Модуль 3. Расчет внутризаводской сети напряжением 6-10 кВ

Практическое задание - 21,22

Тема 3. «Расчет токов короткого замыкания в сети выше 1000 В»

Вопросы:

1. Для компрессорной подстанции рассчитать токи к.з.

2. Рассчитать токи короткого замыкания на шинах ПС.

Пример 4.1. Для компрессорной подстанции, схема которой приведена на рис. 4.1, рассчитать токи к.з. в точках Kl, K2, КЗ. Данные элементов схемы следующие. Силовой трансформатор Т:

S_T = 1000 кВ•А; и_к% = 5,5%; Р_К = 15 кВт.

Асинхронные двигатели Д_1, Д₂, Д₃:

Р_НОМ. д = 200 кВт; К_П,д = 94%; U_HOM = 380 В; cos = 0,91.

Все двигатели работают одновременно.

Кабель к осветительному щитку СБГ 3 × 25; = 200 м.

Автомат А3134; I_ном = 600 А.

Трансформаторы тока ТТ типа ТК.Ф-3 600/5 А (установлены в двух фазах).

Рубильники: Р1 — на 600 А; Р2— на 400 А.

- Шины Ш1 - алюминиевые сечением 10 × 80 мм³, = 8м; расстояние между фазами; а = 240 мм;

- Шины Ш 2 (участки сборных шин между ответвлениями) — алюминиевые сечением 10 × 80 мм²; =1 м, a = 240 мм;

- Шины Ш З — алюминиевые сечением 4 × 40 мм², = 2,5 м, а = 240 мм; на всех участках шины расположены в одной плоскости.

Решение:

Короткое замыкание в точке К1.

Активное сопротивление трансформатора определяется по формуле:

Индуктивное сопротивление трансформатора по формуле:

Сопротивления трансформатора по формуле:

Рисунок 5.1 - Расчетная схема и схема замещения.

Сопротивления шин Ш1 по табл. П1-7 в [1], при а_ср = 1,26; а = 1,26 x 240 = 300 мм:

r_{ш 1} = = = 8 • 0,044 = 0,352 мОм;

Х_Ш1 = = 8 • 0,170 = 1,36 мОм.

Переходное сопротивление контактов рубильника Р1 по табл. П1-8 [1] r_р1 = 0,15 мОм.

Схема замещения для точки К1 состоит из ряда последовательно включенных сопротивлений, суммарное сопротивление цепи К.З. составляет:

r = r_T + r_Ш1 + r_P1 = 2,4 + 0,352 + 0,15 = 2,90 мОм;

x = х_т + х_Ш1 = 8,44 + 1,36 = 9,80 мОм;

z = .

Ток короткого замыкания

Если не учитывать сопротивления шин и контактов рубильника на стороне низшего напряжения, т.е. учесть сопротивление только трансформатора, то ток короткого замыкания будет, очевидно, наибольшим:

т.е. больше на 15%. Таким образом, в данном случае влияние на значение тока К.З. сопротивления шин и рубильника велико.

Определим ударный ток К.З. от системы.

По кривой на рис. П 1-9 при , тогда:

Определим ударный ток К.З. с учетом электродвигателей. Сопротивления элементов цепи от двигателей до точки К1 не учитываются. Номинальный ток двигателей:

По формуле вычисляем:

i _y = 45,4 + 6,5 • 1,06 = 52,3 кА,

т. е. с учетом двигателей ударный ток К.З. больше на 15%.

Короткое замыкание в точке К2.

Ток К.З. в этой точке определяем для проверки трансформаторов тока ТТ на электродинамическую и термическую стойкость при К.З.

Сопротивления шин Ш2 по табл. П 1-7 [1] при а_ср = 300 мм:

r _Ш2=1• 0,044 = 0,044 мОм;

X _Ш2 = 1• 0,170 = 0,170 мОм.

Сопротивления шин ШЗ по табл. П1-7 [1] при а_ср = 300 мм:

r _Ш3 = 2,5 • 0,222 = 0,555 мОм;

X _Ш3 = 2,5 • 0,214 = 0,535 мОм.

По табл. П 1-6 [1] находим индуктивные сопротивления катушек автомата А:

- r_А= 0,12 мОм;

- Х_А= 0,094 мОм;

- переходное сопротивление его контактов r _{K. A} = 0, 25 мОм.

