4.9. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока 27,5 кВ

Расчет можно выполнять двумя способами, используя сопротив­ления элементов цепи КЗ, выраженные в относительных или имено­ванных единицах.

Расчет в относительных единицах сопротивления. Ток двухфазно­го КЗ на шинах РУ-27,5 кВ рассчитывают по значениям относитель­ных сопротивлений, определенных для случая трехфазного КЗ, кА

(4.12)

где х_*Σ — результирующее относительное сопротивление до шин РУ-27,5 кВ;

базисный ток, кА

При расчете тока КЗ в тяговой сети учитывают индуктивное и активное сопротивление петли «контактная подвеска — рельс». С целью упрощения расчета и использования тех же формул, что и для трехфазного тока КЗ, при вычислении относительного со­противления тяговой сети используют понятие «условной фазы», сопротивление которой равно полусумме сопротивлений — кон­тактной подвески и рельсовой цепи.

Результирующее относительное сопротивление точки КЗ

(4.13)

где х_{*б с} — относительное индуктивное сопротивление энер­госистемы до первичных вводов трансформаторов подстанции в рассчитываемом режиме максимума или минимума; х_*б._тр — от­носительное индуктивное сопротивление понижающего трансфор­матора подстанции; N — количество трансформаторов (при рас­чете минимальных токов КЗ N = 1).

Относительное индуктивное сопротивление тяговой сети

(4.14)

Относительное активное сопротивление тяговой сети

(4.15)

где U_ср — среднее расчетное сопротивление тяговой сети, равное 26,2 кВ; l — расстояние до точки КЗ, км; х_0тс, r_0тс — индуктивное и активное сопротивления 1 км тяговой сети.

Удельные сопротивления тяговой сети (х_0тс, r_0тс, z_0тс) при различных режимах работы и типах проводов контактной подвески (для рельсов Р65), Ом/км, приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8

Провода контактной подвески	r11	х11	z11	r21	х21	z21	r22	r22	r22
ПБСМ-70 + МФ-85	0,23	0,46	0,51	0,22	0,42	0,47	0,26	0,54	0,60
ПБСМ-70 + МФ-100	0,22	0,45	0,50	0,21	0,41	0,46	0,24	0,52	0,57
ПБСМ-95+МФ-85	0,20	0,42	0,47	0,19	0,38	0,42	0,22	0,50	0,55
М-95+МФ-100	0,14	0,40	0,42	0,13	0,36	0,38	0,16	0,48	0,51
М-120 + МФ-100	0,13	0,38	0,40	0,12	0,34	0,36	0,14	0,46	0,48

В табл. 4.8 приняты следующие обозначения сопротивлений:

r_{11 ,} х_{11 ,} z₁₁ - для однопутного участка;

r_{21 ,} х_{21 ,} z₂₁ – для одного пути двухпутного участка при отключенной контактной подвеске смежного пути;

r_{22 ,} х_{22 ,} z₂₂ - для одного пути двухпутного участка при равных и одинаково направленных токах в подвесках смежных путей.

Ток двухфазного КЗ в тяговой сети однофазного переменного тока, кА

(4.16)

где U_ср - среднее расчетное напряжение, равное 26,2 кВ.

Расчет в именованных единицах сопротивления.

Сопротивления фазы энергосистемы Z_С и трансформатора Zтр, приведенные к напряжению 27,5 кВ, определяются, Ом

(4.17)

(4.18)

где S_К — мощность КЗ на шинах первичного напряжения тяговой подстанции (220 или 110 кВ) в рассчитываемом режиме: максимума или минимума, МВА; u_к - напряжение КЗ понижающего трансфор­матора между первичной и тяговой обмотками, %; S_н.тр — номи­нальная мощность трансформатора, МВА; U_н — номинальное напря­жение на шинах тяговой подстанции, равное 27,5 кВ.

Ток двухфазного КЗ на шинах 27,5 кВ при трехфазных транс­форматорах на подстанции, кА

(4.19)

где N—количество работающих на подстанции трансформаторов.

Ток КЗ в тяговой сети, кА

(4.20)

Достаточная точность практических расчетов получается при вычислении по приближенной формуле, кА

(4.21)

Рассмотрим пример.

Нужно определить максимальный ток, проходящий по питаю­щей линии (фидеру) контактной сети переменного тока при корот­ком замыкании на шинах поста секционирования, находящегося на расстоянии 25 км от тяговой подстанции для двухпутного учас­тка. Тип проводов контактной сети — ПБСМ-95 + МФ-100, тип рельса — Р65. Примем S_б = 100 МВА.

Расчет. Выполнен двумя способами при использовании сопротивлений цепи КЗ в относительных и именованных единицах.

Расчет в относительных единицах сопротивления. Относительные сопротивления тяговой сети

Относительное сопротивление до точки КЗ по выражению (4.13)

Искомый максимальный ток двухфазного КЗ согласно выражению (4.16), кА

Расчет в именованных единицах сопротивления. Сопротивления фазы энергосистемы и трансформатора согласно выражениям (4.17) и (4.18), Ом

Ток двухфазного КЗ согласно выражению (4.21), кА