Расчет токов короткого замыкания в точках К-1 (РУ 220 кВ), К-4 (РУ 110 кВ), К-2 (на стороне ВН ТСН1), Точка К-3 (на стороне НН ТСН1)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Расчет токов короткого замыкания

Точка К-1 (РУ 220 кВ):

х1= х2 = х3 = х_бт1,2,3 + х_г1,г2,г3 = 1.2 + 0.55 = 1.75

х_экв1 = х1 // х2 //х3 = 0.58             

х_экв2 = х_{вл 220 кВ} + х_с  = 0.57 + 0.3 = 0.87

х4 = х5 = х_бт4,5 + х_г4,г5 = 1.2 + 0.525 = 1.725

х_экв3 = х4 // х5 = 0.863                                             Рис.П.2.1. Схема замещения(т.К-1) 

Е_экв1 = Е_экв2 = Е_г1 // Е_г2 //Е_г3 = 1.128

I_к-1 = Е_с / х_экв2 + Е_экв2 / (х_вАТС + х_экв3) + Е_экв1 / х_экв1

I_к-1 = 1 / 0.872 + 1.128 / (0.863 + 1.12) + 1.128 / 0.58 = 3.661

I_к-1(кА) = I_к-1* I_{б I} = 3.661*2.51 = 9.189 кА

Точка К-4 (РУ 110 кВ):

Е_экв3 = (Е_с *х_экв1 + Е_экв1 * х_экв2) / (х_экв1 + х_экв2)

Е_экв3 = (1*0.58 + 1.128 *0.872) / (0.58 + 0.872) =1.07 

х_экв4 = х_экв1 // х_экв2 = (0.58*0.872) / (0.58 + 0.872) = 0.348                                                                        Рис.П.2.2. Схема замещения(т.К-4)

I_к-4 = Е_экв3 /( х_экв4 + х_вАТС ) + Е_экв2 / х_экв3                  

I_к-4  = 1.07 /( 0.348 + 1.12 ) + 1.128 / 0.863 = 2.036

I_к-4(кА) = I_к-4* I_{б II} = 2.036*5.02 = 10.22 кА

                                                                                 Рис.П.2.3. Схема замещения(т.К-4)

Точка К-2 ( на стороне ВН ТСН1):        

Е_экв4 = Е_экв1 = 0.128

х_экв5 = х_экв3 = 0.863

Е_экв5 = (1 / Sy_i)*SЕ_i* y_i

1 / Sy_i = 1 / [(1/х_экв5) + (1/х_экв2) + (1/( х_вАТС + х_экв3))]

1 / Sy_i = 1 / [(1/0.863) + (1/0.87) + (1/(0.863 + 1.12))] = 0.36

                                                                                     Рис.2.4. Схема замещения(т.К-2)

SЕ_i* y_i = Е_с *(1/х_экв2) + Е_экв4 * (1/х_экв5) + Е_экв2 * (1/( х_вАТС + х_экв3))]

SЕ_i* y_i = 1*(1/0.87) + 1.128*(1/0.863) + 1.128*(1/(0.863 + 1.12))] = 3.016

Е_экв5 = 1.09

х_экв6 = х_экв2 // х_экв5 // ( х_вАТС + х_экв3) = 0.356.

I_к-2= Е_г1 / х_г1 + Е_экв5 / (х_экв6 + х_БТ1 ) 

I_к-2  = 1.128 /(1.2) + 1.09 / (0.356 + 0.55) = 2.143

I_к-2(кА) = I_к-2* I_{б III} = 2.143*32.07 = 68.72 кА

                                                                                     Рис.2.5. Схема замещения(т.К-2)

Точка К-3 ( на стороне НН ТСН1):

Рис. П.2.6. Схема замещения(т.К-3)

Е_экв6 = [Е_г1*( х_экв6 + х_БТ1) + Е_экв5* х_г1] / [( х_экв6 + х_БТ1) + х_г1]

