Расчет токов короткого замыкания, выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

11. Расчет токов короткого замыкания и выбор

    электрических аппаратов и токоведущих частей

                   11.1. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора электрических аппаратов,  токоведущих частей электроснабжения, выбора уставок релейной защиты и противоаварийной автоматики. Расчет токов К.З. производить в относительных единицах. В связи с тем, что не в одном из режимов параллельная работа элементов схемы электроснабжения не предусматривается, расчетная схема для К.З.

Расчетная схема с учетом вышеотмеченного и схема замещения показаны на рисунке.

Рис.    Расчетная схема (а) и схема замещения (б) для расчетов токов К.З.

1.Принимаем следующие базисные значения:

- базисная мощность:

S_б = S_к.з = 4800 МВ•А ;

- базисное напряжение:

U_б1 = 115 кВ ;

U_б2 = 10,5 кВ ;

- базисные токи определяем:

I_б1 =

I_б2 =   

Определяем сопротивление схемы замещения:

- сопротивление системы:

х_с = S_б / S_к.з. = 4800 / 4800 = 1,0;

r_c = x_c/50 = 0.02;

- сопротивление воздушной линии:

х_w = х_уд.•l_w •

r_w = r_уд •l_w  •

где  х_уд  и   r_уд   –  соответственно удельные индуктивное

(х_уд = 0,4 Ом/км) и  активное ( r_уд = 0,251 Ом/км) сопротивление проводов АС-120/19  [   ] , табл.№

Сопротивление трансформатора ТДН 16000- 110/10кВ:

х_т =

r_т  = DР_к •

2.Определяем сопротивление до точки Кl:

х₁ = х_с + х_w = 1,0 + 1,12 = 2,12 ;

r₁ = r_с + r_w  = 0,02 + 0,656 = 0,676.

Определяем сопротивление цепи до точки К2:

х₂ = х₁ + х_т = 2,12 + 31,5 = 33,62 ;

r₂ = r₁ + r_т  = 0,676 + 1,59 = 2,27.

Определяем  соотношения:

х₁/r₁  = 2,12 / 0,676 = 3,14 > 3,0;

х₂/r₂ = 33,62 / 2,27 = 14,81 > 3,0.

На основании полученных соотношений расчеты токов К.З. будем производить без учета активной составляющей цепи    х₁ = 1,81.

Определим периодические составляющие  токов К.З. до точек 

К1  и  К2  в момент времени   t_к.з.= 0_с.:

I^’’_к1 = I_б1 • ;

I^’’_к2 = I_б2 •

Определим ударные токи К.З.:

i_у1 = I^’’_к1  • К_у1 = 1,41 • 11,94 • 1,35 = 22,73 кА, где    К_у1  =  1+e ^-0,01/Та1  =  1+е^-0,01/0,012 = 1,35 ;  

Т_а1  =

i_у2 = I^’’_к2  • К_у2= 1,41 • 8,25 • 1,81 = 21,05 кА, где    К_у2  =  1+e ^-0,01/Та2   =   1+е^-0,01/0,047  =  1,81 ;

Т_а2  =

Результаты расчетов сносим в табл.№  

Производим расчеты апериодической составляющей тока К.З. для момента времени     t_отк1 = t_р.з. + t_с.в. = 0,01+0,055 = 0,065 с. и =

= + = 0,01+0,075 = 0,085 с, где  t_р.з. = 0,01с – время действия релейной защиты ;

t_с.в. – собственное время отключения выключателей напряжением 110 кВ и 10 кВ.

Тогда имеем:

i_аt1 = I^’’_к1•е^{-tоткл1 /Та1}  = 1,41 · 11,94 • е ^-0,065/0,010  = 0,025 кА;

i_аt2 = I^’’_к2•е^{-tоткл2 /Та2}  = 1,41 · 8,25 • е ^-0,085/0,047  = 1,9 кА.

Результаты  этих расчетов  также сносим в табл.№

Для выбора установок релейной защиты произведем расчет токов К.З. с учетом выбранного трансформатора ТДН – 10000 кВ · А для точки К2.

х^׳₂ = х₁ + х_т = 2,12 + 80 = 82,12 ;

r^׳₂ = r₁ + r׳_т = 0,676 + 5,32 = 6,0, где    х^׳_т =

r^׳_т =

Тогда имеем:

I׳_к2 = 264,2

i^׳_у2 = 1,41 · 5,03 · 1,76 = 12,48 кА ;

i׳_а2 = 1,41 · 5,03  · е^-0,085/0,044 = 0,1,02 кА.

Результаты  этих расчетов  также сносим в табл.№

Таблица №

Токи к.з.	I'' к, кА	iу, кА	iаt, кА	Iпt, кА
К1	11,94	22,73	0,025	11,94
К2	8,25	21,05	1,9	8,25
К2'	5,03	12,48	1,02	5,03

В нижней части указаны значения токов к.з. в точке  К₂  с учетом выбранных трансформаторов ТМН-6300-110/10кВ.

Поскольку источник питания можно считать достаточно удаленным от точек К.З. принимаем величины периодических составляющих к моменту отключения токов К.З., равных величинам периодически составляющих для  t_к.з. = 0с.

3. Полученные значения токов к.з. позволяют определить минимально допустимое сечение кабеля  10 кВ  по условию термической стойкости :

q_min = , где В_к2 = (I_к2)²  • t_n  -  интеграл Джоуля ;

С – коэффициент тепловых характеристик материала из табл. 1.15 [ПУЭ], С=90 А/мм² ;

t_n = t_АП +  t_ПП,

где t_АП – приведенное время действия для апериодической составляющей тока К.З. ;

t_ПП – приведенное время действия для периодической составляющей тока К.З. ;  

t_АП »  005 •( b'' )²   и,   при  b'' = 1,   t_АП = 0,05 с ;

t_ПП = f (t_к.з. ;  b'' ) и определяется по кривым зависимости приведенного времени для  периодической составляющей тока К.З. при питании от генераторов с АВР [  ] .

t_ПП = 0,6 с.

При одноступенчатой схеме распределения:

t_П = 0,05+0,06 = 0,65с.

Тогда имеем:

В_к2 = 8,25²•0,65 = 44,2 кА²•с ;