Суммарные сопротивления цепи К.З. составят:

r = r_T + r_Ш1 + r_P1+ 2 r _Ш + r _{Ш 3} + r _А+ r _К.А=

= 2,4 + 0,352 + 0,15 + 2 • 0,044 + 0,555 + 0,12 + 0,25 = 3,91 мОм;

x = х _С + х _т + х_Ш1+ 2 х _Ш + х _Ш + х _А =

= 0,457 + 8, 44 + 1,36 + 2 • 0,170 + 0,535 + 0,094 = 11,23 мОм.

Ток К.З.,

По кривой рис. П 1-9 [1] при

При определении ударного тока, проходящего через трансформатор тока, учитываем сопротивление двигателей Д₁ и Д₃ (сопротивления цепи от двигателей до места К.З. не учитываем):

Действующее значение полного тока К.З. за первый период по формуле:

Короткое замыкание в точке КЗ.

Сопротивление кабеля по табл. П1-3 [1]:

r _каб = = = 200 • 1,33 = 266 мОм;

Х _каб = = 200 • 0,07 = 14 мОм.

Переходное сопротивление контактов рубильника Р2 по табл. П 1-8 [1] r_P2 = 0,2 мОм. Вычисляем:

r = r_T + r_Ш1 + r_P1+ r _Ш + r _{Ш 3} + r _р2 + r _Каб=

= 2,4 + 0,352 + 0,15 + 0,044 + 0,555 + 0,2 + 266 = 269,7 мОм;

x = х _С + х _т + х _Ш1+ х _Ш + х _{Ш 3}+ х _Каб =

= 0,457 + 8,44 + 1,36 + 0,17 + 0,535 + 14 = 24,96 мОм;

При по кривой на рис. П1-9 в [1] находим:

k _y = 1,03, следовательно, _у = 1,03 • 1,41 • 0,85 = 1,23 кА;

I _у = = 0,86 кА.

Ток К.З. от двигателя не учитывается в следствие большой удаленности их от места К.З. Если в данном случае учесть только сопротивление трансформатора и кабеля, то получим:

Как видно, в этом случае можно не учитывать остальных сопротивлений

Расчет токов короткого замыкания КЗ производится для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шины, изоляторов, кабелей и т.д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, проектирования и наладки релейной защиты, выбора средств и схем грозозащиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств.

Пример. Рассчитать токи короткого замыкания на шинах ПС 110/35/10 кВ.

На рисунке 7.1 а) приведена расчетная схема двухтрансформаторной подстанции 110/35/10 кВ запитанная по ВЛ-110 кВ от ПС 220/110/10 кВ. Режим работы трансформаторов ПС – раздельный.

На основании расчетной схемы составляем эквивалентную схему замещения, в которую все элементы электроустановки, влияющие на величину токов КЗ, должны войти в виде своих сопротивлений.

При составлении эквивалентной схемы замещения для электроустановок напряжением выше 1000 В учитываются индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий. Активные сопротивления учитываются только для воздушных линий с проводами малых сечений.

На схеме наносим точки К₁, К₂, К_3, трехфазного короткого замыкания и определяем их токи и мощности. Известно, что электрическая сеть присоединена к системе неограниченно большой мощности. Все параметры, необходимые для расчета указаны на схеме.

Расчет производим методом относительных едениц. Схема замещения приведена на рисунке 7.2.)

Принимаем величину базисной мощности S_б=100МВА. Номеруем все элементы схемы, сопротивления которых учитываются при расчетах.

Определяем сопротивления элементов эквивалентной схемы замещения. По данным Энергосистемы сопротивлении системы Хс = 0,02 о.е.

Находим реактивные сопротивления воздушных линий:

Находим активные сопротивления воздушных линий:

ВЛ-110 кВ на участке А-В, провод АС-150, протяженность 60 км.

Сопротивления rо = 0,2 Ом /км:

Находим сопротивления трансформатора: Для определения индуктивного сопротивления трансформаторов необходимо определить напряжения короткого замыкания для каждой обмотки:

.

Расчет токов короткого замыкания КЗ для точки К₁.

Полное результирующее сопротивление:

Определяем периодическую составляющую тока КЗ. Так как мощность системы неограниченно велико (S_c= ), то ,

где: I_nt³ - действующее значение периодической слагающей t_сек ;

I - установившийся ток КЗ

I^// - действующее значение периодической слагающей тока КЗ за первый

период(сверхпереходной ток)

Тогда:

КЗ в точке К₁ соответствует КЗ на шинах 110 кВ подстанции 110/35/10кВ.

Поэтому ударный трехфазный ток равен выражению:

где: - ударный коэффициент.

Значение ударного коэффициента определяется по формуле:

где: - постоянная времени апериодической составляющей, или берется по таблице 3.1 [6] в зависимости от или отношения .

При двухфазном КЗ:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: