Расчет токов короткого замыкания и выбор секционного реактора типа РБДГ 10-2500-0,14У3

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При эксплуатации электростанций и электрических сетей в них достаточно часто возникает короткое замыкание (КЗ), которое является одной из основных причин нарушения нормального режима работы электроустановок и системы в целом. КЗ – это замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Расчеты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки установок релейной защиты и автоматики.

При расчете токов КЗ принимаются следующие допущения:

– фазы ЭДС всех генераторов не изменяются (отсутствует качание генераторов) в течение всего процесса КЗ;

– не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

– пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

– не учитывают, кроме специальных случаев, емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю;

– считают, что трехфазная система является симметричной; влияние нагрузки на ток КЗ учитывают приближенно.

Расчет токов КЗ в РУ генераторного напряжения электростанций с двумя и более трансформаторами связи необходимо выполнить для двух режимов [5]:

режим А – все трансформаторы связи включены;

режим Б – один трансформатор связи отключен.

Через выключатель Q3 в цепи генератора G1 протекают различные токи при КЗ в точках К1 (I_Г1) и К2 (I_Г2, I_С). За расчетную принимают точку КЗ с большим током. Выключатель Q1 в цепи трансформатора связи Т1 проверяют по расчетному режиму Б, когда этот трансформатор отключен со стороны ВН, а КЗ имеет место в точке К3. Через Q1 в этом режиме протекает ток от G1, и ток от G2 и С. За расчетный режим при выборе секционного выключателя QB принимают КЗ в точке К1 режима Б (при отключенном Т1). Выключатели в РУ 35 кВ проверяют по расчетным режимам А и Б при КЗ в точке К4. Из двух режимов выбирают режим с максимальным током КЗ. Выключатели в цепи кабельной линии за реактором проверяют по КЗ в начале кабельной линии головного участка К6. Выключатели на РП проверяют по КЗ в точке К7.

Рис. 3.1 Исходная схема для расчета токов КЗ

Расчет токов КЗ приведен в приложении 1.

Выбор секционного реактора так же приведен в приложении 1.

Точки К6 и К7 рассчитаны в пункте 3.1. Результаты расчета сведены в таблицу 3.1.

Ток КЗ на шинах ГРУ (К-1) без секционного реактора равен 53,02 кА.

Таблица 3.1 - Токи короткого замыкания

Точка КЗ	К1	К2	К3	К4		К5	К6	К7
								Кабель  ГРУ - РП 95 мм2	Кабель  ГРУ - РП 120 мм2
Режим	А	А	Б	А	Б	А	А	А
IГ1,кА	18,41	-	18,41	-	-	-	-	-
I(С, Г2),кА	21,66	21,66	7,62	-	3,32	-	-	-
IКЗS,кА	40,07	21,66	26,03	5,13	3,32	40,07	8,26	3,5	5,81

3.1. Выбор кабелей 6 кВ.

Для выбора кабелей 6 кВ, идущих от шин ГРУ станции до РП, вначале по графику нагрузки местной сети 6 кВ определим число часов использования максимума нагрузки Т_max.

Рис.3.2 График нагрузки местной сети 6 кВ

;

;

;

;

К шинам ГРУ присоединяется 16 РП разной мощности. 10 РП по 2,0 МВт и 6 РП по 2,5 МВт.

Т.к. РП имеют различные мощности, необходимо выбирать кабель для каждого РП соответственно.

Выберем кабель для РП с мощностью 2,0 МВт.

Максимальная нагрузка одного кабеля равна:

Ток нормального режима:

;

По [4] находим j_Э = 1.2 A/мм², для кабеля с бумажной, пропитанной маслоканифольной массой, изоляцией и алюминиевыми жилами, при числе часов использования максимума нагрузки более 5000 ч/год.

Экономическое сечение кабеля:

;

Выбираем по [9, стр. 241, табл. 4,7] трехжильный кабель ААШв-6-3×95 (кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бронированный) прокладываемый в земле. Число кабелей, лежащих рядом в земле, равно двум. Расстояние между лежащими рядом кабелями 100 мм. Температура среды 15°С.

Параметры кабеля:

R_K = (R₀ ∙ l)  = 0,326 ∙ 2 = 0,652 Ом;   X_K = (X₀ ∙ l) = 0,078 ∙ 2 = 0,0,156 Ом [8, стр. 421];

Допустимый продолжительный ток кабеля:

I_ДОП = 225 А [8, стр. 401].

С учетом поправочных коэффициентов:

 где;

 k₁ = 0.90 – коэффициент, учитывающий число проложенных рядом кабелей;

k₂ = 1.2 – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (по [8], с. 409, табл. 7,18 для условной температуры среды 15ºС, нормируемой температуры жил 60ºС  и расчетной температуры –5ºС) [6].;

k₃ = 1.0 ­– коэффициент, учитывающий кратковременную перегрузку.

В максимальном режиме кабель несет двойную перегрузку:

А, что меньше, чем .

Проверка термической стойкости кабелей.

Определим ток термической стойкости для кабеля соединяющего РП и ТП и имеющего минимальное сечение 70 мм². Примем время срабатывания релейной защиты на РП t_РЗ = 0,5с, время отключения выключателя t_ОВ = 0,095c, постоянную времени затухания апериодической составляющей тока КЗ – Т_а = 0,01с. Значение функции С = 98 А·с^1/2/мм² [9, табл. 3,14, стр. 192].

  

Рис. 3.3 Схема питания местной нагрузки

Определим ток термической стойкости для кабеля, соединяющего ГРУ 6 кВ ТЭЦ и РП. Кабель имеет сечение 95 мм². Примем время срабатывания релейной защиты t_РЗ = 1с, постоянную времени затухания апериодической составляющей тока КЗ: Т_а = 0,05с Значение функции С = 98 А·с^1/2/мм² [9, табл. 3,14, стр. 192].