9 Расчет токов короткого замыкания, выбор аппаратов и токоведущих частей

Выбираемые по условиям нормального режима коммутационные аппараты, токоведущие части, изоляторы для повышения надежности должны проверятся на динамическую и термическую устойчивость от действия токов короткого замыкания, которые могут возникнуть в аварийном режиме. Токи короткого замыкания рассчитываются для всех напряжений в местах, где они могут достигнуть наибольшего значения: на первичной стороне трансформаторов ГПП, на сборных шинах 10 кВ, на первичной и вторичной стороне наиболее мощных цеховых трансформаторов.

9.1 Составление схемы замещения и определение ее параметров

Расчетная схема представлена на рисунке 9.1.

Принятая базисная мощность: S_б = 1000 МВА.

Базисное напряжение ступени 35 кВ: U_б35 = 37,5кВ.

Базисное напряжение ступени 10 кВ: U_б10 = 10,5 кВ.

Рисунок 9.1 – Расчетная схема для определения токов КЗ

Базисный ток, кА:

, (9.1)

для ступени 35 кВ: I_б35 = ;

для ступени 10 кВ: I_б10 = .

Сопротивление системы, о.е.:

, (9.2)

где – сопротивление системы, приведенное к мощности системы S_С .

.

Сопротивления ВЛ-35, о.е.:

; (9.3)

. (9.4)

;

.

Сопротивления КЛ ГПП-КТП4, о.е.:

;

.

Сопротивления трансформатора, о.е.:

; (9.5)

. (9.6)

для трансформатора подстанции энергосистемы: S_ном=16000 кВА, ΔР_к=105 кВт, U_к=10,5%

;

.

для трансформатора ГПП: S_ном=10000 кВА , ΔР_к= 75 кВт, U_к=7,5%

;

.

для трансформатора КТП4: S_ном=630 кВА, ΔР_к=7,6 кВт, U_к=5,5%

;

.

На предприятии установлено 8 высоковольтных (10 кВ) двигателей: в 4 цехе четыре асинхронных двигателя по 1000 кВт каждый, в 5 цехе два синхронных двигателя 800 кВт и 1000кВт, в 18 цехе два асинхронных двигателя 800 кВт и 1000 кВт. Поэтому принимается, что на рассматриваемую секцию 10 кВ подключены: асинхронные двигатели М1, М2 и М3 мощностью по 1000 кВт и один синхронный двигатель М4 мощностью 800 кВт. Сопротивлениями питающих кабелей (от шин 10 кВ до двигателей) из за их незначительности по сравнению с сопротивлениями двигателей можно пренебречь.

Двигатель 2А3М1-800: U_ном = 10 кВ, η = 95,8 % , cosφ = 0,9, = 5,2;

Двигатель 2А3М-1000: U_ном = 10 кВ, η = 95,8 % , cosφ = 0,89, = 5;

Двигатель СТД-800: U_ном=10 кВ, η = 96 % , cosφ = 0,9, = 5,58;

Двигатель СТД-10000: U_ном=10 кВ, η = 96 % , cosφ = 0,9, = 6,7.

Сверхпереходная ЭДС асинхронных двигателей, о.е.:

; (9.7)

для М1, М2, М3

.

Сопротивление асинхронных двигателей, о.е.:

; (9.8)

для М1, М2, М3

;

Сопротивление двигателя М4:

, (9.9)

где - сверхпереходное сопротивление, о.е.

, (9.10)

,

.

Для синхронного двигателя М4 сверхпереходная ЭДС:

(9.11)

где - относительные значения фазного напряжения и тока, ;

.

Схема замещения представлена на рисунке 9.2.

Рисунок 9.2 – Схема замещения

9.2 Расчет токов кз выше 1 кВ

Пример расчета тока КЗ приводится для точки К1.

Сопротивление цепи КЗ, о.е.:

, (9.10)

.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, о.е.:

, (9.11)

.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, кА:

, (9.12)

.

Составляющая тока КЗ от двигателей не учитывается, так как двигатели отделены от точки КЗ трансформатором.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА:

.

Ударный ток, кА:

, (9.13)

где К_уд – ударный коэффициент, о.е.

, (9.14)

где Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей:

, (9.15)

;

;

.

Значение апериодической составляющей к моменту времени 0,1 с, кА:

, (9.16)

.

Тепловой импульс, кА²·с:

, (9.17)

где t_отк = t_рз + t_св – время отключения КЗ;

t_рз = 0,1 – время действия релейной защиты;

t_св = 0,050 – собственное время выключателя, необходимое для полного отключения (для МКП-35-1000-25АУ1).

.

Максимальный рабочий ток, А:

(9.18)

.

Дальнейший расчёт произведен на компьютере с использованием программы «TKZ». Результаты расчета приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Результаты расчета токов КЗ

	К1’	К1	К2	К3
Iп0, кА	1,848	1,239	3,959	3,574
iуд, кА	2,613	2,329	5,599	7,496
Iаτ, кА	0		0
BK, кА2·с	0,513	0,244	2,910	2,539
Imax , А	125,308	125,308	313,270	39,244