Расчет токов короткого замыкания

           10 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

           10.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением         выше 1 кВ

           Согласно [4] расчетным видом короткого замыкания (КЗ) принимаем трехфазное, поскольку при нем получаются большие значения сверхпереходного и ударного токов, чем при двухфазном и однофазном.

           Согласно литературе [4] при выбор расчетной схемы для определения токов КЗ исходим из предусматриваемых для данной установки условий длительной ее работы и не считаемся с кратковременными видоизменениями схемы этой электроустановки, которые не предусмотрены для длительной эксплуатации.

           Выполним расчет токов трехфазного КЗ на сборных шинах ГПП (точка К1) и заводского РП (точка К2). Согласно заданию на дипломный проект завод по производству трансформаторов связан с энергосистемой как показано на рисунке 10.1

Рисунок 10.1 - Схема питания завода

           На  ГПП установлены трансформаторы с расщепленной обмоткой ТРДН-40000/110/10-10.

           Принимаем, что ТЭЦ-600 выполнена по блочному принципу с генераторами ТГВ-200-2У3 (X_d^’’=0,19). Мощность блочных трансформаторов выбираем больше полной мощности генератора, тогда по [3] принимаем трансформаторы ТДЦ-250000/110.

           На ТЭЦ-260 выбираем четыре блока генератор ТВФ-63-2У3 (X_d^’’=0,203) – трансформатор ТДЦ-80000/110.

           Расчетная схема приведена на рисунке 10.2.

           По расчетной схеме составляем схему замещения, в которой каждый элемент заменяем своим сопротивлением. Генераторы, трансформаторы, высоковольтные линии и короткие участки распределительных сетей представляем индуктивными сопротивлениями. Расчет токов КЗ выполняем в относительных единицах, при котором все расчетные данные приводим к базисным напряжению и мощности.

Рисунок 10.2 - Расчетная схема

           Принимаем базисные величины S_б = 1000 МВА, U_б = 10,5 кВ, тогда ток:

           По [12] для турбогенераторов ТГВ-200 сверхпереходная ЭДС Е_*=1,13, ТВФ-63 Е_*=1,08.

           Рассчитаем сопротивления всех элементов в относительных единицах. Сопротивления генераторов находится как:

.                                       (10.1)

           Сопротивление двухобмоточного трансформатора:

.                                                    (10.2)

           Для трансформатора с расщепленной обмоткой схема замещения состоит из двух лучей, сопротивления которых:

.                                      (10.3)

           Сопротивления воздушных и кабельных линий

,                                          (10.4)

        где x₀– удельное индуктивное сопротивление, Ом/км;

l– длина линии, км.

           Сначала выполним расчеты для точек КЗ К1, К2 чтобы выбрать кабель от ГПП к РП. По формуле (10.1) сопротивления генераторов ТЭЦ -600:

и генераторов ТЭЦ:

.

           По (10.2) сопротивления блочных трансформаторов ТЭЦ -600:

 

и ТЭЦ -260:

                                                   .

Рисунок 10.3 - Схема замещения

Сопротивление трансформаторов ГПП по (10.3):

Сопротивления воздушных линий:

,

,

.

Все сопротивления наносим на схему замещения (рисунок 10.3).

           Произведем расчет для точки К1.

Преобразуем схему замещения к виду рисунка 10.4.

Рисунок 10.4 - Преобразование схемы замещения

Рисунок 10.5 - Преобразование схемы замещения

           Окончательно преобразуем схему замещения к виду рисунка 10.6

Рисунок 10.6 - Преобразование схемы замещения

           В рисунке 10.5 результирующее сопротивление  и эквивалентная ЭДС :

.

           Ток установившегося КЗ в начальный момент времени определяется как:

.                                      (10.5)

           Ударный ток КЗ определяется по формуле:

кА                              (10.6)

           где k_у – ударный коэффициент, принимаемый для шин ГПП по литературе [1].

           Расчет для точки К2 аналогичен результаты сведены в таблицу для дальнейших расчетов используем большее значение тока короткого замыкания.

           Чтобы посчитать ток короткого замыкания в точке К3, предварительно выберем кабель ГПП-РП. Расчетный ток завода по расчетным мощностям:

,

тогда расчетный ток кабеля ГПП-РП . Выбираем кабель по экономической плотности тока:

.

По [2] принимаем трехжильный кабель ААШвУ 3´150-10, проложенный в земле, с номинальным допустимым током А. Ток послеаварийного режима кабельной линии ГПП-РП будет Iра=484,48 А. Проверим выбранное сечение по допустимому току

,

           где k₁=1- коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды, по [3],

                 k₂=1- учитывающий число рядом проложенных кабелей,

                 k₃=1- коэффициент, учитывающий фактическое удельное тепловое сопротивление земли,

                  k_П=1,3 - коэффициент, учитывающий перегрузочную способность кабеля.

Таким образом выбранный кабель не подходит, значит выбираем два кабеля

 2х ААШвУ 3´185-10, с   А тогда,

,

что удовлетворяет условию.

           Проверим также выбранное сечение на термическую стойкость. Для этого определим тепловой импульс от тока КЗ:

,

      где t_отк=1,6 с по [2]. Минимально допустимое сечение кабеля по условию темической стойкости:

,

то есть условие выполняется.

           Согласно [2] удельное сопротивление выбранного кабеля ГПП-РП будет , тогда по (10.4) сопротивление в относительных единицах :

           Результирующее сопротивление до точки КЗ К3 будет

По (10.5) и (10.6) определяем составляющие тока КЗ

,

,

           где k_у=1,72.

Таблица 10.1 - Токи КЗ в сетях 10 кВ                                         

ТОЧКА КЗ	, кА	Iу, кА
К1	12,32	31,36
К2	11,91	30,6
К3	9,76	23,75
К4	8,95	21,77