Расчет параметров короткого замыкания

 

Расчет параметров короткого замыкания необходим ля дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по режиму короткого замыкания термическую и электродинамическую стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты.

 

4.1Расчетная схема

Расчетная схема – это упрощенная схема внешнего электроснабжения, на которой указывается только те элементы и их параметры, которые влияют на режим короткого замыкания проектируемой подстанции и потому должны быть учтены при выполнении расчетов (рисунок 4.1).

Схема 4.1- Расчетная схема для определения параметров короткого замыкания.

 

4.2  Базисные условия

Система величин, которая положена в основу расчётов параметров цепи короткого замыкания, называется базисной. В базисную систему величин входят базисная мощность S_б, базисное напряжение U_б, базисные токи I_б.

За базисную мощность обычно для упрощения расчетов принимают

Для каждой ступени напряжения схемы внешнего электроснабжения в качестве базисного напряжения для расчета сопротивлений принимают среднее напряжение

Для ступеней напряжения, где указаны точки короткого замыкания рассчитывается базисный ток по формуле, кА:

 

4.3 Эквивалентная электрическая схема замещения

    Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, но в которой все трансформаторные связи заменены электрическими, то есть все элементы расчетной схемы заменяют соответствующими сопротивлениями. Каждое сопротивление обозначают дробью, в числителе которой ставят номер, соответствующий нумерации на расчетной схеме, а в знаменателе– рассчитанное его значение (рисунок 4.2).

 

Схема 4.2 -Эквивалентная схема замещения для определения параметров короткого замыкания в максимальном режиме

 

4.4 Расчет относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания

Сопротивления отдельных элементов в относительных единицах, приведенных к единым базисным условиям, рассчитываются по формулам:

Генераторы:

Трансформаторы:

 

Линии электропередачи:

Для того чтобы определить сопротивление каждой обмотки трехобмоточного трансформатора, необходимо вначале определить их напряжение короткого замыкания, %

 

Сопротивление обмоток трехобмоточного трансформатора определяется по формуле:

 

 

4.5 Преобразование схемы замещения

После того как схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она преобразуется к наиболее простому виду.

Рисунок 4.3 - Схема преобразования до первой точки короткого замыкания

 

Рисунок 4.4 - Схема преобразования до первой точки короткого замыкания

  

  

  

  

Рисунок 4.5- Схема преобразования до первой точки короткого замыкания

 

 

Рисунок 4.6- Схема преобразования до первой точки короткого замыкания

 

Рисунок 4.7 - Схема преобразования до второй точки короткого замыкания

Рисунок 4.8 - Схема преобразования до второй точки короткого замыкания

Рисунок 4.9 - Схема преобразования до второй точки короткого замыкания

 

Рисунок 4.11 - Схема преобразования до третьей точки короткого замыкания

Рисунок 4.12 - Схема преобразования до третьей точки короткого замыкания

Рисунок 4.13 - Схема преобразования до третьей точки короткого замыкания

 

 

 

4.6 Расчет параметров цепи короткого замыкания

Действующее значение тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.8)

где базисный ток для той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания, кА;

 результирующее сопротивление до расчетной точки короткого замыкания;

Мощность трехфазного короткого замыкания определяется по формуле:

где  – базисная мощность.

Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле:

(4.10)

.

 

Тепловой импульс тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.11)

где T_А – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;

t_откл – полное время отключения тока короткого замыкания:

(4.12)

где t_рз – время выдержки срабатывания релейной защиты;

t_ср – собственное время срабатывания защиты;

t_св – собственное время отключения выключателя с приводом.

;

 

4.8 Расчет токов короткого замыкания на низкой стороне  трансформатора собственных нужд

Максимальный рабочий ток вторичной обмотки трансформатора, А:

(4.15)

где  номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

номинальное напряжение вторичной обмотки понижающего трансформатора кВА;

 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4.

 

Активное и индуктивное сопротивления кабеля определяется по формуле:

(4.16)

(4.17)

где  длина кабеля от ТСН до автоматического выключателя, м;

и  индуктивное и активное сопротивления кабеля,Ом/км

Допустимый суммарный ток кабелей определяется по формуле:

(4.18)

где  количество параллельно включенных кабелей

 длительно допустимый ток одного выбранного кабеля, А

коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения кабеля.

Суммарное активное и индуктивное сопротивленияопределяются по формулам:

(4.19)

(4.20)

Полное сопротивление до точки короткого замыканияопределяется по формуле:

(4.21)

где  сумма активных сопротивлений всех элементов цепи КЗ

 сумма индуктивных сопротивлений всех элементов цепи КЗ.

Периодическая составляющая тока КЗ в первый период трехфазного короткого замыкания определяется по формуле:

где  линейное напряжение ступени КЗ, В;

 полное сопротивление до точки КЗ, мОм;

1,05  коэффициент, учитывающий возможность допустимого повышения напряжения на 5 %.

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

(4.23)

где ударный коэффициент

Действующее значение полного тока КЗ в первый период процесса КЗ определяется по формуле:

(4.24)

Ток однофазного КЗ на шинах 0,4 кВ определяется по формуле:

 где  фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора,В

;  полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм.

а)

б)

xТСН

xк

Xт.т

xк.а

rТСН

rк

rа

rк.а

rт.

10 кВ

сборные шины U1

шинный разъединитель

выключатель

ТСН кабель

контакт и катушка автоматического выключателя

трансформатор тока

рубильник

сборные шины U2

К

0,4 кВ

rр

 

                          

Рисунок4.8-Расчетная схема (а) и схема замещения (б) для расчета тока короткого замыкания на шинах собственных нужд