Электроснабжение Сокольского деревообрабатывающего комбината

6.РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО  ЗАМЫКАНИЯ

 

Основной причиной нарушения  нормального режима работы системы  электроснабжения является возникновение  короткого замыкания (КЗ) в сети или  в элементах электрооборудования  вследствии повреждения изоляции или  неправильного действия обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из стоя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства релейной защиты и автоматики.

Введем ряд допущений, упрощающих расчет и не вносящих существенных погрешностей:

1. Линейность всех элементов схемы;
2. Приближенный учет нагрузок;
3. Пренебрежение активными сопротивлениями элементов схемы при условии, что

                                                        r_å < х_å/3,                                             (7.1)

 

где r_å, х_å - суммарные активные и реактивные сопротивления

                элементов системы электроснабжения до точки КЗ.

 

4. Симметричность всех элементов, за исключением мест КЗ;
5. Пренебрежение токами намагничивания трансформаторов.

Погрешность расчетов при  данных допущений не превышает 2-5%.

Расчет токов КЗ упрощается при использовании схемы замещения. В ней все величины берутся при одних и тех же условиях.

Исходная схема для  расчетов токов КЗ представлена на рис.6.1.

Схема замещения представлена на рис.6.2.

1).Проверку режимов  электрооборудования обычно выполняют  для режима трехфазного КЗ. Начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного КЗ определяется по формуле:

 

                                                  I⁽³⁾_max = U_ср/Ö3(Ö r²_1S + x²_1S),                             (7.2)

 

          где U_ср, –среднее номинальное напряжение сети, в которой рассматрива-

               ется  КЗ, В;

                r_1S , x_1S -суммарные активные и реактивные сопротивления прямой

                последовательности, мОм.

 

Ток двухфазного короткого замыкания  определяется по формуле:

 

                                                   I⁽²⁾_к=Ö3/2 I⁽³⁾_к,                                                     (7.3)

 

Ударный ток определяется из выражения:

 

                                             i_уд = Ö2 к_уд∙I⁽³⁾_max                                                      (7.4)

 

          где к_уд – ударный коэффициент, который определяется по формуле:

 

                                                к_уд=1 + е^-0,01/Та                                                      (7.5)

 

                                              Т_а=x_1S / w х r_1S ,                                                       (7.6)

          где w - угловая частота, с^-1 (w = 314 с^-1).

 

2).Определим параметры  схемы замещения.

Расчет токов КЗ будем  производить в относительных  единицах.

Принимаем базисную мощность системы S_d=100 МВА.

- Базисные напряжения на стороне ВН: U_d1=115 кВ;

На стороне НН: U_d2=11 кВ.

Базисные токи:

• на стороне ВН: I_d1 = S_d / ∙U_d1 = 100/ ∙115 = 0,5 кА;
• на стороне НН: I_d2 = S_d / ∙U_d2 = 100/ ∙11 = 5,25 кА;

 

- Сопротивление системы:

 

х_с = I_d1 / I⁽³⁾_к= 0,5/6,8=0,074

 

- Параметры линии 110 кВ (ВЛ-110 от ПС – Сокол до ГПП длиной 26 км):

Активное и индуктивное  сопротивление определяем согласно формулам (6.7) – (6.8) следующим образом:

 

                                                r_Л=r₀∙l∙S_d/U_d1²,                                                       (7.7)

 

                                                х_Л=х₀∙l∙S_d/U_d1²,                                                      (7.8)

 

r_Л1 = 0,199∙26∙100/115² = 0,039

х_Л1 = 0,42∙26∙100/115² = 0,083

 

• Параметры трансформатора ТДН-16000/110/10:

 

                                           х_т=                                                            (7.9)

 

          где U_ном – номинальное напряжение, кВ;

                 S_ном,т - номинальная полная мощность трансформатора, кВА.

                U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, % [8];

                                х_т=

 

- Параметры линии 10 кВ:

r_Л2 = 0,129∙1,35∙100/11² = 0,14

х_Л2 = 0,075∙1,35∙100/11² = 0,084,

         где r_о = 0,129 ом/км, х_о = 0,075 Ом/км – удельное активное и индуктивное    

               сопротивления кабельной линии ААБл 3х240 (см. п. 12, табл. 12.2).

 

Для примера определим  токи КЗ в точке К1:

         r_S1 = r_Л1 = 0,039

         х_S1 = х_с + х_л1 = 0,074 + 0,083 = 0,157

         z_S1 = Ö r_S1² + х_S1² = Ö 0,039² + 0,157² = 0,162

         I⁽³⁾_к1 = I_d1 / z₁ = 0,5 / 0,162 = 3,091 кА

         I⁽²⁾_к1 = Ö3/2∙3,091 = 2,68 кА

         Т_а = 0,157 / 314∙0,039 = 0,013 с

         к_уд =1 + е^-0,01/0,013 = 1,46

         i_уд = Ö2∙1,46∙3,091 = 6,38 кА

Расчет токов КЗ для остальных точек ведется аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Расчет токов КЗ

Точка КЗ	rS Ом	хS Ом	I(3)к, кА	I(2)к, кА	куд	iуд,кА
К1	0,039	0,157	3,091	2,68	1,46	6,38
К2	0,039	0,817	6,42	5,56	1,46	13,26
К3	0,179	0,901	5,73	4,95	1,54	4,34