7. Расчет токов короткого замыкания в главной схеме электрической станции

Расчёты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики. Основная цель расчёта состоит в определении периодической составляющей тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети. Учёт апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе. Расчёт тока КЗ с учётом действительных характеристик и действительного режима работы всех элементов энергосистемы, состоящей из многих электрических станций и подстанций, весьма сложен. Поэтому вводят ряд допущений, упрощающих расчёты и не вносящих существенных погрешностей:

• фазы ЭДС всех генераторов не изменяются в течение времени КЗ (отсутствует качание генераторов);

• не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависимыми от тока индуктивные сопротивления всех элементов цепи КЗ;

• пренебрегают намагничивающими токами трансформаторов;

• не учитывают ёмкостные проводимости элементов КЗ цепи на землю;

• считают, что трёхфазная система напряжений симметрична;

• влияние нагрузки на ток КЗ учитывают приближенно;

• при вычислении токов КЗ пренебрегают активным сопротивлением, если х/r > 3;

• обязательно учитывают R при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ – Т_а.

Эти допущения существенно упрощают расчеты, причём приводят к некоторому преувеличению токов КЗ ( ≤ 10%), что считается допустимым.

Расчёт токов при трёхфазном КЗ выполняется в следующем порядке:

1. Для рассматриваемой части энергосистемы составляется расчётная схема.

2. По расчётной схеме составляется электрическая схема замещения.

3. Путём постепенного преобразования приводят схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующихся определённым значением результирующей ЭДС ,были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением х_рез.

4. Используя методы расчёта электрических схем (узловых потенциалов, контурных токов, типовых кривых) определяют начальное значение периодической составляющей тока КЗ – , величину ударного тока – , периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени – , .

Расчет токов КЗ в различных точках главной схемы ЭС

Расчетная схема установки – это упрощенная однолинейная схема электроустановки или ее части (при условии, что процессы в выделенной части практически не зависят от процессов в остальной части электрической системы) с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток короткого замыкания.

Для сетей с напряжением более 1 кВ не учитывают, в виду малости:

• сопротивления РУ, электрических аппаратов (выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и др.), кабельных и воздушных перемычек малой длины;

• значения параметров асинхронной нагрузки;

• токоограничивающее влияние электрической дуги;

• изменение активного сопротивления проводников из-за их нагрева при коротком замыкании.

Используя определенную ранее схему выдачи мощности АЭС (рисунок А.1), построим расчетную схему для определения расчетных зон коротких замыканий. Так же обозначим места (точки) возникновения коротких замыканий и графическое изображение коммутационных аппаратов, как на расчетной схеме, так и на схеме замещения. Заранее условимся, чтобы не загромождать рисунок 7.2, коммутационные аппараты (выключатели) и точки КЗ обозначаются лишь на части схемы.

В данной работе расчет токов коротких замыканий проводим:

• на шинах ОРУ 750кВ, ОРУ 330 кВ – точка К1 (зона 1);

• на шинах генератора, на токопроводе за генераторным выключателем – точка К3, К3^I (зона 3);

• выводы низшего напряжения рабочего ТСН, питающие шины за выключателем рабочего ввода секции – К6, К6^I (зона 6);

• ввод рабочего питания нагрузки – К7 (зона 7).

Расчет производится на шинах ОРУ СН и ВН, в цепочке блока подключенного к ОРУ ВН и в цепочке блока подключенного к ОРУ СН.

Рисунок 7.1 Расчетная схема

Параметры элементов:

1. Энергосистема:

С распределительного устройства 750 кВ: S_К.З.ВН = 12000 МВА

С распределительного устройства 330 кВ: S_К.З.СН = 10000 МВА

2. Линия электропередачи:

Линии электропередачи 750 кВ: W7…W10. 4 линии = 420 км; x_уд=0,308 Ом/км; (АС240/56; пять проводов в фазе).

Линии электропередачи 330 кВ: шесть линий = 70 км; x_уд = 0,328 Ом/км; (АС300/39, два провода в фазе).

3. Блочные трансформаторы:

Блоки подключенные к ОРУ 750 кВ: Т8,T9,T10; группа из трех трансформаторов ОРЦ–417000/750; u_К = 14%; S_ном = 1251 МВА;

Блоки подключенные к ОРУ 330 кВ: Т1…Т7; трехфазные трансформаторы ТНЦ–1000000/330; u_К = 11,5%; S_ном. = 1000 МВА;

4. Автотрансформатор связи:

Группа из трех однофазных автотрансформаторов АОДЦТН – 417000/750/330; u_К(В-С) = 11,5%; u_К(В-Н) = 7,6%; u_К(С-Н) = 68%;

5. Турбогенератор:

Генераторы G1…G10: ТВВ-1000 4У3; U_ном = 24кВ; Р_ном. = 1000 МВт; X``_{d (Н)} = 0,269; X`_{d (Н)} = 0,382; ; S_ном. = 1111 МВА;

6. Трансформатор собственных нужд (ТСН):

Трехфазные трансформаторы: ТРДНС - 63000/35; и_В-Н = 12,7%.