Расчет токов короткого замыкания. Составление схемы замещения электрической сети

4.  Расчет токов короткого замыкания

4.1 Составление схемы замещения электрической сети

      Расчет токов к.з. производится для выбора и проверки  электрооборудования, а также параметров электрических  аппаратов релейной защиты, Точки к.з. выбираем в трех местах системы, чтобы выбираемые в последующих расчетах аппараты были поставлены  в  наиболее тяжелые условия. Наиболее практичными точками являются сборные шины всех напряжений..

      Составляем расчетную схему проектируемой подстанции. В схему замещения  ее  элементы (система, генератор, трансформатор, линия) входят своими индуктивными сопротивлениями.  Особенность составления схемы замещения: как правило силовые трансформаторы на понижающих  подстанциях  работают  на  шины низкого(среднего) напряжения раздельно. Это принято для снижения уровней токов к.з.  в электрической сети. Схема замещения представлена на рис. 4.1.                                                             Х2                                            

                                         

Е1        X1                                                X3                                      X4         Е2

                                                              

Х6      

                                                                     К1                     X6   

                                               35 кВ                                                         Х13      К4

 

                                                  X7                                 X7’       К2     

                                                                                                              X10   

 

                                                              X9                                X9’

                                                                                                                                X12      Е3  

X8                                  Х8’         10 кВ X11                  

                                                                          К3

                                                                                                          Х13’             0.4 кВ

6 кВ                                                                        

Рис.4.1. Схема замещенияэлектрической сети

4.2 Выбор базисных условий и определение параметров элементов

схемы замещения

         За базисную мощность принимаем мощность равную  Sб=1000 МВа;

         За базисное напряжение принимаем напряжения равные средним  номинальным напряжениям сети, которые равны 37 кВ ,10.5 кВ и 6.3 кВ: =37 кВ,  кВ. кВ. Принятые базисные напряжения вытекают  из точек к.з.,которые намечаются в расчетной схеме, т.е.  К1 - на шинах высокого напряжения подстанции, К2 - на шинах  среднего  напряжения, К3 – на шинах низкого  напряжения; К4- на шинах ТСН.

    Базисные токи определяются по формуле:

                                                    , кА                                 (4.1)

где   Sб - базисная мощность, МВа;

      Uб - базисное напряжение, кВ.

, кА

, кА

, кА

, кА

      Определяем сопротивления элементов схемы замещения. Сопротивление системы определяется по выражению:

                                              ,                                         (4.2)

где   Хd - относительное сопротивление генератора;

        n - количество генераторов;

       Sн - номинальная мощность, МВа.

, о.е.;

, о.е.;

, о.е.;

     Сопротивление трансформаторов определяем по выражению:

                                              ,                                      (4.3)

где Uк% - напряжение короткого замыкания. Для трехобмоточного

                 трансформатора:

         Sн - номинальная мощность трансформатора.

                                              ,

,

,

Сопротивление линий определяется по выражению:

                           (4.4)

где  Хо - удельное сопротивление 1 км линии, равное 0.4 для 35 кВ;

  l - протяженность линии, км.

4.3 Расчет токов к.з. на стороне 35 кВ.

         Е1          X1                                       X14                                              X4            Е2     

                                              X5                     K1                           X6

Рис.4.2. Схема замещенияэлектрической сетипри кз

в точке К1

       Преобразовываем треугольник (сопротивления Х3,Х6,Х7) в  звезду (см.рис.4.2)

                                  Е1                 Х15                      Х16                  Е2

                                                             К1         Х17    

Рис.4.2.Преобразование в звезду

Вводим сопротивления лучей Х15,Х16, Х17 которые равны

     Преобразуем схему звезды  рис.4.2. в схему рис.4.3.

                                 Ес=1              Х18               К1

                       Рис.4.3.Упрощенная схема замещения

   Сверхпереходной ток от систем находим по формуле:

                                                                                                    (4.6)

где  I - сверхпереходной установившийся ток, о.е.;

      Е - ЭДС системы, о.е.;

      Х - результирующее сопротивление ветви, о.е..

         Для точки К1:

        Ток к.з. в точке К1 в именованых единицах:

,кА

4.4 Расчет токов к.з. на стороне 10 кВ.

     Преобразование схемы и расчет токов к.з.  на  стороне  10 кВ аналогичен пункту 4.3.только последовательно в схему вводяться  два  сопротивления Х7 и Х9 (сопротивление высшей и средней обмоток  трехобмоточного трансформатора).

    Т.е. суммарное сопротивление при к.з. в точке К2 будет равно:

Ток короткого замыкания находим по формуле (4.6) :

,кА

4.5 Расчет токов к.з. на стороне 6 кВ.

     Суммарное сопротивление системы при к.з. в точке К3 будет состоять из суммы сопротивлений Х_S1  и сопротивлений обмоток высшего Х₇ и низшего Х₈ напряжений трансформатора:

Ток к.з. в точке К3 в относительных и именованых единицах будет равен:

,кА

4.6 Расчет токов к.з. на ТСН.

      Аналогично п.4.4 переходим к схеме  рис.4.3,  где добавилось еще одно сопротивление Х13 (сопротивление ТСН), а затем по тому же алгоритму расчета определяем ток к.з. точки К4:

Суммарное сопротивление системы:

Ток  короткого замыкания находим по формуле (4.6) :

,кА

4.6 Расчет токов к.з. со стороны УТЭЦ

      Схема замещения для расчета токов к.з. со стороны УТЭЦ представлена на рис. 4.5.

                                  К2          Х10             Х12        Е=1

                                        10.5 кВ

Рис.4.5 Схема замещения

     Ток к.з. в о.е. будет равен:

      Так как расчет токов к.з. со стороны УТЭЦ приводится к  напряжению 10 кВ,  то  за  базисный