Разработка вариантов электроснабжения железнодорожного узла, страница 22

В большинстве случаев в месте к.з. возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к большим разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При к.з. к месту повреждения подходят большие токи (токи к.з.), измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, то есть развитие аварии.

Расчет токов короткого замыкания будем производить для кольца №1 (от ГПП питаются ТП14, ТП13, ТП12, ТП11). Принципиальная схема расчета токов к.з. показана на рис. 4.1.

Принципиальная схема расчета тока короткого замыкания.

Рис. 4.1.

4.2. Расчет токов короткого замыкания на линии 10 кВ.

Поскольку при трехфазном коротком замыкании ЭДС и сопротивления во всех фазах равны, т.е. все три фазы находятся в одинаковых условиях, достаточно произвести расчет для одной фазы и результаты его затем распространить на две другие.

Для расчета токов к.з. сначала составляют расчетную схему, а по ней схему замещения, в которой отдельные элементы расчетной схемы заменяются соответствующими сопротивлениями (активными и реактивными), а для источников питания указывается ЭДС. Расчетная схема и схема замещения представлены на рис. 4.2.

Рис. 4.2.

Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле:

I³кз=Uл/√3Zк,

где       Uл – линейное напряжение сети, кВ;

Zк – сопротивление цепи короткого замыкания, Ом;

Zк=√(∑x)²+(∑r)²,

где       ∑r – результирующие активное сопротивление, Ом;

∑x - результирующие реактивное сопротивление, Ом;

Определение сопротивления системы.

Производится по заданному току трехфазного к.з. на шинах источника.

Xс=Uл/√3Iкззад,

где       в максимальном режиме          Iкзмакс=10кА

-  в минимальном режиме           Iкзмин=8кА

                      Xсмакс=10,5/√3*10=0,61 Ом

                      Xсмин=10,5/√3*8=0,76 Ом

Определение сопротивления трансформатора.

Zтр=√(xтр)²+(rтр)²,

где   Rтр – активное сопротивление трехфазного трансформатора, Ом

Xтр – индуктивное сопротивление трехфазного трансформатора, Ом

Rтр=(∆Pк/Sном)(Uном²/Sном)*10³, Ом

Xтр=(√(U%/100)²-(∆Pк/Sном)²)(Uном²/Sном)*10³, Ом

Определение сопротивления линии.

Zл=√(xл)²+(rл)²,

где       Rл=r0lл, Ом

            Xл=x0lл, Ом

            Zл – сопротивление линии до точки к.з., Ом

С учетом мощностей ТП, подключенных к ГПП, на ней установлены два трансформатора 6300 кВА.

Определим сопротивление трансформатора ТМН – 6300/35.

Технические данные трансформатора.

∆Pк=46,5 кВт          uк=7,5%      Sном=6300 кВА

rтр=(46,5/6300)*(10,5²/6300)*10³=0,13 Ом

Xтр=(√(7,5/100)²-(46,5/6300)²)(10,5²/6300)*10³=1,31 Ом

Т.к. ∑r<∑х/3, активное сопротивление учитывать не будем.

-  в максимальном режиме

∑х=хсмакс+хтр=0,61+1,31=1,92 Ом

-  в минимальном режиме

∑х=хсмин+хтр=0,76+1,31=2,07 Ом

Ток трехфазного короткого замыкания в точке к1

I³кз1макс=10,5/√3*1,92=3,16 кА

I³кз1мин=10,5/√3*2,07=2,93 кА

Аналогичным образом по приведенным формулам определяем токи короткого замыкания во всех точках к.з. полученные результаты сведены в таблицу №6.

Расчет токов двухфазного к.з. производится по формуле

I²кз=Uл/2Zк

I²кз1макс=10,5/2*1,92=2,73 кА

I²кз1мин=10,5/2*2,07=2,54 кА

Аналогичным образом по приведенным формулам определяем токи короткого замыкания во всех точках к.з. полученные результаты сведены в таблицу №7.

Таблица №6.

Расчет токов трехфазного к.з.

Кольцо №1

№ точки к.з.	1	2	3	4	5
Iкмакс, кА Iкмин, кА Zкмакс, Ом Zкмин, Ом	3,16 2,93 1,92 2,07	2,69 2,53 2,25 2,53	2,32 2,2 2,61 2,76	2,15 2,04 2,82 2,97	1,67 1,61 3,62 1,61

Кольцо №2

№ точки к.з.	1	2	3	4	5	6
Iкмакс, кА Iкмин, кА Zкмакс, Ом Zкмин, Ом	3,16 2,93 1,92 2,07	2,38 2,25 2,55 2,7	1,65 1,58 3,68 3,83	1,35 1,3 4,5 4,65	1,19 1,15 5,1 5,26	1,07 1,04 5,68 5,84