Расчет токов короткого замыкания и проверка оборудования

2 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) производим для расчёта уставок релейной защиты и проверки оборудования.

2.1.1 Расчёт токов трехфазных КЗ

2.1.1.1 Исходные данные

Расчётная схема и схема замещения для определения токов трехфазных КЗ приведены на рис.3 и рис.4. Исходные данные для расчета:

·  реактансы на шинах 110 кВ опорных подстанций, приведённые к 121 кВ:

ПС «Вонгуда»:                 Ом,

    Ом,

    Ом,

  Ом,

ПС «Обозерская»:               Ом,

      Ом,

      Ом,

       Ом,

·  вл 110 кВ:               Л1:      км,      АС-95

Л2:     км,      АС-95

Л3:     км,     АС-95

Л4:     км,     АС-95

Л5:     км,       АС-95

Л6:     км,       АС-95

·  трансформаторы:             ТДТНЖУ-25000/110,            U _ВН.ном  = 115±9´1,78 % кВ ,

U _СН.ном  =27,5 кВ,     U _НН.ном  = 10,5 кВ,    u _квс  = 10,5 %,    u _квн  = 17 %,         u _ксн  = 6 %, 

 Р _кз  = 140 кВт,   S_н = 25 МВА   по [11].

Напряжение короткого замыкания на крайней отрицательной и крайней поло-жительной ступени регулирования, согласно ГОСТ 12965-74  [21]:

u _квнmin = 16,34 % ,  u _квнmax = 18,21 % ,  u _квсmin = 9,36 %, u _квсmax = 11,20 % .

В нормальном режиме трансформаторы работают раздельно, либо один из трансформаторов находится в резерве. Разрешается непродолжительная (до 1 часа) параллельная работа трансформаторов на период перевода нагрузок с одного трансформатора на другой или при значительных нагрузках контактной сети. Нейтрали трансформаторов заземлены.

2.1.1.2 Расчёт параметров схемы замещения

Составляем схему замещения в соответствии с моделями элементов электри­ческих систем для начального момента переходного процесса.

Расчёт произведем в именованных единицах.

·  вл 110 кВ:     ,

              для АС-95            [10]       

      Ом,

    Ом,

  Ом,

  Ом,

      Ом,

  Ом,

·  трансформатор

параметры трансформаторов приведены к стороне ВН.   

коэффициенты отклонения напряжения при регулировании:

,

,

сопротивления соответствующие ступеням регулирования:

Рисунок 3

Рисунок 4

2.1.1.3 Расчёт тока трехфазного КЗ  в точке К1 (на шинах 110 кВ ПС «Мудьюга-тяговая»)

Для определения тока в месте КЗ  приводим схему замещения к элементарному виду (рис. 5) путем эквивалентных преобразований сопротивлений и э.д.с. последовательно и параллельно включенных ветвей:

Рисунок 5. Схемы замещения для расчёта токов при
трехфазном КЗ  в точке К1.

Суммарное сопротивление от ПС «Вонгуда»:

Суммарное сопротивление от ПС «Обозерская»:

       

Реактансы на шинах 110 кВ ПС «Мудьюга-тяговая»:

В максимальном режиме:

В минимальном режиме:

Токи трёхфазного КЗ  на шинах 110 кВ ПС «Мудьюга-тяговая», приведённые к 121 кВ (точка К1):

2.1.1.4 Расчёт тока трехфазного КЗ  в точке К2 (на шинах 27,5 кВ)

В расчёте рассматриваем вариант раздельной работы трансформаторов. Схема замещения приведена на (рис.6). Токи приведены к 121 кВ.

Рисунок 6. Схемы замещения для расчёта токов при
трехфазном КЗ  в точке К2.

2.1.1.5 Расчёт тока трехфазного КЗ  в точке К3 (на шинах 10 кВ)

Схема замещения приведена на (рис.7). Токи приведены к 121 кВ.

Рисунок 7. Схемы замещения для расчёта токов при
трехфазном КЗ  в точке К3.

        

Результаты расчёта сведём в табл.2.1.

 Таблица 2.1.

Точка КЗ		,кА
К1	35,48064 /102,36401	1,96894 / 0,68246
К2	62,71901 /180,71677	1,002 / 0,38657
К3	94,90869 / 229,04415	0,73600 / 0,30500

Примечание: В числителе и знаменателе соответственно максимальное и минимальное  значения.

2.1.1.6 Расчёт токов трехфазного КЗ  для расчёта уставок РЗиА ВЛ 110 кВ «Мудьюга-тяговая- Кодино»

Схема замещения приведена на (рис.8). Для выбора тока срабатывания токовой отсечки необходимо найти ток трёхфазного короткого замыкания в точке К4 при питании от ПС «Вонгуда» и ток трёхфазного короткого замыкания в точке К5 при питании от ПС «Обозерская».

Рисунок 8. Схема замещения для расчёта токов КЗ в точках К4 и К5.

Ток трёхфазного КЗ в точке К4:

Ток трёхфазного КЗ в точке К5:

2.1.2 Расчет токов однофазного КЗ

Произведем расчет токов однофазного КЗ в точках К4 и К6 в именованных единицах. Данные токи необходимы для расчёта уставок токовой защиты нулевой последовательности  ВЛ 110 кВ «Мудьюга-тяговая-Кодино».

2.1.2.1 Расчёт параметров схемы замещения

С учетом моделей элементов комплексные схемы замещения прямой и нулевой последовательности приведены на рис.9. Параметры схемы замещения прямой последовательности опреде­лены в п. 2.1.1.2.

 Принимаем, что для всех элементов схемы замещения обратной последовательности Z₂ = Z₁. Определим параметры схемы замещения нулевой последовательности:

·  система:      Ом,   

                        Ом,

·  вл 110 кВ:     для одноцепной линии с грозозащитными тросами

                              ,

·  трансформатор:

Для трансформаторов  со схемой соединения обмоток  Y0/D/D параметры лучей определяются так же, как и для  схемы замещения прямой последовательности. При этом следует иметь в виду, что токи нулевой последовательности отсутствуют в цепях обмоток, соединённых треугольником. Поэтому лучи, соответствующие таким обмоткам, должны замыкаться на нейтральную точку схемы.

Ом,

 Ом,

   Ом, 

     Ом,

Ом,

          Ом.

2.1.2.2 Расчет тока однофазного КЗ  в точках К4, К6

Сопротивление прямой последовательности до точки  К4:

Сопротивление обратной последовательности до точки  К4:

Сопротивление нулевой последовательности до точки  К4:

        

Ток однофазного КЗ в точке К4:

Сопротивление прямой последовательности до точки  К6:

Сопротивление обратной последовательности до точки  К6:

Сопротивление нулевой последовательности до точки  К6:

Ток однофазного КЗ в точке К6: