1.8 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится в двух точках - на стороне высокого (в относительных базисных единицах) и на стороне низкого напряжения (в именованных единицах) цехового трансформатора.

Расчет производится для двух целей:

1) Для выбора и проверки на устойчивость высоковольтного электрооборудования;

2) Для проверки на чувствительность релейной защиты;

Таблица 5 - Расчет и выбор низковольтной аппаратуры

№ ЭП по плану	Рном, кВт.	Расчетный ток линий, А		Ток срабатывания защитного аппарата, А		Уставка тока мгновенного срабатывания, А		Кз	Допустимая токовая нагрузка		Тип защитного аппарата	Марка, сечение провода, кабеля, шины	Условия прокладки
		Iдл	Iкр	Iрасч	Iприн	Iрасч.	Iприн.		Iрасч.	Iфакт.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1,2	7	13,7	96,2	17,2	20	120,3	200	0,8	16	19	ВА51-31 100/20	АПВ 4(1х2,5)	Т15
3	4,5	11,3	79,0	14,1	16	98,8	160	0,8	12,8	19	ВА51-31 100/16	АПВ 4(1х2,5)	Т15
4	15	30,8	184,7	38,5	40	230,9	400	0,8	32	39	ВА51-31 100/40	АПВ 4(1х10)	Т25
5	15	48,7	292,3	60,9	63	365,3	630	0,8	50,4	55	ВА51-31 10/63	АПВ 4(1х16)	Т25
6	10	20,1	130,5	25,1	31,5	163,1	315	0,8	25,2	30	ВА51-31 100/31,5	АПВ 4(1х6)	Т20
7,8	13	28,3	183,9	35,4	40	229,9	400	0,8	32	39	ВА51-31 100/40	АПВ 4(1х10)	Т25
9	13	27,6	193,4	34,5	40	241,7	400	0,8	32	39	ВА51-31 100/40	АПВ 4(1х10)	Т25
10	13,5	27,7	180,1	34,6	40	225,2	400	0,8	32	39	ВА51-31 100/40	АПВ 4(1х10)	Т25
11,12	17,5	35,5	230,9	44,4	50	288,6	500	0,8	40	55	ВА51-31 100/50	АПВ 4(1х16)	Т25
13	15	32,6	195,9	40,8	50	244,8	500	0,8	40	55	ВА51-31 100/50	АПВ 4(1х16)	Т25
14,15	20	40,1	240,8	50,2	63	301,1	630	0,8	50,4	55	ВА51-31 10/63	АПВ 4(1х16)	Т25
ШIC 1		94,5	338,0	99,2	100	422,5	1000	0,8	80	88	ВА51-33 160/100	АВВГ 4х25 ШРА 4-100-44 У3	открыто

Рисунок 1 - Расчетная схема и схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Базисные условия:

S = 100 МВА, U = 10,5 кВ.

ГПП U = 10 кВ

l_кл = 0,5 км; x = 0,08 Ом/км; r = 0,63 Ом/км;

S = 630 кВА; P = 7,6 кВт; U = 5,5 %;

U = 0,38/0,22 кВ

Определяем сопротивление системы

, (29)

где - сопротивление системы, Ом/км;

- базисная мощность, МВА;

- мощность отключения, МВА;

Предполагаем установить в ячейке ГПП выключатель типа BB/TEL – 10 12,5/630 У3, его мощность отключения равна 216 МВА.

, (30)

где - ток отключения высоковольтного выключателя, кА;

- номинальное напряжение высоковольтного выключателя, кВ;

МВА

Ом/км

Определяем индуктивное сопротивление кабеля

x = x · l· , (31)

где l - длина кабельной линии, км;

U - базисное напряжение, кВ;

x = 0,08· 0,5· = 0,036 ≈ 0,04 Ом/км

Экономически выгодное сечение кабеля определяется по формуле:

, (32)

где I - максимальный рабочий ток, А;

j - экономическая плотность тока, А/мм ; j = 1,2 А/мм ;

, (33)

Принимаем ближайшее стандартное сечение S = 50 мм . Выбираем кабель ААШв 3×50.

Определяем удельное сопротивление кабеля

, (34)

где j - удельная проводимость жил кабеля, ;

для алюминия j = 32 ;

Ом/км

Сворачиваем схему замещения относительно точки К1

Рисунок 2 - Приведенная схема для точки К1.

Определим активное сопротивление кабеля по формуле:

, (35)

Ом/км

Определим суммарное реактивное сопротивление по формуле:

x = x + x , (36)

x = 0,46 + 0,04 = 0,5 Ом/км

Определим суммарное активное сопротивление:

r = r = 0,4 Ом/км

Определим полное сопротивление по формуле:

Z = , (37)

Z = = 0,64 Ом/км

Рассчитываем токи короткого замыкания

I = , (38)

где I - установившийся ток, кА;

I - базисный ток, кА;

I = = 8,59 кА

, (39)

кА

i = , (40)

где К - коэффициент, К = ( ); К = 1,05 [4, c.41].

i = = 12,72 кА.

Определяем мощность короткого замыкания для точки К1

, (41)

где S - расчетная мощность короткого замыкания в точке К1, МВА;

МВА

Производим расчет токов короткого замыкания для точки К2 в именованных единицах.

, (42)

где S - расчетная мощность короткого замыкания в точке К1;

U - номинальное напряжение на низкой стороне, В;

= 1,02 мОм

Рисунок 3 - Схема замещения для точки К2.

Определяем активное и реактивное сопротивление трансформатора в относительных единицах:

, (43)

, (44)

= 0,009

= 0,05

Определяем сопротивления трансформатора в именованных единицах:

, (45)

где U - напряжение на низкой стороне трансформатора, В;

S - мощность трансформатора, кВА;

, (46)

= 3,5 мОм.

= 13,5 мОм

Сворачиваем схему замещения относительно точки К2

Рисунок 4 - Приведенная схема для точки К2.

Определяем полное сопротивление

, (47)

= 13,9 мОм.

Рассчитываем токи короткого замыкания

I = , (48)

где I - установившийся ток, кА;

U - номинальное напряжение, В;

I = = 16,6 кА

i = , (49)

где К - коэффициент, К = 1,2

i = = 28,1 кА

, (50)

где S - расчетная мощность короткого замыкания в точке К2, МВА;

= 11,5 МВА.

Таблица 6 – Значения токов короткого замыкания

Точка короткого замыкания	Установившийся ток I , кА	Ударный ток i , кА	Мощность короткого замыкания S , мВА
К 1	8,2	12,2	149
К 2	16,6	28,1	11,5