Расчет токов короткого замыкания и выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

10. Расчет токов короткого замыкания и выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

10.1. Расчет токов короткого замыкания

Расчеты токов к.з. производятся для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей, а так же для определения уставок релейных защит системы электроснабжения. При составлении схемы замещения предусматриваем раздельную работу трансформаторов, линий и секций КРУ-10кВ ГПП, а так же установку трансформаторов по мощности на ступень выше, то есть трансформаторы типа ТДН-16000, мощностью S_т,ном = 16000 кВ•А.

Расчетная схема и схема замещения приведены на рисунке.

Рис. 2. Расчетная схема (а) и схема замещения (б)

для расчетов токов к.з.

В табл. 34 представлены основные параметры трансформатора ТДН-16000. Расчеты будем производить в относительных единицах.

Принимаем следующие базисные значения:

S_б = S’_к.з. = 3800 МВ•А ;

U_б1 = 115 кВ ;

U_б2 = 10,5 кВ.

Таблица №26

Определяем базисные токи:

I_б1 =  кА ;

I_б2 =  кА ;  где S_б1 – базисная мощность,

U_б1 – базисное напряжение на стороне первичного напряжения,

U_б2 – базисное напряжение на стороне вторичного напряжения.

Произведем расчеты индуктивных сопротивлений схемы замещения, приведенные к базисным количествам:

- для системы:

х_с = S_б / S^’’_с = 3800 / 3800 = 1,0

- для линии электропередачи:

х_w = х_уд.•l_w •

где х_уд = 0,427 ^ОМ/км – удельное индуктивное сопротивление ;

- для трансформатора 110/10кВ:

х_т =

Определяем активное сопротивление схемы замещения:

- для системы:

r_с = х_с/50 = 1/50 = 0,02 ;

- для линии электропередачи:

r_w = r_уд.•l_w •

где r_уд. = 0,224 Ом/км – удельное сопротивление проводов       АС-120/19 [4], табл. 7.35 ;

- для трансформатора ТДН-16000-110/10кВ:

r_т = (DР_к•S_б) / S²_т,ном = (0,085•3800) / 16² = 1,26

Определим суммарное сопротивление цепи до точки К-1:

х₁ = х_с + х_w = 1,0 + 0,49 = 1,49 ;

r₁ = r_с + r_w  = 0,02 + 0,257 = 0,277.

Учитывая, что отношение х₁/r₁ = 1,49 / 0,277 = 5,4 > 3,0, в расчетах учитывать активное сопротивление не будем.

Определим сопротивление цепи до точки К-2:

х₂ = х₁ + х_т = 1,49 + 24,9 = 26,39 ;

r₂ = r₁ + r_т  = 0,277 + 1,26 = 1,54.

Отношение х₂/r₂ = 26,4 / 1,54 = 17,1 > 3,0, в расчетах токов к.з. для точки К-2  активные сопротивления можно не учитывать.

Произведем расчеты токов к.з.. Определим периодическую составляющую трехфазного тока к.з. в точке К-1 для времени t_к.з.= 0:

I^’’_к-1 = I_б1 / х₁ = 19,1 / 1,49 = 12,8 кА.

Определим периодическую составляющую трехфазного тока к.з. в точке К-2:

I^’’_к-2 = I_б2 / х₂ = 209,2 / 26,4 = 7,9 кА.

Ударные токи к.з. определяются по формуле:

i_у = К_у•I^’’_к, где К_у – ударный коэффициент, определяемый по графику      рис. 6.5 [15] для соотношения х_к/r_к:

- для  х₁/r₁ = 5,4  имеем К_у = 1,56 ;

- для  х₂/r₂ = 17,1  имеем К_у = 1,83.

Ударные токи составят:

i_у1 = 1,33•10,76 = 1,41•1,56•12,8 = 28,2 кА ;

i_у2 = 1,8•7,83 = 1,41•1,83•7,9 = 20,4 кА.

Определим апериодическую составляющую для точки К-1 для     t_отк = t_рз + t_св и Dt_с = 0,5с, где t_рз = 0,01с и t_св = 0,028с для предполагаемого выключателя типа ВГУ-110 II-40/3150У1:

i_аt1 = I^’’_к-1•e^-0,53/0,017 » 1,14•12,8•е^-0,53/0,017 » 0 кА, где Т_а1 = .

Определим апериодическую составляющую для точки К-2, предполагая к уставке выключатель в цепи трансформатора типа  ВВЭ-10-20/1000УЗ с собственным временем отключения t_св = 0,05с и полным временем отключения t_отк = t_рз + t_св + Dt_с=0,01+0,05+1,0=1,06с.

i_аt2 = 1,41•7,9•е^-1,06/0,054 » 0 кА, где Т_а2 = .

Учитывая отдаленность подстанции и электроснабжение ее электрической энергией практически от источника бесконечной мощности имеем:

I_nt1 = I^’’_к-1 =12,8 кА  и  I_nt2 = I^’’_к-2 =7,9 кА.

Результаты расчетов сносим в табл. 27

Таблица№27

Расчет токов к.з. для точки К-2 с выбранным трансформатором позволил получить необходимые для релейной защиты значения, представленные в табл. 27.

Полученные значения токов к.з. позволяют определить минимальное допустимое сечение кабельных линий, отходящих от КРУ-10 кВ ГПП, питающих ТП-10/04 кВ цехов и стороннюю нагрузку по условию термической стойкости токам к.з.:

q_min = ,

где В_к2 =  - интеграл Джоуля ;

С – коэффициент тепловых характеристик материала определяемый из табл. 8.3 [16] и равный С=90 А/мм² ;

t_n = t_а.n. +  t_n.n.,

где t_а.n – приведенное время действия для апериодической слагаемой тока к.з. (согласно [] t_а.n = 0,05с);

t_а.n = ¦(t_кз ; b^’’), определяется по кривым зависимости [22] приведенного времени периодической составляющей тока к.з. при питании от генераторов с АВР и для одноступенчатой схемы t_n.n=0,6с.