7. Расчет токов короткого замыкания
Для выбора электрооборудования необходимо знать токи КЗ. При расчете учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе.
Короткими замыканиями(КЗ) называют замыкания между фазами, замыкание фаз на землю (нулевой провод) в сетях с глухо- и эффективно-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах.
Наиболее объемного расчета токов КЗ требует выбор выключателей. Для этого следует рассчитать периодической составляющей тока КЗ для начального момента времени Iпо и к моменту начала расхождения контактов выключателя Iп апериодическую составляющую iа , ударный ток iy.
Расчетные условия для выбора аппаратов включают в себя:
- расчетную схему электроустановки;
- расчетные режимы работы - нормальный ( полный), ремонтный ( часть элементов отключена), аварийный ( КЗ) и послеаварийный;
- расчеты точки КЗ;
- расчетное время протекания тока КЗ;
- расчетный вид КЗ.
Расчетный вид КЗ определяется в зависимости от назначения расчета: проверку на электродинамическую стойкость производят по 3-фазному КЗ, на термическую стойкость - по 3-фазному или 2-фазному, на отключающую способность выключателей - по 3-фазному КЗ, а для сетей 110 кВ и выше - доплнительно по 1-фазному.
7.1 Составление принципиальной (расчетной) схемы электрических соединений
Расчетнаясхема - это однолинейная электрическая схема электроустановки, в
которой включены все источники питания и все возможные связи между ними, влияющие на токи КЗ .
На расчетной схеме в коммутационных узлах всех напряжений указывают
точки КЗ. Расчетную точку выбирают таким образом, чтобы через проверяемое оборудование протекал наибольший возможный ток КЗ. Также указываются номинальные параметры (напряжения, мощности, сопротивления) генераторов, трансформаторов, линий электропередач, т.е. элементов, сопротивления которых учитываются при расчетах токов КЗ. Кроме того, указываются схемы соединения (группы) трансформаторов, заземление нейтралей для составления схемы замещения нулевой последовательности.
7.2 Составление схемы замещения и расчет параметров схемы в
относительных базисных единицах.
В схеме замещения элементы заменяются эквивалентными сопротивлениями, генераторы заменяются эквивалентными источниками ЭДС и индуктивными сопро- тивлениями. Магнитные связи в трансформаторах заменены электрическими.
Рисунок 4 – Схема замещения для расчетов токов короткого замыкания
Согласно указаниям [1, стр. 18] параметры схемы замещения выражаются в относительных базисных единицах. Для этого напряжения на шинах принимают равными среднему напряжению, для данной схемы это 230 кВ и 515 кВ. Зададимся базисной мощностью:
, 
Определим величины базисных токов:
Определим параметры схемы замещения.
Генератор:
Трансформаторы блока на РУ СН 220 кВ:
Трансформаторы блока на РУ ВН 500 кВ:
Автотрансформатор:
Линии связи с системой:
Сопротивление системы:
7.3 Расчет тока трехфазного КЗ
Необходимо исходную схему замещения преобразовать к виду многолучевой звезды. Для этого нужно складывать соответствующие ветви параллельно и/или последовательно, а также выполняя преобразования треугольник-звезда.
7.3.1 Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-1
В точке К-1 исходная схема замещения преобразуется к виду трехлучевой звезды, путем последовательного и параллельного сложения соответствующих ветвей схемы.
Рисунок 5 – Упрощенная и итоговая схемы замещения для расчета трехфазного КЗ в точке К-1
Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:
От генераторов Г1-Г6:
От генератора Г7:
От системы:
Суммарный ток в точке К-1:
Определим ударные токи КЗ.
Для этого необходимо определить ударный коэффициент kу и Та, согласно [1, стр.19, табл.3]. Для системы связанной со сборными шинами где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением 500 кВ kу.с= 1,85 и Та.с=0,06 с. Для блоков, состоящих из повышающего трансформатора и ТГ, при мощности генератора 320 МВт kу.Г1-Г7 = 1,97 и Та.Г1-Г7 = 0,32 с. Тогда ударные токи по ветвям:
Суммарный ударный ток в точке К-1:
Предварительно примем к установке элегазовый выключатель типа ELF SP7-2-550-63/4000 [4, стр. 48], у которого собственное время отключения выключателя tсо = 0,04с.
Расчетное время, для которого требуется определить токи КЗ:
Относительное значение тока для ветви генератора, приведенные к ступени 515 кВ, той ступени, где рассматривается КЗ:
Найдем отношение, при помощи которого определим кратность искомого тока для времени t = τ и определим периодическое значение тока:
Для системы:
Все генераторы, находящиеся за двумя трансформациями, можно считать удаленными от точки КЗ, их следует объединить с системой и считать напряжение неизменным по амплитуде.
Следовательно, 
Апериодическая составляющая ТКЗ в расчетный момент времени:
Суммарные периодические и апериодические токи в точке К-1:
7.3.2 Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-2
Для простоты дальнейших расчетов можно использовать посчитанные ранее значения сопротивлений. А так же до определенного момента эквивалентированную схему замещения.
Рисунок 7 – Схемы замещения для расчетов ТКЗ в точке К-2
Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:
От генераторов Г1-Г4:
От системы:
Суммарный ток в точке К-2:
Определим ударные токи КЗ.
Согласно [1, стр.19, табл.3] для блоков, состоящих из повышающего трансформатора и ТГ, при мощности генератора 320 МВт kу.Г1-Г4 = 1,97 и Та.Г1-Г4 = 0,32; kу.с = 1,717 и Та.с = 0,03 с.
Тогда ударные токи по ветвям:
Суммарный ударный ток в точке К-2:
Предварительно примем к установке элегазовый выключатель типа TLF SP7-2-245-63/4000 [4, стр. 48], у которого собственное время отключения выключателя tсо = 0,04с.
Расчетное время, для которого требуется определить токи КЗ:
Относительное значение тока для ветви генератора, приведенные к ступени 230 кВ, той ступени, где рассматривается КЗ:
Найдем отношение, при помощи которого определим кратность искомого тока для времени t=τ и определим периодическое значение тока:
Для системы:
Апериодическая составляющая ТКЗ в расчетный момент времени:
Суммарные периодические и апериодические токи в точке К-2:
7.3.3 Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-3
Рисунок 9 – Промежуточная и итоговая схемы замещения для расчета ТКЗ в точке К-3
Находим сверхпереходные составляющие тока КЗ по ветвям:
От генератора Г1:
От системы:
Суммарный ток в точке К-3:
Согласно [1, стр.19, табл.3] для ТГ, при мощности генератора 320 МВт kу.Г1 = 1,976 и
Та.Г1 = 0,442; kу.с = 1,608 и Та.с = 0,02 с.
Тогда ударные токи по ветвям:
Суммарный ударный ток в точке К-3:
Предварительно примем к установке элегазовый выключатель НЕС3-8/24-190/28000 [4, стр. 47], у которого собственное время отключения выключателя tсо = 0,04 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.