3. Расчет токов короткого замыкания

Для выбора электрических аппаратов и проводников выполнен расчет токов короткого замыкания (КЗ) на ЭВМ с использованием специализированной программы для расчета токов короткого замыкания (ТКЗ) GUFAULTS.

Расчет ТКЗ проводится для точек, указанных на расчетной схеме (рис. 2.22) для времен t = 0 и t = τ, а интеграла Джоуля (В_к) для t = t_откл.

Рис. 2.22. Схема для расчета токов КЗ

Расчетное время отключения определяется по формуле

τ = 0,01+ t_{с.в.откл}, (2.7)

где t_{с.в.откл} – собственное время отключения выключателя, с.

Время отключения короткого замыкания равно

t_откл = t_в.откл + t_рз.осн, (2.8)

где t_рз.осн = 0,1 с – время срабатывания основной релейной защиты; t_в.откл – полное время отключения выключателя, с.

Значения времени определяются из /5/ для предварительно намеченных типов выключателей и сведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Типы выключателей, намеченные к установке

Место установки (назначение) выключателя	Тип выключателя	tс.в.откл, с	tв.откл, с	τ, с	tоткл, с
ОРУ 500 кВ	ВГУ-500Б-40/3150У1	0,025	0,05	0,035	0,15
ОРУ 220 кВ	ВГУ-220Б-40/2000У1	0,027	0,055	0,037	0,155
Цепь генератора 20 кВ	ВВГ-20-160/12500У3	0,12	0,14	0,13	0,24
в КРУ 6 В	ВМПЭ-10-1600-31,5У3	0,07	0,095	0,08	0,195

Необходимые для расчета параметры трансформаторов и автотрансформаторов приведены в табл. 2.1. Параметры генераторов в соответствии с /5/ приняты следующие: номинальная мощность Р_ном = 320 МВт; номинальный коэффициент мощности соs_ном = 0,85; номинальное напряжение U_ном = 20 кВ; коэффициент предварительной загрузки Р_о/Р_ном=1; сверхпереходное индуктивное сопротивление статора ; индуктивное сопротивление обратной последовательности ; постоянная времени затухания апериодической составляющей тока при трехфазном КЗ на выводах генератора Т_а = 0,388 с. Параметры линии 500 кВ длиной 450 км в соответствии с /5/ – х_у = 0,306 Ом/км, r_у=0,025 Ом/км. Параметры системы в соответствии с заданием – S_ном = 7000 МВА, . Параметры эквивалентного двигателя в соответствии с /6/ и расчетом, приведенным в 3.2, приняты следующие: Р_ном = 8000 кВт; I_п = 5,6; соs_ном = 0,85; η = 0,94; Т^/_д = 0,07 с; Т_ад = 0,04 с.

Результаты расчета ТКЗ сведены в табл. 2.8 (выбраны наиболее тяжелые режимы).

Таблица 2.8

Результаты расчета ткз

Расчетная точка		, с	tоткл, с	Iп0, кА	iуд, кА	ia, кА	iк, кА	Bк, кА2∙с
К-1	от G	0,13	0,24	69,16	192,59	65,00	162,81	2296,0
	от системы			57,69	156,8	24,15	105,73	1215,8
К-2	от G			69,16	192,59	65,00	162,81	2296,0
	от системы			63,27	174,84	47,88	137,36	1921,7
К-3	от G			69,16	192,59	65,00	162,81	2296,0
	от системы			66,36	181,28	34,36	128,20	1743,9
К-4	сумма	0,035	0,15	7,51	20,06	7,03	17,65	13,2
К-5	сумма	0,037	0,155	17,42	47,51	16,72	43,35	87,9
К-6	сумма	0,08	0,195	13,70	36,04	6,72	26,10	46,2
К-7	сумма			14,23	37,44	7,01	27,14	49,9
К-8	сумма			13,82	36,34	6,75	26,3	47,0
К-9	сумма			17,69	46,87	9,69	34,71	79,4

Примечание. В табл. 2.8 и далее приняты следующие обозначения: I_п0 – начальное значение периодической составляющей ТКЗ, кА; i_уд – ударный ток, кА; I_п – значение периодической составляющей ТКЗ в момент времени t = τ, кА, причем I_п = I_п0 (периодическая составляющая ТКЗ считается незатухающей); i_a – значение апериодической составляющей ТКЗ в момент времени t = τ, кА; i_к – значение полного тока КЗ в момент времени t = τ, кА; В_к – интеграл Джоуля в момент времени t = t_откл , кА²∙с.

3. Выбор электрооборудования

1. Выбор выключателей и разъединителей

В соответствии с установленными нормами выбор выключателей производится по следующим условиям:

1) по номинальному напряжению , (2.9)

где U_ном – номинальное напряжение выключателя, кВ; U_{сети,ном} – номинальное напряжение сети, где устанавливается выключатель, кВ;

2) по продолжительному току , (2.10)

где I_ном – номинальный ток выключателя, кА; I_{прод расч} – наибольший рабочий ток утяжеленного режима, кА.

Выбранные по этим условиям выключатели необходимо проверить:

1) на отключающую способность

(2.11)

и , (2.12)

где I_{откл.ном} – номинальный ток отключения выключателя, кА; i_а.норм – нормированное значение апериодической составляющей тока отключения, кА; _норм – нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения, %.

Если условие (2.11) выполняется, а (2.12) не выполняется, то допускается выполнение условия

, (2.13)

2) на электродинамическую и , (2.14)

где i_дин – мгновенное значение полного тока электродинамической стойкости, кА; I_дин – действующее значение полного тока электродинамической стойкости, кА.

3) выключатели, предназначенные для работы в режиме повторного включения, проверяются на включающую способность

и , (2.15)

где I_вкл – действующее значение номинального тока включения, кА; i_вкл – мгновенное значение номинального тока включения, кА.

4) на термическую стойкость

при (2.16)

или при , (2.17)

где I_т – номинальный ток термической стойкости выключателя, кА; t_т – предельно допустимое время его действия, с.

Разъединители выбираются по номинальному напряжению - условие (2.9), по продолжительному току - условие (2.10), и затем проверяются на электродинамическую стойкость - условие (2.14), на термическую стойкость - условие (2.16) или (2.17).

В табл. 2.9 отражены результаты выбора выключателей и разъединителей, проверка которых по перечисленным выше условиям (2.10) - (2.18) приведена в П4.

Таблица 2.9