4. Расчет токов короткого замыкания

~

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) проверка на электродинамическую и термическую стойкость шин и агрегатов производится по току трёхфазного к.з. Так как на подстанциях токи трёхфазного к.з. больше токов однофазного к.з., то для проверки аппаратуры необходимо выполнять расчеты токов при трёхфазном к.з. В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью (25 кВ) отключающая способность высоковольтных выключателей проверяется по току трёхфазного к.з., а в сетях с глухозаземленной нейтралью (т.е. при напряжении 110 кВ и выше) – по токам трёхфазного и однофазного к.з.

Расчет токов короткого замыкания производится на основании электрической схемы участка системы внешнего электроснабжения и подстанции. Сопротивление элементов схемы внешнего электроснабжения (рис.3).

Схема замещения главных электрических соединений отпаечной

подстанции.

Рисунок 2.− Схема замещения ТП

Рисунок 3.− Схема замещения и преобразования ТП

Сопротивление найдем по формуле:

, где (4.1)

Uном =110МВА;

S_к.з.- мощность к.з. на вводах опорных тяговых подстанций №1 и №5;

Рассчитаем сопротивления:

Ом;

Ом;

Ом, где (4.2)

- сопротивление линии;

Х₀=0,4 Ом/км – сопротивление воздушной линии напряжением 6 – 220 кв;

Последовательное упрощение схемы внешнего электроснабжения. Преобразуем треугольник в звезду.

Ом;

Ом;

Х₉=Х₂+Х₇+Х₈=8,6+19+19=46,6 Ом;

Z_общ=25,5Ом.

Трехобмоточные трансформаторы характеризуются тремя напряжениями к. з. для каждой пары обмоток. При расчете каждая обмотка трансформатора представляется как отдельный элемент цепи к. з. со своим сопротивлением.

(4.3),

где

Используя полученные по формуле (4.3) можно получить сопротивление каждой обмотки трансформатора:

кВ;

кВ;

кВ;

Cопротивления трехобмоточного трансформатора:

;

; (4.4)

Получим:

Ом;

Ом;

Ом;

;

Ом;

Для точки К1:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з.:

, где (4.5)

- суммарное сопротивление в относительных единицах до точки короткого замыкания,Ом;

Подставив числовые значения, получим:

КА;

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К1 определим по формуле:

, кВА где (4.6)

- среднее напряжение источника питания, кВ;

Ударный ток к.з.

кА (4.7)

- ударный коэффициент для высоковольтных цепей тяговой подстанции равен 1,8;

Действующее значение ударного тока:

, кА (4.8)

Ток двухфазного к.з. найдем через соотношение между током трехфазного и двухфазного к.з.:

=2,119,кА

Для точки К2:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (4.5):

Z₂=(Z_общ+Х_в)35²/110²+Х_с=2,55,Ом

I_к2=35000/1,7*2,55=7,933,кА

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К2 определим по формуле

(5.6):

S_кз2=1,7*35*7,933=480,343,кВА

;

Ударный ток к.з. (4.7)

I_y2=1,4*1,8*7,933=19,991,кА

Действующее значение ударного тока (4.8): I_y2=7,933*1,5=11,899,кВА

Ток двухфазного к.з. найдем через соотношение между током трехфазного и двухфазного к.з.:

=6,743,кА

Для точки К3:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (4.5):

=9,633,кА;

Z₃=(Z_общ+X_в)27,5²/110²+Х₄=1,65,Ом

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К3 определим по формуле

(4.6):

S_кз3=1,7*27,5*9,633=458,289,кВА

Ударный ток к.з. (4.7)

I_y3=1,4*1,8*9,633=24,275,кА

;

Действующее значение ударного тока (4.8): I_y2=9,633*1,5=14,449,кА

Ток двухфазного к.з. найдем через соотношение между током трехфазного и двухфазного к.з.:

=8,188,кА

Для точки К4:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (4.5):

=8,892,кА;

Z₄=Z₃(0,4²/27,5²)+Х_тсн=0,026,Ом

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К4 определим по формуле (4.6):

S_кз4=1,7*0,4*8,892=6,153,кВА

Ударный ток к.з. в узле К4 (4.7):

I_y3=1,4*1,3*8,892=16,183,кА

Действующее значение ударного тока (4.8): I_y2=8,892*1,08=9,603,кА

Ток двухфазного к.з. найдем через соотношение между током трехфазного и двухфазного к.з.:

=7,558,кА

Данные расчета токов короткого замыкания сведем в таблицу 5.1

Таблица 4.1 - Результаты расчета токов к.з.

№ точки к.з.	Трёхфазное к.з.					Двухфазное к.з.					Однофазное к.з.
	,кА	МВА	кА	кА	,кА		МВА	ккА	кА	,кА		кВА	кА к	ккА к
К1	2,493	474,417	6,346	3,739	2,119					1,371				2
К2	7,933	480,343	19,991	11,899	6,743					4,363
К3	9,633	458,289	24,275	14,449	8,188					5,298
К4	8,892	6,153	16,183	9,603	7,558					4,890