Расчет токов трехфазного короткого замыкания (составление расчетной и схемы замещения)

Расчёты токов КЗ необходимы:

• -для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;
• -выборка и проверки электрических аппаратов и проводников;
• -проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;
• -определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи;
• -проектирования заземляющих устройств;
• -анализа аварий в электроустановках и электрических системах;
• -оценки допустимости и разработки методики проведения различных испытаний в электрических системах;
• -анализа устойчивости работы энергосистем.

При расчёте токов КЗ принимают ряд допущений, допускается не учитывать:

• -ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
• -насыщение магнитных систем электрических машин;
• -поперечную ёмкость воздушных линий эл. передач;
• -при расчёте периодической составляющей токов КЗ — активное сопротивление элементов, в частности воздушных и кабельных линий.

Расчёт токов трёхфазного КЗ выполняется в следующем порядке:

• 1. Составляется расчётная схема рассматриваемой электроустановки, намечаются расчётные точки КЗ.
• 2. На основании расчётной схемы составляется эквивалентная схема замещения, все сопротивления на ней нумеруются.
• 3. Определяются величины сопротивлений всех элементов схемы замещения в относительных или именованных единицах и указываются на схеме замещения; обозначаются расчётные точки КЗ.
• 4. Путём постепенного преобразования относительно расчётной точки КЗ приводят схему замещения к наиболее простому виду, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующая определёнными значениями эквивалентной ЭДС Е_экв и ударного коэффициента k_уд, были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением.
• 5. Определяют по закону Ома начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ I_n0, а затем ударный ток i_уд, периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени t (I_пt, i_at)

Расчетная схема для расчетов токов КЗ Под расчётной схемой электрической установки понимают упрощённую однолинейную схему установки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ.

Технические характеристики СистемаS_ном=3750 МВ•А Х_{*ном с}=2.1.

ЛинииL_w1=195 км, L_w2=125 км, L_w3=90 км, L_w4=60 км, L_w5=25 км, L_w6=35 км, Х_уд=0.4 Ом/км АвтотрансформаторыТ1, Т2 АТДЦТН-160.

U_к ВН-СН=10.5% S_Н.т=160 МВ•А.

U_к ВН-НН=38%.

U_к СН-НН=25%.

Силовые трансформаторыТ3, Т4 ТДТН-16/110/35/6,.

U_к ВН-СН=10.5% S_Н.т=16 МВ•А.

U_к ВН-НН=17.5%.

U_к СН-НН=6.5%.

Эквивалентная схема замещения В соответствии с расчётной схемой электрической установки составляется эквивалентная электрическая схема замещения прямой последовательности.

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчётной схеме, но в которой все магнитные связи заменены электрическими.

Определяем сопротивление элементов схемы замещения.

Энергосистема:

Ом (в именованных ед.).

О.Е (в относительных ед.).

гдесопротивление системы в относительных ед.;

— базовое напряжение, кВ.

— мощность системы, МВ•А.

— базовая мощность, В•А Линии:

2) Ом.

О.Е.

3) Ом.

О.Е.

4) Ом.

О.Е.

5).

О.Е.

6).

О.Е.

7).

О.Е.

Гдеиндуктивное сопротивление линии.

— среднее напряжение.

— длина линии Автотрансформаторы Т1, Т2.

8) Ом.

О.Е.

9).

О.Е.

10) Ом.

О.Е.

Гдеотносительное сопротивление трансформатора.

— номинальная мощность трансформатора Трансформаторы Т3, Т4.

11)Ом.

О.Е.

12) Ом.

О.Е.

13)Ом.

О.Е.

Преобразуем эквивалентную схему до простейшего вида.

14) = +3.1 =9.5 Ом.

= 0.4 + 0.2 = 0.6 О.Е.

15).

16) = =+ = +0 =7.8 Ом.

= =+=0.6 + 0 = 0.6 О.Е.

17) = ==3.9 Ом.

= = =0.3 О.Е.

18).

19).

Эквивалентное сопротивление относительно точки К — 1.

Ом.

О.Е.

Эквивалентное сопротивление относительно точки К — 2.

Ом.

О.Е.

Эквивалентное сопротивление относительно точки К — 3.

Ом.

О.Е.

Определяем токи КЗ в точке К-1.

Начальное значение апереодической составляющей тока кз.

кА.

Где: начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

— базовый ток.

— сверхпроводная ЭДС.

— результирующее сопротивление Рассчитываем ударный ток в точке К-1:

кА.

ударный ток КЗ в цепи выключателя;

— ударный кэффициент.

Определяем токи КЗ в точке К-2:

кА.

Рассчитываем ударный ток в точке К-2:

кА Определяем токи КЗ в точке К-3:

кА.

Рассчитываем ударный ток в точке К-3:

кА Определяем периодическую составляющую тока КЗ для любого момента времени:

На стороне 110 кВ.

кА.

кА На стороне 35 кВ.

кА.

кА На стороне 6 кВ.

кА.

кА Если полученное отношение, то принемаем?>1>