5. Расчёт токов короткого замыкания

Горное предприятие получат питание от двух источников:

1. Энергосистема (ЭС), которая представляет собой комплекс связанных между собой предприятий, производящих, преобразующих и передающих элек­трическую энергию. ЭС, как правило, является источником неограниченной мощ­ности. Напряжение на шинах такого источника питания практически остается не­изменным в течение всего периода КЗ.

2. ТЭЦ, главным элементом которой является турбогенератор марки ТВС-32У3 со следующими параметрами: S_HOM = 40 MBA, cos φ_HOM = 0.8, U_HOM = 10,5 кВ.

На предприятии уровень внешнего напряжения электроснабжения 110 кВ. Для обеспечения одинакового уровня напряжения со стороны ЭС и со стороны ТЭЦ необходимо со стороны ТЭЦ установить повышающий силовой трансформатор типа ТД-32000/110/10,5 (S_HOM = 32000 кВА, U_1НOM = 10,5 кВ, U_2НOM = 121 кВ, U_кз = 10.5 %).

Основные потребители предприятия: два синхронных двигателя СДНЗ16-54-10У3 (Р_ном = 2000 кВт, U_ном = 6 кВ, соsφ_ном = 0.9), два асинхронных двигателя марки АКН3-2-17-69-10У3 (Р_ном = 2000 кВт, U_ном = 6 кВ, соsφ_ном = 0.87), а также потребители на 0.4 кВ мощностью Р_0.4 = 4500 кВт.

Структурная схема электроснабжения предприятия представлена на рис. 2.

Порядок расчёта:

1. Выбираем базисные величины.

- базисная мощность S_б = 100 МBA;

- базисное напряжение U_б1 = 121 кB, U_б2 = 6,6 кB (в качестве базисных напря­жений следует выбирать напряжение холостого хода силового трансформатора в точке короткого замыкания, данные уровни базисных напряжений принимаются для каждой точки КЗ).

2. Составляем первичную схему замещения (рис. 3) и определяем отно­сительные сопротивления её элементов.

- сопротивление энергосистемы

;

- сопротивление генератора ТЭЦ

где = 0,125 сверхпереходное сопротивление генератора;

рис. 3

- сопротивление повышающего трансформатора

- сопротивление воздушных линий

где х₀ = 0,3 (среднее значение индуктивного сопротивления воздушных одноцепных линий при напряжении более 1кВ,Ом/км )

- сопротивление понизительных трансформаторов

,

- сопротивление синхронных двигателей

где

- сопротивление асинхронных двигателей

где = 0,2 сверхпереходное сопротивление двигателя;

3. Преобразуем схему замещения

Рис. 4. Преобразованная схема замещения для т. К1

3. Определяем возможность объединения источников питания.

Источники можно объединить, если результат нижеприведенной операции лежит в пределах 0,4 – 2,5:

объединение невозможно. Токи К.З. рассчитываем отдельно.

3. Так как и , пользуемся расчётными кривыми и определяем

коэффициенты:

- для определения периодической слагающей тока КЗ: k₁^// = 0,9; k₂^// = 1,24;

- для определения тока отключения: k_{0,2_1} = 0,82; k_{0,2_2} = 1,1;

- для определения установившегося тока КЗ: k_{∞_1} = 1.01; k_{∞_2} = 1,34.

Определяем значения этих токов:

Базисный ток:

Ударный ток КЗ:

где = 1,8 – ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период:

Мощность КЗ:

6. Для расчёта тока КЗ в точке К2 преобразуем схему (рис. 5).

Рис. 5. Схема замещения для т. К2

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/с ЭС и ТЭЦ :

Т.к. >3 и >3, то источники питания можно объединить.

Поскольку сопротивление потребителей (СД и АД), питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К2). Их общее сопротивление:

Проверим, возможно ли пренебречь источниками меньшей мощности. Условия проверки:

< 20;

> 0,05,

условия не соблюдаются -двигателями пренебрегать нельзя.

7. Определяем возможность объединения источников питания.

Источники можно объединить, если результат нижеприведенной операции лежит в пределах 0,4 – 2,5:

объединение невозможно. Токи К.З. рассчитываем отдельно.

8. Для I ветви используем аналитический метод (т.к. >3)

Для II ветви используем расчетные кривые (т.к. <3) и определяем

коэффициенты:

- для определения периодической слагающей тока КЗ: k^// = 0,42;

- для определения тока отключения: k_0,2 = 0,43;

- для определения установившегося тока КЗ: k_∞ = 0,47.

Определяем значения этих токов:

Базисный ток:

Суммарные значения трехфазного тока КЗ для двух ветвей

Ударный ток КЗ:

где = 1,8 – ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период:

Мощность КЗ:

Таблица 1. Итоговая таблица токов КЗ

Точки КЗ	It=0, кА	It=0.2, кА	It=∞, кА	iу, кА	Iу, кА	S0.2, МВА
К1	1,032	0,924	1,13	2,63	1,7	193,7
К2	4,03	4,11	4,46	10,3	6,5	47