4.2. Составление расчётной схемы сети

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов. На расчетной схеме намечают точки КЗ так, чтобы аппараты и токоведущие части схемы находились в наиболее тяжелых условиях работы

Рис. 8.1. Структурная схема КЭС.

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов. На расчетной схеме намечают точки КЗ так, чтобы аппараты и токоведущие части схемы находились в наиболее тяжелых условиях работы.

При составлении схемы замещения примем следующее допущение:

• При расчёте токов КЗ в точках K-1 – K-6 не будем учитывать влияние двигателей собственных нужд, так как мощность этих источников невелика и они удалены от точек КЗ, поскольку приложены за значительными сопротивлениями;

• Нагрузка, питающаяся от ОРУ 220 кВ, находится за протяжёнными линиями, имеющими довольно большое сопротивление. Сама же нагрузка подключается в лучшем случае на напряжение 6-10 кВ (наиболее крупные двигатели), поэтому на участке от ОРУ 220 кВ до нагрузки имеется ещё и несколько трансформаций. По этим причинам столь удалённые нагрузки в схему замещения вводить не будем.

Составляем схему замещения, состоящую из ЭДС и сопротивлений. Поскольку напряжение электроустановки больше 1000 В и в ней нет кабельных линий, то в схему замещения согласно [2] войдут только индуктивные сопротивления.

Рис. 8.2. Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

Сопротивления АТБ для упрощения рисунка нарисовали сэквивалентированными(так как испульзуется группа однофазных АТ). В дальнейших расчетах учтем что их три.

Расчет будем вести в относительных единицах при базисных условиях, используя точное приведение.

За основную ступень напряжения выбираем ступень напряжения короткого замыкания I:

.

.

.

Определим базисные величины для остальных ступеней напряжения:

;

;

;

;

;

.

;

Сопротивления генераторов Т3В-320-2У3:

Сопротивления генераторов Т3В-220-2У3:

Сопротивление трансформаторов блочных ТДЦ-400000/500:

.

Сопротивление трансформаторов блочных ТДЦ-400000/220:

.

Сопротивление трансформаторов блочных ТДЦ-250000/500:

.

Сопротивление линии:

( - определено по [4], стр.105.).

Сопротивление системы:

.

Сопротивление автотрансформатора связи (группа из трех АОДЦТН-167/500/220-76У1). Сопротивление низкой обмотки не учитываем, так как оно не входит в короткозамкнутую цепь. Тогда:

Доаварийный режим неизвестен, поэтому значения сверхпереходных ЭДС генераторов Е″ определяем из предположения, что до КЗ генераторы работали в номинальном режиме:

ЭДС генераторов Т3В-320-2У3:

ЭДС генераторов Т3В-220-2У3:

ЭДС системы:

.

Рассчитаем ток к.з. при коротком замыкании на шинах . Для этого преобразуем схему замещения относительно точки КЗ.

;

;

;

Рис. 8.3 Упрощенная схема замещения

Продолжаем эквивалентировать:

;

Получили:

Рис 8.4 Эквивалентная схема замещения

Необходимо разделить связные цепи для определия подпитки от Г3,Г4 и Г5,Г6. Для этого находим коэффициенты токораспределения.

Следовательно сопротивление ветвей:

Получили схему:

Тогда схема примет вид пятилучевой звезды, изображенный на Рис.8.5.

Рисунок 8.5 Пятилучевая схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

.

.

.

.

Результирующая периодическая составляющая тока в точке короткого замыкания для :

.

Ударный ток:

.

.

.

.

.

Результирующий ударный ток в точке короткого замыкания:

.

Для установки на напряжение могут быть рассмотрены выключатели ВГУ-500II*-40/3150У1, собственное время отключения которых . Минимальное время действия релейной защиты принимается равным (по [4], стр. 112).

Тогда расчетное время отключения к.з.:

.

Апериодическая составляющая тока к.з. для произвольного момента времени может быть определена аналитически.

.

.

.

Постоянные времени затухания Та апериодической составляющей тока к.з. определены по [6], стр.54.

Результирующая апериодическая составляющая тока в точке короткого замыкания для :

.

Периодическая составляющая тока к.з. имеет достаточно сложный закон изменения во времени и для её определения существует ряд практических методов. Воспользуемся методом типовых кривых [3], стр.151. Данный метод позволяет определить значение периодической составляющей тока к.з. для интервала времени 0-0.5с. Кривые построены для турбогенераторов мощностью от до .

Для генераторов периодическая составляющая тока к моменту отключения определяется по формуле:

.

Для определения по кривым из [3], стр. 152 необходимо знать электрическую удалённость точки КЗ от генератора. Удалённость определяется долей тока КЗ от генератора, отнесённой к его номинальному току, приведённому ступени напряжения, где произошло КЗ. Определим удалённость КЗ для каждого из генераторов:

;

;

Для момента времени 0,035 с при найденной удалённости КЗ по кривым [3], стр.152. находим значения ; ; Если , то принимается .

.

.

.

.

При к.з. в данной точке можно посчитать отдельно термические импульсы от генераторов и системы, так как каждая группа однотипных генераторов и система питают точку кз через свое сопротивление.

Интеграл Джоуля от системы:

Для генераторов G1-G6, согласно проведённым ранее расчётам, короткое замыкание является близким, поэтому интеграл Джоуля определяется по формуле:

.

В формуле выше - относительный импульс квадратичного тока от генератора, определяемый по [2], стр. 380.

Тогда суммарный тепловой импульс, по которому будем проводить выбор выключателя на 500 кВ, будет складываться из суммы всех импульсов: