(7.14)

(7.15)

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К2:

(7.16)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.:

(7.17)

Ударный коэффициент для времени t=0,01cек:

(7.19)

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К2:

(7.20)

Ударный ток к.з.:

(7.21)

7.3 Расчет токов к.з. в точке К3

Сопротивление кабельных линий.

(7.22)

(7.23)

где l – длина кабельной линии от ПГВ до РП 1.

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К3:

(7.24)

где n – число жил в кабеле

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К3:

(7.25)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей:

(7.26)

Ударный коэффициент для t=0,01с:

(7.27)

Ударный ток к.з.:

(7.28)

7.4 Расчет токов к.з. в точке К4

Сопротивление кабельных линий:

(7.29)

(7.30)

где l – кабельная линия от РП 2 до КТП 6 (наибольшая по расстоянию).

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К4:

(7.31)

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К4:

(7.32)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей:

(7.33)

Ударный коэффициент для t=0,01с:

(7.34)

Ударный ток к.з.:

(7.35)

7.5 Расчет тока к.з в точке К5

При расчете тока к.з. на стороне 0,4 кВ необходимо учитывать активную составляющую сопротивления, сопротивление контактов коммутационной аппаратуры, токовых обмоток автоматов отключения трансформаторов тока и напряжения.

Сопротивление цехового трансформатора цеха спекания:

Полное сопротивление трансформатора, приведенного к стороне высокого напряжения:

(7.36)

Активное сопротивление трансформатора, приведенного к стороне высокого напряжения:

(7.37)

Реактивное сопротивление равно:

(7.38)

Сопротивление шинопровода выбираем по справочным данным:

Сопротивление электрической дуги:

Сопротивление трансформатора тока:

Сопротивление контакта выбираем по справочным данным:

Для контактных соединений шинопровода:

Для контактных соединений коммутационного аппарата:

Результирующее сопротивление схемы замещения:

(7.39)

(7.40)

(7.41)

Ток 3-х фазного к.з. в точке К5:

(7.42)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. равна:

(7.43)

Ударный коэффициент для времени t=0,01с. равен:

(7.44)

(7.45)

7.6 Расчет токов к.з. в точке К6

Сопротивление кабельных линий.

(7.46)

(7.47)

где l – длина кабельной линии от ГПП до РП 2.

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К6:

(7.48)

где n – число жил в кабеле

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К6:

(7.49)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей:

(7.50)

Ударный коэффициент для t=0,01с:

(7.51)

Ударный ток к.з.:

(7.52)

Результаты сводим в табл. 7.1.

Таблица 7.1 – Величина токов короткого замыкания

Точка к.з.	Iпо, кА	iуд, кА
1	6,0028	12,6757
2	5,9673	12,6189
3	0,3247	0,6858
4	0,3211	0,6593
5	0,0214	0,0303
6	0,3246	0,6865