4.2. Составление расчётной схемы сети

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов. На расчетной схеме намечают точки КЗ так, чтобы аппараты и токоведущие части схемы находились в наиболее тяжелых условиях работы. На схеме ниже условно показаны одинарные реакторы вместо сдвоенных.

Рис. 4.2.1. Структурная схема ТЭЦ.

Дано:

G1– S = 235,3 МВА; Uн = 15,75 кВ; ;

G2, G3, G4– S = 125 МВА; Uн = 10,5 кВ; ;

G5, G6, G7, G8-S=78,75 МВА; Uн = 10,5 кВ; ;

Система: S=2000 МВА; ;

АТ1 и АТ2 – АТДЦТН –250000/220/110; Uвн = 230 кВ Uсн = 121 кВ Uнн = 10,5 кВ

Uкв-с = 11% Uкв-н = 45% Uкс-н = 28%

Т 1 – ТДЦ – 250000/220; ; Uвн = 242 кВ Uнн = 15,75 кВ Uк = 11%

Т 2 – ТДЦ – 125000/110;; Uвн = 121 кВ Uнн = 10,5 кВ Uк = 10,5%

Т 3 – ТДЦ – 125000/110;; Uвн = 121 кВ Uнн = 10,5 кВ Uк = 10,5%

Т 4 – ТДЦ – 125000/110;; Uвн = 121 кВ Uнн = 10,5 кВ Uк = 10,5%

Р1, Р2, Р3 - примем реактор РБ - 10-4000-0,18У3

Л – L=80 км; Хо = 0,4 Ом/км;

За основную ступень напряжения принимаем I. Задаемся для нее базисными условиями:

.

.

.

Определим базисные величины для остальных ступеней напряжения:

;

;

;

;

;

Сопротивления генераторов G1:

G1:

Сопротивления генераторов G2,G3,G4:

G2,G3,G4:

Сопротивления генераторов G5,G6,G7,G8:

G5,G6,G7,G8:

Сопротивление трансформаторов блочных Т1:

Сопротивление трансформатора блочного Т2, T3, T4:

Сопротивление автотрансформаторов связи АТ1, АТ2:

Сопротивление линии:

Сопротивление реакторов Р1, Р2, Р3:

ЭДС генератора G1:

ЭДС генераторов G2,G3,G4:

ЭДС генераторов G5,G6,G7,G8:

4.3. Составление схемы замещения

Рис. 4.3.1.Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

ЭДС системы:

.

Рассчитаем ток к.з. при коротком замыкании на шинах . Так как с данной точкой короткого замыкания обобщенная нагрузка и двигатели связаны через силовые трансформаторы, то их влиянием на ток короткого замыкания можно пренебречь. Тогда схема замещения примет вид, изображенный на Рис.4.3.1.

Преобразуем схему замещения.

Далее символы , , , опускаются для упрощения записи (кроме тех мест, где они специально указаны).

;

так как схема симметрична, то сделаем следующее преобразование:

Рис.4.3.2. Схема замещения после преобразования.

Рис.4.3.3. Схема замещения после преобразования.

Таким образом, получим следующую эквивалентную схему при КЗ в точке K-1:

Рис.4.3.4. Схема замещения после преобразования.

Приближённо считая ЭДС источников одинаковыми, находим с помощью коэффициентов токораспределения взаимные сопротивления источников относительно точки КЗ.

Зададимся коэффициентом токораспределения в ветви с сопротивлением равным единице:

.

Тогда, двигаясь от точки КЗ и осуществляя обратное преобразование схемы, находим коэффициенты токораспределения в ветвях с источниками, находящимися в различной удалённости от места КЗ:

;

.

Таким образом, коэффициенты токораспределения для всех ветвей с источниками найдены.

Взаимное сопротивление генераторов 100 МВт относительно точки КЗ:

Взаимное сопротивление генераторов 63 МВт на ГРУ относительно точки КЗ:

.

В результате получили четырёхлучевую схему замещения:

Рис.4.3.5. Схема замещения после преобразования.

Находим значения сверхпереходных токов от каждого источника:

;

;

;

Стоит уточнить, что токи как от генераторов, так и от системы являются величинами, приведенными к основной ступени напряжения (с целью упрощения символ над токами опущен).

Теперь определим значения ударных токов для каждой ветви. Согласно [25], стр. 110 для блока генератор-трансформатор с мощностью генератора 200 МВт и 100 МВт ударный коэффициент равен 1,965. Для генераторов 63 МВт ударный коэффициент принимается равным 1,95. Для системы по тому же источнику примем ударный коэффициент равным 1,78. Тогда ударные токи от каждого источника:

;

;

;

.

Теперь определим действующее значение периодической и мгновенное значение апериодической составляющих тока КЗ к моменту отключения. Время отключения согласно [2] определяется как:

,

где - время действия релейной защиты, принимаемое равным 0,01 с;

- собственное время отключения выключателя, зависящее от его типа. К установке на ОРУ 220 кВ будут приняты элегазовые выключатели производства ОАО «Уралэлектротяжмаш» (подробнее о выборе выключателей см. далее), у которых собственное время отключения согласно [14] составляет 0,035 с. Тогда:

.

Для генераторов периодическая составляющая тока к моменту отключения определяется по формуле:

.

Для определения по кривым из [23], стр. 113 необходимо знать электрическую удалённость точки КЗ от генератора. Удалённость определяется долей тока КЗ от генератора, отнесённой к его номинальному току, приведённому ступени напряжения, где произошло КЗ. Определим удалённость КЗ для каждого из генераторов:

;

;

.

Теперь по [23], стр. 113 для генераторов с тиристорной системой самовозбуждения для момента времени 0,045 с при найденной удалённости КЗ находим значения . Если , то принимается :

, , .

Периодические составляющие тока КЗ от генераторов к моменту расхождения контактов:

;

;

.

Для системы согласно [2] обычно принимается . Поэтому Наконец, определяем апериодическую составляющую тока КЗ к моменту расхождения контактов. По [23] постоянные времени затухания апериодической составляющей равны: для генератора 63 МВт – 0,39 с, для генератора 200 МВт 100 МВт – 0,4 с. Для системы постоянная времени равна 0,04 с.

;

;

;

.

Составим сводную таблицу результатов расчёта токов КЗ для точки K-1:

Результаты ручного расчёта токов короткого замыкания для точки K-1 на шинах 220 кВ

Таблица 4.3.1

Источник	, кА	, кА	, кА	, кА
Система	11,67	29,38	11,67	5,36
Генераторы G1	2,18	6,06	1,897	2,76
Генераторы G2-G4	2,22	6,17	2,09	2,81
Генераторы G5-G8	1,43	3,94	1,43	1,8
Суммарный ток	17,5	45,55	17,087	12,73