6. Расчет токов кородкого замыкания
Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчиво к токам короткого замыкания (КЗ) и выбираться с учетом этих токов. При проектировании систем электроснабжения определяют максимально возможные и минимальные токи КЗ. Максимальные токи КЗ рассчитываются для проверки токоведущих частей электрических аппаратов на термическую и динамическую стойкость, для выбора устройств по ограничению токов КЗ или времени их действия. Минимальные значения токов КЗ необходимы для оценки чувствительности релейных защит.
Для получения максимального значения тока КЗ расчетным является трехфазное короткое замыкание. Расчетное место КЗ выбирают так, чтобы ток, проходящий через проверяемый аппарат, оказался максимально возможным, т.е. точка КЗ принимается непосредственно за проверяемым аппаратом. Все нормально работающие источники питания в том числе и двигатели, которые в момент короткого замыкания переходят в режим генератора, считаются включенными.
Расчетным для минимально возможного тока КЗ является одно- или двухфазное КЗ в конце рассматриваемого участка при минимально возможном числе источников питания.
При расчетах максимальных и минимальных значений токов КЗ принимаются допущения:
все источники схемы электроснабжения, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно и с номинальной нагрузкой;
расчетное напряжение каждой ступени принимается при расчете максимального тока КЗ на 5% выше номинального значения, а при расчете минимального тока КЗ – равным номинальному напряжению сети;
короткое замыкание происходит в момент времени, при котором ударный ток КЗ будет иметь наибольшее значение;
сопротивление места КЗ считается равным нулю;
не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему;
не учитываются емкости, а следовательно и емкостные токи в воздушной и кабельной сетях;
не учитываются токи намагничивания трансформаторов.
Расчетным видом короткого замыкания для выбора или проверки электрооборудования считают трехфазное симметричное короткое замыкание. Расчетная схема процесса приведена в Приложении 1. Расчетная схема замещения приведена на Приложении 2.
В нормальном режиме все секционные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на разные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при коротком замыкании в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой. Этот режим и принят за расчетный.
Сопротивления линий можно определить по формуле:
(6.1)
(6.2)
Сопротивления трансформаторов определяется по формуле:
(6.3)
Сопротивление высоковольтных двигателей и генераторов определим по формуле:
(6.4)
Рассчитаем сопротивления трансформаторов:
(6.5)
где Z∑ общее сопротивление до точки короткого замыкания;
Iб – базисный ток для данной ступени трансформации.
Ударный ток КЗ равен:
(6.6)
где Куд – ударный коэффициент, зависящий от отношения (Х∑/ R∑).
Токи двухфазного КЗ определяются по формуле:
(6.7)
Рассчитаем значения токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах. Результаты расчета сопротивлений и токов короткого замыкания приведены в таблицах 6.1, 6.2,6.3,6.4
Таблица 6.1
-
Точка КЗ
Rмин
Rмакс
Xмин
Xмакс
Zмин
