2.2.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения

Схема электрической сети напряжением до 1 кВ и её схема замещения представлены на рисунке 3.

Сеть напряжением 380 В питается от распределительного пункта РП – 10 кВ по воздушным линиям ВЛ1 и ВЛ2 через понижающие трансформаторы Т5 и Т6.

Мощность КЗ на стороне высшего напряжения (ВН) трансформаторов (в точке Д) при максимальном и минимальном режимах работы соответственно равны (см. таблица 5):

, МВА,

, МВА.

Между трансформатором и вводным выключателем QF1 расположен шинопровод длиной L_Ш1 = 3 м. Номинальный ток трансформатора составляет:

а) б) в)

Рисунок 3 – Схема замещения нулевой последовательности (а),

прямой (б) и схема электрической сети до 1кВ (в)

, А.

С учетом перегрузки ток трансформатора может достигать величины:

, А.

Поэтому в качестве исходных данных возьмем шинопровод ШМА4-1250.

Расчет проводим в именованных единицах. Согласно [1, с. 51 – 81], рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения по следующим формулам.

1) Сопротивление системы:

- в максимальном режиме:

, мОм;

- в минимальном режиме:

, мОм.

2) Сопротивление заземляющей дуги возьмем из справочных данных [1, с. 81, приложение П.7]:

-

-

-

3) Сопротивление трансформаторов Т3 и Т4 типа ТМ-630 со схемой соединения обмоток Δ/Y_O возьмем из справочных данных [1, с. 66, приложение П.1]:

4) Сопротивление трансформаторов тока:

Сопротивление ТТ примем равное 0

5) Сопротивление шинопровода ШМА4-1250: согласно [2, приложение 1, таблица 3] его удельные сопротивления равны: мОм/м, мОм/м, мОм/м, мОм/м. Учитывая, что

длина шинопровода равна L_Ш1 = 5 м, найдем его сопротивления:

, мОм;

, мОм;

, мОм;

, мОм.

6) Сопротивления включения токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов автоматических выключателей (АВ):

- QF1, QF2: сопротивления равны [1, с. 79, приложение П.6.1]: мОм, мОм;

7) Сопротивление шинопровода с двух сторон:

-

8) Сопротивление плавкой вставки предохранителей F1, F2, F3, F4: сопротивление равно [1, с. 80, приложение П.6.4]: мОм.

9) Сопротивление воздушной линии ВЛ марки АС-3×95+1×70:

9.1) сопротивление прямой последовательности возьмем из справочных данных:

- удельное активное сопротивление равно [3, с. 48, приложение П-3]: мОм/м; тогда с учетом нагрева проводов сопротивление ВЛ длиной L = 600 м равно:

мОм,

- удельное индуктивное сопротивление равно [3, с. 54, приложение П-18]: мОм/м; тогда индуктивное сопротивление ВЛ равно:

мОм;

9.2) сопротивления нулевой последовательности: так как расчет токов однофазного КЗ будем проводить методом симметричных составляющих, то, согласно [2,пункт 8.2.1], сопротивления нулевой последовательности равны: мОм, мОм.

2.2.2 Расчет токов трехфазного КЗ в максимальном режиме

Ток трехфазного КЗ в максимальном режиме определяем по формуле:

, (5)

где U_СР.НН – среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ,

– полное сопротивление прямой последовательности цепи КЗ (от системы до места КЗ):

, (6)

R_1 и x_1 – суммарное активное и реактивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ.

Зная формулы (5) и (6), определим ток трехфазного КЗ в максимальном режиме во всех точках (Ж, З, И).

1) Точка Ж:

1.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное: , мОм,

- реактивное: , мОм,

- полное: , мОм;

1.2) определим значение тока трехфазного КЗ по формуле (5):

, кА.

2) Точка З:

2.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное: мОм,

- реактивное:

- полное: , мОм;

2.2) определим значение тока трехфазного КЗ по формуле (5):

, кА.

