2. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру

2.1. Расчет токов короткого замыкания аналитическим методом с применением типовых кривых.

Для выбора электрооборудования тяговой подстанции необходимо определить максимальные токи трехфазного, двухфазного и однофазного к.з., а для выбора релейных защит – минимальное значение тока к.з.

Для заданной схемы внешнего электроснабжения составляется однолинейная расчётная схема, включая упрощённую схему заданной тяговой подстанции с указанием всех точек короткого замыкания и номинальных параметров.

Однолинейная расчётная схема

Рис. 1

2.2. Определение относительных сопротивлений

Расчёт произведён методом относительных единиц. Основой метода является приведение всех сопротивлений схемы к базисным условиям.

Составлена эквивалентная схема замещения до точки k₁ (рис. 2).

Схема замещения

Рис. 2

Относительное сопротивление энергосистемы:

Выбраны базисные условия , при к.з. в точке k₁ .

(2.1)

Определяем приведённые полные сопротивления:

где - напряжение короткого замыкания трансформатора.

;

;

;

2.3. Преобразование схемы замещения

Преобразуем схему замещения в более простую относительно точки к1.

рис. 3.

Схемы замещения

рис. 4.

Определим начальный ток (действующее значение периодической составляющей) трехфазного к.з.

2.3. Проверка на электрическую удалённость

Электрическая удалённость к.з. определена исходя из следующего соотношения:

(2.3)

где номинальный ток источника, А;

начальное значение периодической составляющей тока к.з.

Для первого источника: (2.4)

.

Значит, что точка k₁ не удалена от первого источника и апериодическая составляющая существенна. В дальнейших расчётах необходимо её учитывать.

Для второго источника:

(2.5)

.

Из этого неравенства следует, что точка k₁ удалена от первого источника.

2.4. Определение токов короткого замыкания на шина ору –110 кВ

2.4.1. Определение трёхфазного короткого замыкания

(2.6)

Источник №2 удален от точки короткого замыкания k₂,а №1 нет, следовательно, и апериодическая составляющая i_а существенна. В дальнейших расчётах необходимо её учитывать.

(2.7)

(2.8)

(2.9)

, (2.10)

Результирующий ток короткого замыкания для точки К-1:

I_к=I_кС1+I_{кС2 ,} (2.11)

I_к =4,7+4,5=9,2 кА.

Ударный ток к.з.

,

2.4.2. Определение двухфазного короткого замыкания

2.4.3. Определение однофазного короткого замыкания

Однофазный ток короткого замыкания определен по формуле:

(2.12)

где х_*б1 –сопротивление прямой последовательности;

х_*б2 –сопротивление обратной последовательности;

х_*б0 –сопротивление нулевой последовательности.

Принято равенство х_*б1= х_*б2

Д ля определения сопротивления нулевой последовательности используем схему замещения.

Рис. 5

Тогда,

(2.13)

где u_к –напряжение к.з., %;

S_НТ –номинальная мощность трансформатора, МВА; S_НТ =10 МВА;

S_б –базисная мощность.

;

2.5. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру –10 кВ

Для расчётов токов к.з. на шинах РУ –10 кВ составлена схема замещения.

Рассмотрено два вида к.з.:

• режим максимальных токов (оба трансформатора включены в работу и работают параллельно (рис. 6а));

• режим минимальных токов (в работе находиться один трансформатор (рис. 6б)).

Рис. 6

Т. к. необходимо рассмотреть, прежде всего, режим максимальных токов сводим расчёты к схеме (а) и сводим схему замещения к схеме с результирующим относительным базовым сопротивлением.

(2.14)

где х_*Т –относительное сопротивление трансформаторов.

Базисный ток

2.5.1. Определение трёхфазного тока в режиме максимальных токов

2.5.2. Определение двухфазного тока короткого замыкания в режиме максимальных токов

2.5.3. Определение тока трёхфазного короткого замыкания в режиме минимальных токов

Минимальный ток КЗ будет в режиме раздельной работы трансформаторов. Схема замещения представлена на рис.

(2.15)

2.5.4. Определение токов двухфазного короткого замыкания в режиме минимальных токов

2.6. Расчёт точки короткого замыкания после преобразовательного трансформатора

Для расчёта точки короткого замыкания после преобразовательного трансформатора (расчётная точка k₃) к схеме замещения (рис.7) добавляем сопротивление тягового трансформатора:

(2.16)

Для расчёта представлена схема замещения:

Рис. 7

Результирующее базисное сопротивление:

(2.17)

2.6.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания

2.6.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания

2.7. Расчёт точки короткого замыкания на шинах РУ-3,3 кВ

Расчёт максимального тока короткого замыкания на шинах выпрямленного напряжения (расчётная точка k₃) производится по формуле:

(2.18)

где мощность рабочих тяговых трансформаторов, МВА;

N –количество преобразовательных агрегатов в работе;

S_k –мощность к.з. на шинах тягового трансформатора.

Режим максимального тока, когда оба преобразовательных агрегата введены в работу:

Режим минимального тока, когда лишь один преобразовательный агрегата введен в работу: