Расчёт токов короткого замыкания. Схема принципиальная расчётная. Схема замещения. Данные расчёта токов короткого замыкания

2.10 Расчёт токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется случайное или преднамеренное электрическое соединение различных точек между собой или землёй, непредусмотренное нормальным режимом работы, при котором токи в ветвях электрической установки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток длительного режима.

Короткое замыкание может произойти при набрасывании проводника на воздушную линию, при повреждении кабеля, падения повреждённой опоры воздушной линии со всеми проводами на землю, перекрытия фаз животными и птицами, при обрыве проводов.

В результате короткого замыкания резко снижается сопротивление электрической цепи, так как полные сопротивления фазовых нагрузок одной, двух или всех трёх фаз оказываются шунтированным вследствие соединения проводов «накоротко». В точке КЗ сопротивление фаз источника в линии составляет лишь небольшую долю сопротивления нагрузки. Поэтому сила тока в короткозамкнутой цепи намного превышает силу рабочего тока цепи.

Увеличение силы тока в цепи приводит к усилению механического воздействия электродинамических сил на электроаппараты и к повышению нагрева токоведущих частей пропорционально квадрату силы тока. Кроме того снижается напряжение на неповреждённых участках цепи.  

Для предотвращения и уменьшения последствий коротких замыканий необходимо устранять их причины, уменьшать время срабатывания защиты, применять быстродействующие высоковольтные аппараты защиты, автоматические включатели резерва (АВР) для восстановления напряжения на шинах подстанции, правильно рассчитывать токи КЗ, выбирать и проверять высоковольтное оборудование.

2.10.1 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

Расчёт токов короткого замыкания в точке К1 (на выводах турбогенератора) производится по расчётным кривым. Для этого необходимо начертить расчётную схему.

Рисунок 10 - Схема принципиальная расчётная

Затем выбираются базисные мощность , МВА, и напряжение , кВ

Рассчитывается базисный ток , кА, по формуле

                                                    (94)           

Относительное сопротивление генератора  приводится к базисным условиям по формуле

,                                                  (95)   где  - мощность турбогенератора, МВА.     

Далее чертится схема замещения.

Рисунок 11 – Схема замещения

Определяется результирующее сопротивление до точки К1  

                                                  (96)        

По кривым затухания определяется значение коэффициента кратности тока  при времени КЗ равном 0

                                                   (97)      

Рассчитывается ток короткого замыкания , кА, по формуле

                                                     (98)     

Рассчитывается значение ударного тока , кА, по формуле

,                                                 (99)      

где  - ударный коэффициент, значение которого определяется по справочным данным (при КЗ на выводах турбогенератора мощностью 28 МВА ).

Определяется время протекания тока КЗ , с, по формуле

,                                                  (100)         

где  - время отключения выключателя, с;

 - время срабатывания защиты, с.

Определяется значение коэффициента затухания  при действующем значении времени КЗ

                                                (101)            

Определяется установившееся значение тока КЗ , кА, по формуле

                                                   (102)         

Определяется мощность КЗ, выделяемая в момент размыкания высоковольтного выключателя , МВА, по формуле

                                               (103)         

Определяется коэффициент кратности токов КЗ  по формуле

                                                    (104)

Определяется время протекания периодической составляющей тока КЗ , с

                                                (105)

Определяется время протекания апериодической составляющей тока КЗ , с, по формуле

                                                (106)  

Определяется приведённое время КЗ , с, по формуле

                                                   (107)  

Определяется термическое воздействие тока КЗ , , по формуле

                                                     (108)

Так как ток короткого замыкания  больше 20 кА, то необходимо включить в расчётную схему реактор LR. Затем чертится расчётная схема с учётом реактора.

Рисунок 12 - Схема принципиальная расчётная

Определяется желаемое значение индуктивного сопротивления реактора

                                     (106)         

По желаемому значению выбирается стандартное значение индуктивного сопротивления реактора, его тип и номинальные параметры, при условии

                                                  (109)

Тип реактора РБ 6/400 – 0,35; ; .

Индуктивное сопротивление реактора переводится в условные единицы

                                               (110)      

Индуктивное сопротивление реактора приводится к базисным условиям

                                               (111)     

Затем чертится схема замещения с учётом сопротивления реактора.

Рисунок 13 – Схема замещения

Рассчитывается результирующее сопротивление до точки К1'

                                                (112)  

По кривым затухания определяется значение коэффициента кратности тока  при времени КЗ равном 0 по формуле (97)

Рассчитывается ток короткого замыкания , кА, по формуле (98)

Рассчитывается значение ударного тока , кА, по формуле (99)

Определяется значение коэффициента затухания  при действующем значении времени КЗ по формуле (101)

Определяется установившееся значение тока КЗ , кА, по формуле (102)                                                    

Определяется мощность КЗ, выделяемая в момент размыкания высоковольтного выключателя , МВА, по формуле (103)                                                   

Определяется коэффициент кратности токов КЗ  по формуле (104)                                                   

Определяется время протекания периодической составляющей тока КЗ , с, по формуле (105)                                               

Определяется время протекания апериодической составляющей тока КЗ , с, по формуле (106)                                                  

Определяется приведённое время КЗ , с, по формуле (107)                                                     

Определяется термическое воздействие тока КЗ , , по формуле (108)                                                    

Данные расчёта токов короткого замыкания по расчётным кривым