Расчет токов короткого замыкания и токов нормальных режимов

Согласно ПУЭ [1] при расчете токов КЗ в электрических установках следует учиты­вать следующие условия

Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одно­временно с номинальной нагрузкой.

1. Все синхронные машины имеют авторегуляторы U и устройства форсировки воз­буждения.

2. КЗ наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ будет иметь наибольшее значение.

3. ЭДС всех источников питания совпадают по фазе.

4. Расчетное U каждой ступени принимают на 5% больше Uhom сети.

5. Учитываются присоединенные к данной сети СК, батареи статических конденсато­ров синхронные и асинхронные двигатели (СД и

Влияние АД не учитывается при мощности до 100 кВт и, если АД отде-

10

лены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности АД, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации.

В качестве расчетного в данном проекте принять 3-х фазное КЗ. Для ВЛ учитывать активное сопротивление в случае малых сечений и наличия стальных проводов. Для КЛ сле­дует учитывать активное сопротивление во всех случаях. КЛ проверяются только на тер­мическую стойкость при действии тока КЗ.

При составлении расчетной схемы подстанции следует учитывать длительный нор­мальный режим работы, когда СВ НН и СН отключены, в этом режиме определяются I_{КЗ MIN}.

I_{КЗ MAX} определяются для ремонтных и послеаварийных режимов, когда СВ НН и СН включены (рис. 2). В данном проекте в максимальном режиме учитывается параллельная ра­бота главных трансформаторов подстанции на СШ НН и СН Влияние особенной нагрузки па величину тока КЗ в данном случае не учитывается.

В данном проекте проводится расчет только симметричных трехфазных токов КЗ Расчет проводится для максимального режима, когда включены СВ НН и СВ СН, и для ми­нимального режима, когда указанные выключатели отключены При расчете в базисных еди­ницах за базисное принимается среднее эксплуатационное напряжение (Ucp) соответствую­щей ступени, например 0.4; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75, 20, 24; 37, 115; 230, 340 кВ. Для каждой расчетной точки в этом случае определяется базисный ток:

,

За S_Б можно принять S_КС –мощность КЗ питающей системы.

Величина X- для синхронных генераторов и компенсаторов:

,

где - относительное сверхпереходное сопротивление по продольной оси (определяется по справочникам)/

Для 2-х обмоточных трансформаторов:

,

где - напряжение КЗ в % (определяется по паспортным или справочным данным).

Для трехобмоточных трансформаторов и AT используются известные схемы замещения.

Если известно для трехфазного трансформатора с расщепленными обмотками, то:

; ; .

Линии напряжением до 220 кВ включительно и 330-750 кВ длиной менее

11

150 км вхо­дят в схему замещения, как индуктивное сопротивление:

где - длина линии в км.

При большей длине линий 330 кВ и выше необходимо учитывать емкостную прово­димость. При значительной величине активного сопротивления проводов линий ( ) его следует учитывать, для кабельных линий и его следует учитывать во всех слу­чаях. При выбранном сечении кабеля можно определить (на 1 км линии) как

(Ом),

где - удельное сопротивление материала фаз кабельной линии.

Электрические двигатели выше 1000 В.

Сверхпереходное сопротивление в паспорте двигателя в отличие от генераторов не указывается и определяется по кратности его пускового тока:

,

где - коэффициент кратности пускового тока. Сверхпереходная ЭДС определяется как:

,

где - коэффициент сверхпереходной ЭДС данного двигателя, его величина определяется по справочным данным.

Средние значения и при номинальных условиях

Таблица 1

Тип нагрузки (двигатель)
Синхронный компенсатор Синхронный двигатель Асинхронный двигатель Обобщенная нагрузка	0.2 0.2 0.2 0.2	1 1,1 0,9 0,85

Под обобщенной нагрузкой в таблице 1 понимают смешанную нагрузку, включаю­щую освещение, электрические печи, выпрямители, электродвигатели и т.д.

Результаты расчета ТКЗ в контрольных точках в максимальных и минимальных ре­жимах сводятся в таблицу, где приводятся значения и .

В данном случае при расчете трехфазных симметричных ТКЗ определяется на первом этапе величина начального значения периодической составляющей ТКЗ . Эта величина определяется для каждой расчетной точки по известным значениям результирующей ЭДС источника и результирующего сопротивления, как:

12

Затем определяются величины ударных токов: ,

где - ударный коэффициент для i-ой расчетной точки.

Затем в зависимости от вида системы и условий КЗ определяется величина устано­вившегося значения периодической составляющей ТКЗ Ino , при этом значение апериодиче­ской составляющей будет зависеть от расчетного времени размыкания контактов предпола­гаемого к установке выключателя:

,

где - собственное время отключения выключателя, с.

Для современных выключателей величина не превышает (0,05÷0,2) с.

При можно принять . При этом упрощается определение величины теплового импульса при определении термической устойчивости аппаратов.

Величина Хс определяется по заданной мощности системы и напряжению ВН под­станции, как: ,(Ом), а потом приводится к выбранным базисным условиям. Токи нормальных режимов рассчиты­ваются исходя из нормальной схемы соединений электрооборудования подстанции, макси­мальные токи секции сборных шин СН и НН подсчитываются с учетом коэффициента ава­рийной перегрузки Кп.ав. В нашем случае Кп.ав = 1,4.

Таким образом, максимальные токи для выбора сечения сборных шин и вводных вы­ключателей определяются как:

,

где - расчетная мощность данной секции сборных шин;

- расчетное напряжение данной ступени.

Рабочие токи линейных присоединений при равномерном распределении мощности определяются как:

,

где - число линий.