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
0
0
0,5
0,3
0,46
Шины НПС 10кВ
К-1
0,04
0,04
0,47
0,32
0,48
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
0
0
0,8
0,7
0,84
Шины ДНС 35кВ
К-4
0,80
0,80
1,20
1,04
1,44
Шины ДНС 10кВ
К-5
0,80
0,80
2,00
1,84
2,15
Шины КНС 35кВ
К-6
1,35
1,35
1,15
1,00
1,77
Шины КНС 10кВ
К-7
1,35
1,35
3,02
2,87
3,31
Шины БУ 35кВ
К-8
1,69
1,69
1,23
1,07
2,09
Шины БУ 0,69кВ
К-10
1,69
1,69
5,66
5,51
5,91
Шины ПС-1 10кВ
К-11
7,71
7,71
3,19
3,04
8,34
Шины ПС-1 0,4кВ
К-12
7,71
7,71
6,63
6,47
10,17
Шины ПС-2 10кВ
К-13
7,87
7,87
5,17
5,02
9,42
Шины ПС-2 0,4кВ
К-14
7,87
7,87
7,73
7,58
11,03
Шины ПС-3 10кВ
К-15
9,05
9,05
5,70
5,55
10,70
Шины ПС-3 0,4кВ
К-16
9,05
9,05
8,26
8,11
12,26
Шины БУ 10кВ
К-9
1,69
1,69
3,10
2,95
3,53
Продолжение таблицы 6.1
-
Точка КЗ
Zмакс
Iб
I(3)мин
I(3)макс
I(2)мин
i(уд)макс
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
0,31
5,60
12,2
18,3
10,6
46,5
Шины НПС 10кВ
К-1
0,32
5,60
11,8
17,3
10,2
43,9
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
0,69
1,56
1,9
2,3
1,6
5,8
Шины ДНС 35кВ
К-4
1,31
1,56
1,1
1,2
0,9
3,0
Шины ДНС 10кВ
К-5
2,01
5,60
2,6
2,8
2,3
7,1
Шины КНС 35кВ
К-6
1,68
1,56
0,9
0,9
0,8
2,4
Шины КНС 10кВ
К-7
3,17
5,60
1,7
1,8
1,5
4,5
Шины БУ 35кВ
К-8
2,00
1,56
0,7
0,8
0,6
2,0
Шины БУ 0,69кВ
К-10
5,76
83,77
14,2
14,5
12,3
36,9
Шины ПС-1 10кВ
К-11
8,29
5,60
0,7
0,7
0,6
1,7
Шины ПС-1 0,4кВ
К-12
10,07
144,51
14,2
14,4
12,3
36,4
Шины ПС-2 10кВ
К-13
9,34
5,60
0,6
0,6
0,5
1,5
Шины ПС-2 0,4кВ
К-14
10,93
144,51
13,1
13,2
11,3
33,6
Шины ПС-3 10кВ
К-15
10,62
5,60
0,5
0,5
0,5
1,3
Шины ПС-3 0,4кВ
К-16
12,15
144,51
11,8
11,9
10,2
30,2
Шины БУ 10кВ
К-9
3,40
5,60
1,6
1,6
1,4
4,2
Таблица 6.2
-
Точка КЗ
Rмин
Rмакс
Xмин
Xмакс
Zмин
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
0,04
0,04
8,0
4,0
8,01
Шины НПС 10кВ
К-1
0,00
0,00
7,99
4,00
7,99
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
0,04
0,04
8,4
4,4
8,37
Шины ПС-1 10кВ
К-10
7,75
7,75
10,74
6,74
13,24
Шины ПС-1 0,4кВ
К-11
7,75
7,75
14,18
10,18
16,15
Шины ДНС 35кВ
К-3
0,83
0,83
8,73
4,73
8,77
Шины КНС 35кВ
К-5
1,39
1,39
8,68
4,69
8,79
Шины БУ 35кВ
К-7
1,73
1,73
8,76
4,76
8,93
Шины ДНС 10кВ
К-4
0,83
0,83
9,53
5,53
9,57
Шины КНС 10кВ
К-6
1,39
1,39
10,56
6,56
10,65
шины БУ 10кВ
К-8
1,73
1,73
10,63
6,64
10,77
Продолжение таблицы 6.2
-
Точка КЗ
Zмакс
Iб
I(3)мин
I(3)макс
I(2)мин
i(уд)макс
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
4,01
5,60
0,7
1,4
0,6
3,5
Шины НПС 10кВ
К-1
4,00
5,60
0,7
1,4
0,6
3,6
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
4,38
1,56
0,2
0,4
0,2
0,9
Шины ПС-1 10кВ
К-10
10,27
5,60
0,4
0,5
0,4
1,4
Шины ПС-1 0,4кВ
К-11
12,79
144,51
8,9
11,3
7,7
28,7
Шины ДНС 35кВ
К-3
4,81
1,56
0,2
0,3
0,2
0,8
Шины КНС 35кВ
К-5
4,89
1,56
0,2
0,3
0,2
0,8
Шины БУ 35кВ
К-7
5,07
1,56
0,2
0,3
0,2
0,8
Шины ДНС 10кВ
К-4
5,60
5,60
0,6
1,0
0,5
2,5
Шины КНС 10кВ
К-6
6,71
5,60
0,5
0,8
0,5
2,1
шины БУ 10кВ
К-8
6,86
5,60
0,5
0,8
0,4
2,1
Таблица 6.3
-
Точка КЗ
Rмин
Rмакс
Xмин
Xмакс
Zмин
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
0,80
0,80
29,5
10,9
29,55
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
0,80
0,80
29,2
10,5
29,17
Шины ДНС 35кВ
К-3
0,00
0,00
28,80
10,13
