2. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру

2.1. Расчет токов короткого замыкания аналитическим методом с применением типовых кривых

Расчет токов к.з. выполнен аналитическим методом в системе относительных единиц, основой которой является приведение сопротивлений всех элементов схемы к базисным условиям. При расчетах связанных с выбором релейных защит, необходимо знать минимальное значение тока к.з.

Выбор оборудования осуществлён по максимальным рабочим токам, которые рассчитаны для всех необходимых присоединений. Выбранное оборудование проверено по аварийным токам на термическую устойчивость и электродинамическую стойкость. Токи коротких замыканий рассчитанные в характерных точках.

2.1.1. Составление схемы замещения.

Для заданной схемы внешнего электроснабжения составлена однолинейная расчётная схема (рис 1.), включая упрощённую схему заданной тяговой подстанции. На схеме указаны номинальные параметры (напряжения, мощности, сопротивления) отдельных элементов, учитываемых при расчетах.

Рис.1. Однолинейная расчётная схема

2.2. Расчет тока короткого замыкания.

Расчёт тока короткого замыкания производится методом относительных единиц. Основой метода является приведение всех сопротивлений схемы к базисным условиям. Выбираем базисные условия: = 100 МВА; при коротком замыкании в точке К-1 = = 115 кВ.

Базисный ток определён по формуле:

_(2.1)

где - базисное напряжение, равное среднему напряжению на той ступени, где

рассчитывается ток к.з.

Базисное сопротивление (в базисной системе единиц):

=115/(1,7*0,5*10^6)=0,13(Ом);

_{Для этих условий вычислены относительные сопротивления элементов схемы замещения.}

2.2.1 Определение относительных сопротивлений элементов схемы замещения.

Т.к. r<1/3x, то учитываем активное сопротивление элементов. Составлена эквивалентная схема замещения до точки К-1, представленная на рис 2.

Рис.2.Схема замещения

Расчет относительного сопротивления электрической системы произведён по формуле:

_(2.2)

где – полная мощность генератора, определена:

МВА.

Х₀ = 2,64

Х₁ = Х_с1= S_б/S_c1=110/5000=0.02

X₂=X₃=X_уд*l*S_b/U_cp²=0.4*100²/115²=0.3

X₄=0.4*45*100/115²=

_(2.4)

_{Произведены последовательные преобразования исходной схемы (рис 2.) в упрощенную схему (рис.3) относительно точки К-1.}

Рис. 3.Упрощенная схема

Найдены сопротивления элементов схемы:

Преобразовав «треугольник» сопротивлений в эквивалентную звезду, получена следующая схема (рис.4).

Рис.4. Схема трёхлучевой звезды

Получаем трехлучевую звезду с сопротивлениями (рис. 5).

Рис.5. Упрощённая схема трёхлучевой звезды

Заменив трехлучевую звезду двухлучевой, получена двухлучевая схема (рис. 6)

Рис.6. Схема двухлучевой звезды

_{Найдено результирующее сопротивление (рис. 7).}

_{Рис. 7. Упрощённая схема}

2.2.2. Определение электрической удаленности точки короткого замыкания

К-1, от источников питания.

Электрическая удаленность к.з. определена исходя из следующего отношения:

где номинальный ток источника, А;

начальное значение периодической составляющей тока к.з, кА.

Для первого источника:

Определено начальное значение периодической составляющей тока к.з.:

Определён номинальный ток источника:

_(2.8)

Из этого неравенства следует, что точка k₁ удалена от первого источника.

Для второго источника:

Определён номинальный ток источника:

Значит, что точка k₁ не удалена от второго источника.

2.2.3. Для ветви с удаленным к.з., от системы №1, определяем действующее значение периодической составляющей тока к.з.:

Начальное значение периодической составляющей тока в месте к/з

=3164(удаленное кз)

=1199(близкое кз).

Далее вычисляем абсолютное значение (в именованных единицах) периодической составляющей для моментов времени 0 и 0,1 с:

, кА;

, кА.

Для ветви с близким к.з. вычисляем также и апериодическую составляющую тока к.з., используя формулы:

, (2.10)

а при условии максимального значения (когда =0):

,

=1,02кА,(t=0)

=0,2кА,(t=0,1)

Так как кривая полного тока ветви с близким к.з. не является синусоидальной, то действующее значение полного тока к.з. для произвольного момента времени после начала возникновения к.з. определяют как средне квадратичный ток за период 0,02 с:

=(1,1^2+0,2^2)^0,5=1,12кА. (2.30)

где - действующее значение апериодической составляющей тока к.з. для момента времени t, которое принимают равным мгновенному значению в середине периода, т.е. (в нашем случае для 0,1 с).

Действующее значение полного (суммарного) тока к.з. в точке К-1 от двух источников питания будет равно:

=3,165+1,12=4,285кА. (2.11)

где - вычислено по формуле (2.25);

- по формуле (2.31).

2.2.3. Определение трехфазных токов и мощностей короткого замыкания в точке К-1.

Далее вычисляются значения

ударного тока:

=2,55*4,285=10,9кА; (2.12)

действующего значения ударного тока:

=1,52*4,285=6,5кА; (2.13)

и мощности короткого замыкания:

= 853,5(МВА).