2 Расчет токов короткого замыкания

2.1 Расчет максимальных и минимальных токов трехфазного короткого замыкания

Токоведущие части и аппараты РУ тяговых подстанций должны надежно работать при нормальных эксплуатационных режимах, а также обладать термической и динамической стойкостью при возникновении КЗ. Поэтому при их выборе необходимо проверять соответствие установленных параметров нормальным длительным нагрузочным и кратковременным аварийным режимам. Одним из важных параметров, определяющим нормальный длительный нагрузочный режим, является максимальный рабочий ток.

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора или проверки параметров электрооборудования, проверка его на термическую и электродинамическую стойкость, а также установок релейной защиты и автоматики. Расчеты токов КЗ ведутся при введении определенных допущений, не вносящих существенные погрешности. К таким допущениям относятся:

– принимается, что ЭДС генераторов не изменяется (отсутствие качания генераторов) в течение всего процесса КЗ;

– не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и независящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

– пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

– не учитывается, кроме специальных случаев, емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на земле;

– считают, что трехфазная система является симметричной;

– влияние нагрузки на ток КЗ учитывают приближенно.

Для расчета трехфазного КЗ машинно-ориентированным методом с помощью программы TKZ.EXE необходимо:

1) на основе заданной схемы внешнего электроснабжения составить эквивалентную схему замещения, все элементы которой (генераторы, трансформаторы и автотрансформаторы, воздушные и кабельные линии передачи и др.) вводятся в схему замещения в соответствии с принятой для каждого из них индивидуальной схемой замещения согласно [2], нагрузки в схему не входят;

2) на основе метода относительных базовых единиц рассчитать базисное сопротивление каждого элемента схемы замещения;

3) преобразовать схему замещения, используя основные формулы преобразования электрических схем;

4) пронумеровав все узлы, ветви, расставив над ветвями и узлами соответственно значения сопротивлений и напряжений в относительных единицах, составить файл данных TKZ.DAT для расчета токов короткого замыкания с помощью программы TKZ.EXE.

Расчет ведем методом относительных базовых единиц в приближенном приведении.

Принимаем следующие базовые условия: U_б = 115 кВ, S_б = 1000 МВ·А.

Далее составляется файл данных *.dat, в котором в следующем порядке указываются: количество ветвей в схеме замещения, количество узлов, количество узлов в которых будет уточняться напряжение, матрица соединений, вектор сопротивлений, вектора номеров узлов, вектор напряжений, вектор номеров узлов, в которых будет уточняться напряжение, точность расчета и величина базисного тока.

Расчет токов короткого замыкания ведем при помощи программы TKZ. Для этого составляем расчетные файлы для четырех режимов работы электрической сети. По результатам расчета получаем значения искомых токов (приложения А–Д).

Расчетные файлы и результаты расчетов приведены в приложении. Значения токов КЗ на всех шинах приведены в таблице 3.

Сопротивление системы рассчитываем по выражению:

, (8)

где – номинальное сопротивление системы (по исходным данным), Ом;

– базовая мощность, МВ·А;

– базовое напряжение, кВ.

Сопротивления трансформаторов и автотрансформаторов вычисляем по формуле:

, (9)

где – напряжение короткого замыкания, %,

– номинальная мощность трансформатора или автотрансформатора, МВ·А.

Сопротивление генераторов определяем по формуле:

, (10)

где – сверхпереходное продольное сопротивление генератора;

– номинальная мощность генератора, МВ·А,

, (11)

где – номинальная активная мощность генератора, МВт;

– коэффициент мощности нагрузки.

Сопротивление линий определяем по формуле:

, (12)

где – удельное сопротивление одноцепной ЛЭП, Ом/км;

– длина линии, км.

Базовый ток определяем по формуле:

. (13)

На основании выше выведенных формул рассчитаем значения сопротивлений элементов схемы, относительных едениц:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Найдём значения базовых токов при различных значениях базовых напряжений:

кА,

кА,

кА,

кА.

Таблица 3 – Значения токов КЗ в различных точках тяговой подстанции

Место короткого замыкания	Шины 110 кВ	Шины 35 кВ	Шины 11 кВ	Шины 0,4 кВ
Сверхпереходный ток к.з., кА	10,4	4,1	9,2	10,3
Ударный ток к.з., кА	26,51	10,55	23,4	26,22