3) Точка И:

3.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное:

,

- реактивное:

мОм,

- полное: мОм;

3.2) определим значение тока трехфазного КЗ по формуле (5):

, кА.

Результаты расчетов сведём в таблицу 6.

2.2.3 Расчет токов трехфазного КЗ в минимальном режиме

Расчет токов трехфазного КЗ в минимальном режиме проводится также, как и в максимальном режиме. Различие заключается в том, что при расчете x_1 вместо нужно подставить .

Определим токи трехфазного, а также и двухфазного КЗ в минимальном режиме во всех точках (Ж, З, И).

1) Точка Ж:

1.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное: мОм,

- реактивное: , мОм,

- полное: , мОм;

1.2) определим значение токов трехфазного и двухфазного КЗ по формулам (5) и (3):

, кА,

, кА.

2) Точка З:

2.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное: мОм,

-реактивное: мОМ

- полное: , мОм;

2.2) определим значение токов трехфазного и двухфазного КЗ по формулам (5) и (3):

, кА,

, кА.

3) Точка И:

3.1) определим сопротивления цепи КЗ прямой последовательности:

- активное:

- реактивное:

, мОм,

- полное: , мОм;

3.2) определим значение токов трехфазного и двухфазного КЗ по формулам (5) и (3):

, кА,

, кА.

Результаты расчетов сведём в таблицу 6.

2.2.4 Расчет токов однофазного КЗ методом симметричных составляющих

По сравнению с расчетом токов трехфазных КЗ, расчет токов однофазных КЗ является более сложным, так как в этом случае помимо учета сопротивления КЗ в цепи прямой последовательности необходим учет сопротивления и в цепи нулевой последовательности. В решении вопроса о сопротивлении цепи КЗ появляется много неопределенностей. Кроме того, однофазные КЗ относятся к несимметричным, что вносит в расчет дополнительные сложности.

Расчет токов однофазных КЗ будем выполнять методом симметричных составляющих.

Метод симметричных составляющих [2] предложен для упрощения расчетов несимметричных КЗ. Сущность этого метода состоит в замене несимметричной системы токов трехфазной сети при однофазном КЗ тремя симметричными системами: прямой, обратной и нулевой последовательности. Симметричные системы являются достаточно простыми для теоретического расчета. В тоже время, при практическом использовании этого метода часто возникают затруднения из-за отсутствия справочных материалов по сопротивлениям нулевой последовательности.

При питании электроустановки от системы через понижающий трансформатор значение периодической составляющей тока однофазного КЗ рассчитывается по формуле:

, (7)

где R_1Σ и x_1Σ – суммарные активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ;

R_0Σ и x_0Σ – суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи КЗ.

Определим ток однофазного КЗ в точке И:.

1) Точка И:

1.1) определим сопротивления нулевой последовательности (см. рисунок 3в):

1.2) определим значение тока однофазного КЗ по формуле (7):

, кА.

Результаты расчетов сведём в таблицу 6.

Таблица 6 – Расчет сети напряжением до 1 кВ

	Место точек расчета КЗ
	Е	Ж	З	И
Максимальный ток трехфазного КЗ , кА	11,309	13,074	12,509	0,881
Минимальный ток двухфазного КЗ , кА	6,67	11,046	10,581	0,763
Минимальный ток однофазного КЗ , кА	-	-	-	0,268

3 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ЗАДАННОГО ФРАГМЕНТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

3.1 Организация релейной защиты

На рисунке 4 представлен фрагмент электрической сети, для которого необходимо рассчитать релейную защиту. Здесь необходимо сделать следующее замечание:

- с целью упрощения расчета разъединители, а также перемычку со стороны ВН трансформаторов Т1 и Т2 рассматривать не будем.

Прежде чем начинать расчет, необходимо рассмотреть организацию релейной защиты заданного фрагмента электрической сети. То есть понять, от каких повреждений нужно защитить элементы системы электроснабжения (СЭС) и какие защиты при этом использовать. Проделаем это.

Рисунок 4 – Организация релейной защиты

фрагмента электрической сети