6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) и остаточных напряжений производится для выбора и проверки аппаратов, проводников, проектирования и настройки релейной защиты и автоматики.

Расчет производят исходя из следующих положений. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой. Синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе. Расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (среднее номинальное напряжение), а именно: 230; 115; 37; 10,5; 6,3; 0,69; 0,4; 0,23 кВ.

Порядок расчета:

• Составить схему замещения сверхпереходного режима;

• Привести сопротивление элементов и ЭДС к одной ступени напряжения и к одинаковым базисным условиям;

Принимаются базисные условия:

S_б=S_с=1300 МВА (7.1)

U_б1=115 кВ

U_б2=10,5 кВ

X_с=0,64 о.е.

E_с=1

(7.2)

Сопротивление сети равно:

(7.3)

Сопротивление воздушной линии равно:

(7.4)

(7.5)

где - удельное активное сопротивление линии;

- удельное реактивное сопротивление линии.

Так как , то активная составляющая учитывается в расчетах.

Принципиальная схема расчетов токов короткого замыкания показана на рис.7.1.

Рисунок 7.1-Принципиальная схема расчетов токов короткого замыкания

Начальное значение периодической составляющей в точке К1:

(7.7)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. равна:

(7.8)

(7.9)

Ударный коэффициент для времени t=0,01с. равен:

(7.11)

(7.12)

7.2 Расчет токов к.з. в точке К2

Сопротивление трансформатора ТРДН- 40000/110-У1 с расщепленной обмоткой НН:

(7.13)

(7.14)

(7.15)

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К2:

(7.16)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.:

(7.17)

Ударный коэффициент для времени t=0,01cек:

(7.19)

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К2:

(7.20)

Ударный ток к.з.:

(7.21)

7.3 Расчет токов к.з. в точке К3

Сопротивление кабельных линий.

(7.22)

(7.23)

где l– длина кабельной линии от ПГВ до РП 1.

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К3:

(7.24)

где n– число жил в кабеле

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К3:

(7.25)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей:

(7.26)

Ударный коэффициент для t=0,01с:

(7.27)

Ударный ток к.з.:

(7.28)

7.4 Расчет токов к.з. в точке К4

Сопротивление кабельных линий:

(7.29)

(7.30)

где l– кабельная линия от РП 1 до КТП 1 (наибольшая по расстоянию).

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К4:

(7.31)

Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в точке К4:

(7.32)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей:

(7.33)

Ударный коэффициент для t=0,01с:

(7.34)

Ударный ток к.з.:

(7.35)

7.5 Расчет тока к.з в точке К5

При расчете тока к.з. на стороне 0,4 кВ необходимо учитывать активную составляющую сопротивления, сопротивление контактов коммутационной аппаратуры, токовых обмоток автоматов отключения трансформаторов тока и напряжения.

Сопротивление цехового трансформатора основовязального цеха:

Полное сопротивление трансформатора, приведенного к стороне высокого напряжения:

(7.36)

Активное сопротивление трансформатора, приведенного к стороне высокого напряжения:

(7.37)

Реактивное сопротивление равно:

(7.38)

Сопротивление шинопровода выбираем по справочным данным:

Сопротивление электрической дуги:

Сопротивление трансформатора тока:

Сопротивление контакта выбираем по справочным данным:

Для контактных соединений шинопровода:

Для контактных соединений коммутационного аппарата:

Результирующее сопротивление схемы замещения:

(7.39)

(7.40)

(7.41)

Ток 3-х фазного к.з. в точке К5:

(7.42)

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. равна:

(7.43)

Ударный коэффициент для времени t=0,01с. равен:

(7.44)

(7.45)

Результаты расчетов сводим в табл. 7.1.

Таблица 7.1 – Величина токов короткого замыкания

Точка к.з.	Iпо, кА	iуд, кА
1	6,0028	12,6757
2	0,8471	2,2847
3	0,0461	0,1245
4	0,0461	0,1241
5	0,0030	0,0086

Заключение

В настоящее время созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжений, сечений проводов и жил кабелей. Главной проблемой является создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий. Созданию таких систем способствует: выбор и применение рационального числа трансформаций; выбор и применение рациональных напряжений, что дает значительную экономию в потерях электрической энергии; правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных и понизительных подстанций, что обеспечивает минимальные годовые приведенные затраты; дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок.

Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения. Общая задача оптимизации систем внутризаводского электроснабжения включает рациональные решения по выбору сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации и диспетчеризации и другие технические и экономические решения в системах электроснабжения.

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. 7-е изд. СПб: Деан, 2004. 176 с.

2. Руководящий технический материал. Указания по расчету электри-ческих нагрузок. РТМ 36.18.32.4-92 / ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект». М., 1992. 26 с.

3. КудринБ. И. Электроснабжение промышленных предприятий / Б. И.Кудрин.М.: Интермет Инжиниринг, 2006. 672 с.

4. Электротехнический справочник / Под ред. В. Г.Герасимова/ МЭИ. М., 2002. Т. 3. 964 с.

5. ГОСТ 14.209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. М.: Госкомитет по стандартам, 2002. 30 с.

6. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Госкомитет по стандартам, 1988. 40 с.

7. ГОСТ Р 50270-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. М.: Госстандарт России, 1993. 60 с.

8. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98 / Под ред. Б. Н. Неклепаева. М.: Энас, 2001. 152 с.

9. Внутреннее освещение ПП. Нормы технологического проектирования. Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприя-тий. Внутреннее освещение.М.: Стройиздат, 1996. 168 с.