Е_экв6 = [1.128*0.906 + 1.09*1.2] / [( 0.906 + 1.2] = 1.1

х_экв7 = (х_экв6 + х_БТ1) // х_г1

х_экв7 = 0.906*1.2 /(0.906 + 1.2) = 0.516

I_к-3= Е_экв6 / (х_экв7 + х_ТСН1 )                                        Рис. П.2.7. Схема замещения(т.К-3)

I_к-3  = 1.1 /(0.516 + 8) = 0.129

I_к-3(кА) = I_к-3* I_{б IV} = 0.129*91.64 = 11.83 кА

Точка К-7 ( за ПРТСН2):

Рис. П.2.8. Схема замещения(т.К-7)

Е_экв7 = [Е_экв3*х_экв3 + Е_экв2* (х_экв4 + х_ВАТС)/ [( х_экв3 + (х_экв4 + х_ВАТС)]

Е_экв7 = [1.07*0.863 + 1.128*(1.12 +0.348)] / [( 0.863 + 1.468] = 1.107

х_экв8 = (х_экв4 + х_ВАТС) // х_экв3

х_экв8 = 0.863*1.468 /(0.863 + 1.468) = 0.54

I_к-7 = Е_экв7 / (х_экв8 + х_ПРТСН2 )                                   Рис. П.2.9. Схема замещения(т.К-7)

I_к-7  = 1.107 /(0.54 + 6.562) = 0.156

I_к-7(кА) = I_к-7* I_{б IV} = 0.156*91.64 = 14.2 кА

Точка К-8 ( на стороне ВН ТСН4):

Рис. П.2.10. Схема замещения(т.К-8)

Е_экв8 = [Е_экв3 * (х_г5  + х_БТ5) + Е_г5* (х_экв4 + х_ВАТС )] / [(х_г5 + х_БТ5) + (х_экв4 + х_ВАТС)]

Е_экв8 = [1.07*(1.2 + 0.525)  + 1.128*1.468] / [1.725 + 1.468] = 1.096

х_экв9 = (х_экв4 + х_ВАТС) // (х_г5  + х_БТ5)                      

х_экв9 = 1.725*1.468 /(1.725 + 1.468) = 0.793

I_к-8= Е_экв8 / (х_экв9 + х_БТ4 ) + Е_г4 / х_г4     

        Рис.П.2.11. Схема замещения(т.К-8)

I_к-8  = 1.096 /(0.793 + 0.525) + 1.128 / 1.2 = 1.771    

I_к-8(кА) = I_к-8 * I_{б III} = 1.771*32.07 = 56.79 кА

Точка К-9 ( на стороне НН ТСН4):

Рис.П.2.12. Схема замещения(т.К-9)

Е_экв9 = [Е_экв8 * х_г4 + Е_г4* (х_экв9 + х_БТ4 )] / [х_г4 + (х_экв9 + х_БТ4)]

Е_экв9 = [1.096*1.2 + 1.128*1.318] / [ 1.2 + 1.318] = 1.111

х_экв10 = х_г4  // (х_экв9  + х_БТ4)

х_экв10 = 1.2*1.318 /(1.2 + 1.318) = 0.628                                                                                                                                                                                              

I_к-9= Е_экв9 / (х_экв10 + х_ТСН4 )                      

I_к-9  = 1.111 /(0.628 + 8) = 0.128                           Рис.П.2.13. Схема замещения(т.К-9)

I_к-9(кА) = I_к-9 * I_{б IV} = 0.128*91.64 = 11.7 кА

Точка К-6 ( за ПРТСН1):

Е_экв10 = Е_экв7 = 1.107

х_экв11 = х_экв8 = 0.54

I_к-6= Е_экв10 / (х_экв11 + х_НАТС  + х_ПРТСН1 ) 

I_к-6  = 1.107 /(0.54 + 2.48 + 6.25) = 0.119

I_к-6(кА) = I_к-6* I_{б IV} = 0.119*91.64 = 10.9 кА            Рис.П.2.14. Схема замещения(т.К-6)

Рис.П.2.15. Схема замещения(т.К-6)

Точка К-5 ( за обмоткой НН АТС):

I_к-5= Е_экв10 / (х_экв11 + х_НАТС ) 

I_к-5  = 1.107 /(0.54 + 2.48) = 0.367

I_к-5(кА) = I_к-6* I_{б V} = 0.367*54.98 = 20.1 кА            Рис.П.2.16. Схема замещения(т.К-5)

Точка К-10 ( на отходящих кабельных линиях 6 кВ РП – ТП ):

Рис.П.2.17. Схема замещения(т.К-10)

Для расчета тока короткого замыкания в точке К – 10 нужно предварительно выбрать сечения ВЛ – 6 кВ (ВЛ двухцепные), питающих РП (рис.П.2.18).

