Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования подстанции

1 Расчёт токов короткого замыкания

1.1  Разработка схемы замещения электрической сети

Перед составлением схемы замещения электрической сети, приведём расчётную схему с указанием точек, в которых необходимо будет рассчитать токи КЗ, а также таблицу заданных параметров в соответствии с вариантом задания.

Рисунок 1.1   Расчетная схема подстанции с комбинированным питанием               от энергосистемы и мини-ТЭЦ

 Таблица 1.1  Параметры элементов расчетной схемы рис. 1.1

Вариант

Параметры

Xс1

XТЭЦ

UНН

Sт1

Sт2

РЭД1

РЭД2

QБСК

Sн1

W1

W2

W3

W4

Ом

кВ

МВА

кВА

кВт

кВАр

кВА

мм2/км

А

7

18

1,1

10

16

1600

400

3150

2250

720

70/0,7

185/0,6

35/1,4

35/1,4

10

Для расчета токов КЗ по расчетной схеме (рис. 1.1) составляем соответствующую схему замещения, при этом не учитываем сопротивления нагрузки и сопротивление дуги в месте КЗ, а также пренебрегаем активными составляющими сопротивлений трансформаторов и линий электропередач напряжением 110 кВ, кроме кабельных и воздушных линий меньшего напряжения.

Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2   Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

1.2  Расчёт токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах работы системы

Рассчитаем токи КЗ в точках указанных на схеме замещения (рис.1.2).

1)  Короткое замыкание в точке К1:

Сопротивление ТЭЦ:  Х_ТЭЦ =1,1 Ом.

Сопротивление системы приведенное к точке КЗ:

Ом.

Сопротивление трансформатора Т1 приведенное к точке КЗ в максимальном режиме работы системы:

 Ом.

Рассчитаем токи трёх- и двухфазного КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы:

 

2)  Короткое замыкание в точке К2:

В данной точке КЗ следует определить минимальные токи трёх- и двухфазного КЗ, считая, что точка КЗ подпитывается только от системы.

Сопротивление системы в минимальном режиме:  Х_С1 =18·1,5=27 Ом.

Рассчитаем токи трёх- и двухфазного КЗ в минимальном режиме:

 

3)  Короткое замыкание в точке К3:

В данной точке КЗ следует определить максимальный и минимальный токи трёх- и двухфазного КЗ.

Сопротивление кабельной линии W1:

  Ом;

  Ом.

Преобразуем схему замещения к виду:     

Рисунок 1.3   Результирующая схема замещения

Для определения тока КЗ в точке К₃ рассчитаем коэффициенты токораспределения. Эквивалентное сопротивление всех источников питания относительно точки К₃ схемы:

Результирующее сопротивление до этой точки:

.

Коэффициенты токораспределения:

для мини-ТЭЦ:

;

для системы:

 

.

Учитывая, что токораспределение по ветвям должно оставаться неизменным, получаем:

Рассчитаем токи трёх- и двухфазного КЗ в максимальном и минимальном режимах:

 

4)  Короткое замыкание в точке К4:

В данной точке КЗ следует определить максимальный и минимальный токи трёх- и двухфазного КЗ.

Определим параметры схемы замещения:

Сопротивление системы приведенное к точке КЗ:

Ом.

Сопротивление трансформатора Т1 приведенное к точке КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы:

 Ом.

 Ом.

Сопротивление ТЭЦ:  Х_ТЭЦ =1,1 Ом.

Сопротивление кабельной линии W2:

  Ом.

  Ом.

Результирующая схема замещения аналогична рис.1.3.     

Эквивалентное сопротивление всех источников питания относительно точки К₄ схемы и коэффициенты токораспределения аналогичны рассчитанным для точки К₃:

;   ;   

Результирующее сопротивление до этой точки:

.

Учитывая, что токораспределение по ветвям должно оставаться неизменным, получаем:

Рассчитаем токи трёх- и двухфазного КЗ в максимальном и минимальном режимах:

 

5)  Короткое замыкание в точке К5:

В данной точке КЗ следует определить максимальный и минимальный токи трёх- и двухфазного КЗ, а также минимальный ток однофазного КЗ.

Сопротивление системы приведенное к точке КЗ:

Ом.

Сопротивление трансформатора Т1 приведенное к точке КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы:

 Ом.

 Ом.

Сопротивление трансформатора Т2 приведенное к точке КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы:

 Ом.

 Ом.

Сопротивление ТЭЦ:  Х_ТЭЦ =1,1=0,0016 Ом.

Сопротивление кабельной линии W2:

  Ом.

  Ом.

Результирующая схема замещения аналогична рис.1.3.     

Эквивалентное сопротивление всех источников питания относительно точки К₅ схемы:

Результирующее сопротивление до этой точки: