7 Расчет токов короткого замыкания
Короткие замыкания (КЗ) – это одна из основных причин нарушения нормального режима работы электроустановок и энергосистем. При проектировании электростанции расчёт токов КЗ производится для того, чтобы проверить выбранное оборудование.
Расчёт токов КЗ будет производится для следующих точек:
1.Система шин 330 кВ
2.Система шин 220 кВ
3.Вывода генератора Т3В-320-2У3
4.Вывода генератора Т3В-220-2У3
5.Секция шин 6 кВ.
Расчёт производится в относительных единицах. Базисная мощность Sб=1000МВА.
Расчетная схема представлена на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 – Расчетная схема
Схема замещения представлена на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2 – Схема замещения
Найдем все сопротивления замещения.
Энергосистема:
Сопротивление энергосистемы определяется по одной из нижеприведенных формул в зависимости от того какими данными задана энергосистема в задании.
,
(7.1)
SП,О с330 = 3500 МВА – мощность короткого замыкания энергосистемы.
о.е.
Линия электропередач:
(7.2)
где Xуд = 0,325 Ом/км
Lлэп = 240 км – длина ЛЭП
Uср – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ.
о.е.
X2 = X3 = X4 = X5 = X6 = 0,67 о.е.
Среднее напряжение принимается из ряда ср. напр. ближайшим большим или равным напряжению линии, указанному на расчетной схеме.
Ряд средних напряжений:
6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24,37; 115; 230; 340; 515; 770 кВ.
Генератор:
(7.3)
где
- продольное
сверхпереходное
реактивное
сопротивление
генератора
[табл.
2.1];
Sн.г320.= 376,5 МВА, Sн.г220.=258,8 МВА – номинальная мощность генератора [табл. 2.1];
о.е.
X14 = X15 = X16 = X17 = X18 = X19 = X32 = 0,69 о.е.
о.е.
X20 = X30 = X31 = 0,95 о.е.
Трансформатор:
(7.4)
где
- номинальная
мощность трансформатора,
- напряжение
короткого
замыкания
[4,
табл.
3.3].
Для двухобмоточного трансформатора:
ХТ% = uк ВН-НН%;
ХТ400% =11 %; (7.5)
XT250% =11 %;
Для автотрансформатора:
ХАТ ВН% = 0,5(uк ВН-НН% + uк ВН-СН% - uк СН-НН%); (7.6)
ХАТ СН% = 0,5(-uк ВН-НН% + uк ВН-СН% + uк СН-НН%); (7.7)
ХАТ НН% = 0,5(uк ВН-НН% - uк ВН-СН% + uк СН-НН%); (7.8)
ХАТ ВН% = 0,5(70 + 9,6 – 60) = 9.8 %;
ХАТ СН% = 0,5(9,6 + 60 - 70) = -0,2 % ≈ 0 %;
ХАТ НН% = 0,5(70 + 60 – 9,6) = 60,2 %
(7.9)
о.е.
X21 = X24 = 0,408 о.е.
(7.10)
о.е.
X23 = X26 = 2,508 o.e.
X22 = X25 = 0
о.е.
X7 = X8 = X9 = X10 = X11 = X12 = X29 = 0,275 о.е.
о.е.
X13 = X27 = X28 = 0,44 о.е.
о.е.
о.е.
о.е.
7.1 Расчет токов кз в точках к1
Для точки К1 будет 5 генерирующих ветвей (1 – С1; 2 – G1-G6; 3 – G7; 4 – G8,G9; 5 – G10). Определяются эквивалентные сопротивления этих ветвей. На рисунке 7.3 получаем упрощенную схему.
о.е.
o.e.
o.e.
o.e.
o.e.
o.e.
o.e.
о.е.
о.е.
о.е.
о.е.
Рисунок 7.3 – Упрощенная схема для точки К1
Используем метод коэффициентов участия, чтобы перенести два источника в точку КЗ через сопротивление X41.Для этого определим эквивалентное сопротивление:
o.e.
Результирующее сопротивление:
о.е.
Определим коэффициенты участия:
Проведем правильности сделанных ранее преобразований схемы. Сумма коэффициентов участия должна быть равна 1 или близко к ней.
Определим переносимые сопротивления в точке КЗ с учетом коэффициента участия. Для этого Xрез делят на коэффициент участия.
o.e.
o.e.
Получаем лучевую схему на рисунке 7.4.
Рисунок 7.4 – Лучевая схема для точки К1
Периодическая составляющая в момент КЗ, кА:
(7.11)
где E'' – сверхпереходная ЭДС,для энерго системы E'' = 1 ,для генераторов мощностью свыше 100 МВт E'' = 1,13.
Базисный ток, кА:
(7.12)
где Uср – напряжение в точке КЗ.
кА
кА
кА
кА
кА
кА
кА
Ударный ток, кА:
(7.13)
где ky - ударный коэффициент
кА
кА
кА
кА
кА
кА
Апериодическая составляющая тока КЗ в момент разведения контактов выключателя, кА:
(7.14)
где τ – время разведения контактов выключателя, в учебном проектировании можно принять 0,1 с.
Ta - постоянная времени затухания, [4, табл. 3.6].
кА
кА
кА
кА
кА
кА
Периодическая составляющая тока КЗ, в момент разведения контактов выключателя, кА:
Для
источника бесконечной мощности
=
IП0
кА
Для генерирующей ветви требуется определить каким источником она является конечной или бесконечной, для этого:
Определяем
источника в точке КЗ:
(7.15)
кА
кА
кА
кА
Определяют отношение:
- источник бесконечной мощности
- источник конечной мощности
Если отношение больше 2, то определяется коэффициент γ. Определяется он по типовым кривым [1, рис 3.8(а)], в зависимости от системы возбуждения.
(7.16)
кА
кА
кА
кА
кА.