28,80
Шины ДНС 10кВ
К-4
0,00
0,00
28,00
9,33
28,00
Шины ПС-2 10кВ
К-12
7,07
7,07
31,18
12,51
31,97
Шины ПС-2 0,4кВ
К-13
7,07
7,07
33,74
15,07
34,47
Шины ПС-3 10кВ
К-14
8,25
8,25
31,71
13,04
32,76
Шины ПС-3 0,4кВ
К-15
8,25
8,25
34,27
15,60
35,25
Шины КНС 35кВ
К-5
2,15
2,15
29,47
10,80
29,55
Шины КНС 10кВ
К-6
2,15
2,15
30,27
11,60
30,34
Шины БУ 35кВ
К-7
2,49
2,49
29,54
10,88
29,65
Шины БУ 10кВ
К-8
2,49
2,49
31,42
12,75
31,52
Продолжение таблицы 6.3
-
Точка КЗ
Zмакс
Iб
I(3)мин
I(3)макс
I(2)мин
i(уд)макс
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
10,90
5,60
0,2
0,5
0,2
1,3
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
10,52
1,56
0,1
0,1
0,0
0,4
Шины ДНС 35кВ
К-3
10,13
1,56
0,1
0,2
0,0
0,4
Шины ДНС 10кВ
К-4
9,33
5,60
0,2
0,6
0,2
1,5
Шины ПС-2 10кВ
К-12
14,37
5,60
0,2
0,4
0,2
1,0
Шины ПС-2 0,4кВ
К-13
16,65
144,51
4,2
8,7
3,6
22,0
Шины ПС-3 10кВ
К-14
15,43
5,60
0,2
0,4
0,1
0,9
Шины ПС-3 0,4кВ
К-15
17,65
144,51
4,1
8,2
3,5
20,8
Шины КНС 35кВ
К-5
11,01
1,56
0,1
0,1
0,0
0,4
Шины КНС 10кВ
К-6
11,80
5,60
0,2
0,5
0,2
1,2
Шины БУ 35кВ
К-7
11,16
1,56
0,1
0,1
0,0
0,4
Шины БУ 10кВ
К-8
12,99
5,60
0,2
0,4
0,2
1,1
Таблица 6.4
-
Точка КЗ
Rмин
Rмакс
Xмин
Xмакс
Zмин
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
1,35
1,35
34,2
20,2
34,22
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
1,35
1,35
33,8
19,8
33,84
Шины ДНС 35кВ
К-3
2,15
2,15
34,17
20,17
34,23
Шины ДНС 10кВ
К-4
2,15
2,15
34,97
20,97
35,03
Шины ПС-2 10кВ
К-12
9,22
9,22
38,15
24,15
39,24
Шины ПС-3 10кВ
К-14
10,40
10,40
38,68
24,68
40,05
Шины КНС 35кВ
К-5
0,00
0,00
33,50
19,50
33,50
Шины КНС 10кВ
К-6
0,00
0,00
28,00
14,00
28,00
Шины БУ 35кВ
К-7
3,04
3,04
34,20
20,20
34,33
Шины БУ 10кВ
К-8
3,04
3,04
36,07
22,07
36,20
Продолжение таблицы 6.4
-
Точка КЗ
Zмакс
Iб
I(3)мин
I(3)макс
I(2)мин
i(уд)макс
Шины ГТЭС 10кВ
К-0
20,23
5,60
0,2
0,3
0,1
0,7
Шины ПС10/35 35кВ
К-2
19,86
1,56
0,0
0,1
0,0
0,2
Шины ДНС 35кВ
К-3
20,28
1,56
0,0
0,1
0,0
0,2
Шины ДНС 10кВ
К-4
21,08
5,60
0,2
0,3
0,1
0,7
Шины ПС-2 10кВ
К-12
25,85
5,60
0,1
0,2
0,1
0,5
Шины ПС-3 10кВ
К-14
26,78
5,60
0,1
0,2
0,1
0,5
Шины КНС 35кВ
К-5
19,50
1,56
0,0
0,1
0,0
0,2
Шины КНС 10кВ
К-6
14,00
5,60
0,2
0,4
0,2
1,0
Шины БУ 35кВ
К-7
20,42
1,56
0,0
0,1
0,0
0,2
Шины БУ 10кВ
К-8
22,28
5,60
0,2
0,3
0,1
0,6
Суммарный ток КЗ представлен в таблице 6.5
Таблица 6.5
Точка КЗ |
|
I(3)мин |
I(3)макс |
I(2)мин |
i(уд)макс |
Шины ГТЭС 10кВ |
К-0 |
13,3 |
20,5 |
11,5 |
52,1 |
Шины НПС 10кВ |
К-1 |
12,5 |
18,7 |
10,8 |
47,4 |
Шины ПС10/35 35кВ |
К-2 |
2,1 |
2,9 |
1,9 |
7,3 |
Шины ДНС 35кВ |
К-3 |
1,4 |
1,7 |
1,2 |
4,4 |
Шины ДНС 10кВ |
К-4 |
3,6 |
4,7 |
3,1 |
11,8 |
Шины КНС 35кВ |
К-5 |
1,2 |
1,5 |
1,0 |
3,7 |
Шины КНС 10кВ |
К-6 |
2,6 |
3,5 |
2,3 |
8,8 |
Шины БУ 35кВ |
К-7 |
1,0 |
1,3 |
0,9 |
3,3 |
Шины БУ 0,69кВ |
К-9 |
14,2 |
14,5 |
12,3 |
36,9 |
Шины ПС-1 10кВ |
К-10 |
1,1 |
1,2 |
0,9 |
3,1 |
Шины ПС-1 0,4кВ |
К-11 |
23,2 |
25,7 |
20,0 |
65,1 |
Шины ПС-2 10кВ |
К-12 |
0,9 |
1,2 |
0,8 |
3,1 |
Шины ПС-2 0,4кВ |
К-13 |
17,3 |
21,9 |
15,0 |
55,6 |
Шины ПС-3 10кВ |
К-14 |
0,8 |
1,1 |
0,7 |
2,8 |
Шины ПС-3 0,4кВ |
К-15 |
15,9 |
20,1 |
13,7 |
51,0 |
Шины БУ 10кВ |
К-8 |
2,44 |
3,15 |
2,1 |
8,0 |