Рис.П.2.18. Схема питания РП ВЛ 6 кВ

Выбор  сечений ВЛ  проведем по допустимому току: I_доп.дл.  >= I_{раб.макс.}

I_{раб.макс.} = 2I_{расч .}

I_расч. = S / 2** U_ном.

Таблица П.2.1

Выбор сечения проводов ВЛ 6 кВ

Линия	Iрасч , А	Iраб.макс., А	Iдоп.дл.,А	Провод
Шины – ПР1	84.9	169.8	175	АС – 35 / 6.2
Шины – ПР2	113.2	226.4	265	АС – 70 / 11
Шины – ПР3	42.45	84.9	175	АС – 35 / 6.2
Шины – ПР4	42.45	84.9	175	АС – 35 / 6.2

Проверим выбранные сечения на термическое действие токов К.З. в начале ВЛ.

q_min =  (В_к)^0.5 / С < = q

В_к = I²_{п.о.в нач.ВЛ}*(t_о.в. + t_р.з. + Т_а),           I²_{п.о.в нач.ВЛ} = I²_к-9

С = 98 А*с^0.5 / мм² [3.стр.192].

t_о.в. – время отключения выключателя. Принимаем выключатель ВМПЭ – 20 с t_о.в = 0.12 с.  ,  I_{окл.ном.} = 20 кА  [3.стр.630 ].

t_р.з – учитывает время срабатывания основной релейной защиты. (t_р.з = 0.5 с.)

Т_а – постоянная времени цепи. Т_а =0.01 с [3. стр.150].

В_к = 11.7²*(0.5_. + 0.01_. + 0.12) = 86.24*10⁶ А²с

q_min =  (86.24 *10⁶ )^0.5 / 98 = 94.76 мм²

Принимаем провод АС – 95 / 16.

Допустимый ток термической стойкости при К.З. на отходящих  от РП КЛ.

F_min = (В_к)^0.5 / С

В_к = (F_min*С)² = (95*98)² = 86.67*10⁶  А²*с.

В_к = I²_п.о.*(t_о.в. + t_р.з. + Т_а), где

I_п.о. = [В_к / (t_о.в. + t_р.з. + Т_а)]^0.5

t_о.в = 0.05 с для выключателя ВВТП - 10 / 630 -1600,  I_{окл.ном.} = 20 кА  [3.стр.630 ].

I_п.о. = [86.67*10⁶   / (0.5_. + 0.05_. + 0.01)]^0.5 = 12.44 кА.

Сопротивление двухцепной ВЛ с проводом  АС -  95 /16:

R = ½(r0*L) = ½(30.6*2 / 100) = 0.306 Ом

r0 – удельное активное сопротивление линии [Ом / км].

L – длина линии [км].

X = ½(x0*L) = ½(42.1*2 / 100) = 0.421 Ом

х0 – удельное реактивное сопротивление линии [Ом / км].

Z = (R² + X²)^0.5 – полное сопротивление линии [Ом].

Z = ((0.306)² + (0.421)²) = 0.52 Ом

Ток короткого замыкания в точке К - 10:   х_Т6(Т7) = х_ТСН4()

I_к-10= Е_экв9 / (х_экв10 + х_ТСН4 + z_ВЛ )

I_к-10  = 1.111 /(0.628 + 8 + 0.52) = 0.12

I_к-10(кА) = I_к-9 * I_{б IV} = 0.12*91.64 = 10.9 кА

Так как ток К.З. в точке №10 меньше тока термической стойкости КЛ (10.9 кА < 12.44 кА), то нет необходимости в установке токоограничивающей аппаратуры на шинах 6 кВ станции, питающих местную нагрузку.