2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Составление однолинейной расчетной схемы

Для заданной схемы внешнего электроснабжения составлена однолинейная расчетная схема с учетом упрощенной схемы заданной тяговой подстанции с указанием всех точек короткого замыкания и номинальных параметров (рис.1).

2.2 Расчет токов короткого замыкания на шинах РУ-110 кВ

Значение базисной мощности принято S_б = 100 МВА. Базисное напряжение

U_б = U_cp = 230 кВ.

Расчет произведен по методу относительных единиц. Учитывалось только индуктивное сопротивление, так как r_уд < 1/3 x_уд. Схемы замещения изображены на рис.2.

Омические сопротивления, приведенные к относительным

, (6)

где х_уд – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км;

l – длина участка, км.

Базисный ток

; (7)

.

Для генератора

, (8)

где S_c – мощность энергосистемы, МВА.

Для выключателя

, (9)

где I_{ном откл} – номинальный ток отключения, кА.

Для трансформатора

, (10)

где S_{ном тр} – номинальная мощность трансформатора, МВА.

2.2.1Максимальный режим

; ;

; ;

; ;

; ;

.

Для трехобмоточного трансформатора АТДЦТН-63 (u_к: вн-нн = 35%; вн-сн = 11%; нн-сн = 22%)

;

;

.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Под электрически удаленной точкой принято считать точку, при коротком замыкании в которой относительное расчетное сопротивление больше трех

; (11)

;

.

Точка короткого замыкания является электрически удаленной от обоих источников.

Для трехфазного КЗ

;

;

;

;

.

Для двухфазного КЗ

;

;

;

;

.

Для однофазного КЗ

, (12)

где х₁,х₂ – сопротивления прямой и обратной последовательностей х₁ = х₂;

х₀ – сопротивление нулевой последовательности, для воздушных одноцепных линий передач без троса х₀ = 3,5  х₁, для двухцепных х₀ = 5,5  х₁, для трансформаторов со схемой соединения Y_o/ х₀ = х₁.

В результате расчетов получили х₀ = 0,188

;

.

2.2.2Минимальный режим

Расчетная схема для минимального режима составлена по схеме максимального, из которой исключены элементы х₃, х₁₂(Т2), х₁₄, х₅, х₇.

В результате расчетов получено

х_рез = 0,168;

х₀ = 0,46;

Для проверки релейной защиты на чувствительность к минимальным токам КЗ требуются только значения I_к.

;

;

.

2.3 Расчет токов короткого замыкания на шинах РУ-10кВ

Для расчета токов короткого замыкания на шинах РУ-10кВ к схеме замещения добавлено сопротивление понижающих трансформаторов.

Схемы замещения

а) б)

Рис.3

2.3.1 Максимальный режим

При максимальном режиме (параллельной работе трансформаторов) (рис.3а) результирующее сопротивление

, (13)

где x_пт – относительное сопротивление понизительного трансформатора

, (14)

Напряжение КЗ

u_к1 = 0,5  (12,5 + 20 – 6,5) = 13 %;

u_к2 = 0,5  (12,5 + 6,5 – 20) = -0,5 %;

u_к2 = 0,5  (20 + 6,5 – 12,5) = 7 %.

;

.

Для трехфазного короткого замыкания

;

;

;

;

;

.

Для двухфазного КЗ

;

;

;

;

.

Для однофазного КЗ

;

.

2.3.2 Минимальный режим

При работе одного трансформатора (рис.3б)

;

;

;

.

2.4 Расчет токов короткого замыкания после преобразовательного трансформатора

Для расчета токов короткого замыкания после преобразовательного трансформатора к схеме замещения, изображенной на рис.3 добавлено сопротивление преобразовательного трансформатора

2.4.1 Максимальный режим

;

.

Для трехфазного короткого замыкания

;

;

;

;

;

.

Для двухфазного КЗ

;

;

;

;

.

Для однофазного КЗ

;

.

2.4.2 Минимальный режим

;

;

;

.