5 Расчёт токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственное или через пренебрежимо малое сопротивление). Причинами КЗ являются механические повреждения изоляции, ее пробой из-за перенапряжения и старения, обрывов, набросов и схлестывания проводов воздушных линий, ошибочные действия персонала и тому подобное.

Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, которые могут вывести их из строя. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.

Основная цель расчета состоит в определении периодической составляющей тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети.

При трехфазном КЗ все фазы электрической сети оказываются в одинаковых условиях, поэтому его называют симметричным. Учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе .

Расчёт проводится для ожидаемого уровня нагрузок в расчетный период.

Расчёт проводится для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики и проверки параметров оборудования .

Введём ряд допущений, упрощающих расчёт и не вносящих существенных погрешностей:

1. Линейность всех элементов схемы ;

2. Приближенный учёт нагрузок ;

3.Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания ;

4. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3 ;

5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются ;

Погрешность расчётов при данных допущениях не превышает 2-5% .

5.1 Расчётная схема установки

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на расчет роков КЗ. Расчетная схема представлена на рис 5.1. Параметры отходящих линий см.п.2.

Рисунок 5.1 - Расчетная схема

5.2. Эквивалентная схема замещения

Эквивалентная схема замещения представлена на рис 5.2

Выполним расчет параметров схемы замещения. Расчет ведем в относительных единицах.

Рисунок 5.2 - Эквивалентная схема замещения

За базисную мощность принимаем мощность трансформатора:

S_б= S_тр-р = 10 [МВА].

Определим базисные напряжения и токи ступеней напряжений:

ВН: U_б,I= 35 [кВ];

[кА] ;

НН: U_б,III= 11 [кВ];

[кА] .

ЭДС системы примем равным единице, тогда:

, (5.1)

где - ЭДС системы;

х₁ = х_с =S_б/S_к , (5.2)

где х_с- сопротивление системы в относительных единицах;

S_к – мощность короткого замыкания системы,

, (5.3)

где - ток короткого замыкания на шинах 10 кВ;

=3.02 кА- ток короткого замыкания в режиме максимума энергосистемы;

= 2.04 кА - ток короткого замыкания в режиме минимума энергосистемы.

Отсюда, определяем мощность короткого замыкания и сопротивление системы в режиме максимума и минимума :

[ МВА] ; [ МВА] ;

[о.е.] ;

[о.е.].

Определим сопротивление линии W 1 :

, (5.4)

где х_уд- удельное сопротивление линии, х_уд = 0.4 Ом/км [2, табл.3.3];

l – длина линии, км.

[о.е.].

Активное сопротивление трансформаторов во много раз меньше индуктивного, поэтому в расчете не учитываем индуктивное сопротивление обмоток трансформатора.

, (5.4)

, (5.5)

, (5.6)

где U_к – напряжение короткого замыкания обмоток трансформатора, % ;

U_ном – номинальное напряжение трансформатора, кВ ;

U_б,I – базисное напряжение , к которому приводятся сопротивления обмоток высокого, среднего и низшего напряжения, кВ.

Согласно формул ( 5.4, 5.5, 5.6) находим :

индуктивное сопротивление обмоток 35 кВ:

[о.е.];

индуктивное сопротивление обмоток 10 кВ:

[о.е.].

Значения сопротивлений отходящих линий W2-W12 находим по формуле (3.4), аналогично W1. Результаты расчета сводим в табл.5.1.

Таблица 5.1 Сопротивление линий схемы замещения

Наименование линии	Обознач. линии на схеме	Уд. сопро-тивление, Ом/км	Длина линии, км	Сопротивление по схеме (рис.4.2)	Значение сопротивления, о.е.
Собственные нужды	W1	0.08		х 12	0.05
Нижний склад	W2	0.08	6.3	х 13	0.05
Пихтово	W3	0.4	40.7	х 14	1.345
Талицы	W4	0.4	35.8	х 15	1.183
Красавино	W5	0.4	21.2	х 16	0.7
Завод	W6	0.4	39.7	х 17	1.312
Ломоватка	W7	0.4	11.9	х 18	0.39
Глебово	W8	0.4	43.4	х 19	1.435