24.3. Расчет токов короткого замыкания

Для выбора и проверки аппаратуры и токоведущих частей, для выбора защиты и ее настройки по току к. з. необходимо опре­делить:

1. ударный ток к. з. i_y, т. е. максимальное амплитудное зна­чение тока к. з. (см. рис. 24.2), для проверки аппаратуры и шин . на «динамическую устойчивость;

2. начальный (сверхпереходной) ток к. з.I_{п 0};

3. установившийся ток к. з. I_∞ для проверки токоведущих частей на термическую устойчивость;

4. наибольшее действующее значение тока к. з. I_у, т. е. дей­ствующее значение полного тока к. з. за первый период от на­чала короткого замыкания;

5. действующее значение полного тока к. з. I_t за любой от­резок времени короткого замыкания для выбора выключате­лей и настройки релейной защиты.

Для расчетов токов к. з. прежде всего необходимо опреде­лить сопротивление цепи короткого замыкания. Определение сопротивления цепи короткого замыкания осуществляется по расчетной схеме.

Расчетная схема должна включать: источники электроэнер­гии, силовые трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы и т. д.

На рис. 24.3 приведены расчетная и эквивалентные схемы цепи короткого замыкания в карьерной сети. При электроснабжении карьера от мощной энергосисте­мы источник тока является неограничен­ной мощности. В этом случае напряже­ние источника тока остается неизменным при к. з. и процесс к. з. происходит без затухания периодической составляющей тока к. з,, что позволяет применять уп­рощенный метод расчета тока к. з. в аб­солютных единицах.

Для упрощенного расчета тока к. з. достаточно иметь кроме расчетной схе­мы величину мощности короткого замы­кания S_K на шинах районной подстан­ции, от которой карьер получает элек­троэнергию. Согласно расчетной и эквивалентной схемам определяют ин­дуктивные сопротивления (Ом) до точек короткого замыкания

где х_с — индуктивное сопротивление си­стемы, Ом; Σx_эл — индуктивное суммар­ное сопротивление цепи до точки к. з.„ (Ом).

Индуктивное сопротивление системы (Ом).

где U_{ном. ср} — среднее номинальное напряжение на шинах рай­онной подстанции, кВ; S_К — мощность к. з. на шинах районной подстанции, MB∙А.

Индуктивное сопротивление трансформаторов (Ом)

где U_ном.ср — среднее номинальное напряжение на высшей сто­роне трансформатора, кВ; u_к %—напряжение к. з. трансфор­матора; S_ном — номинальная мощность трансформатора кВ∙А

Индуктивное сопротивление воздушных и кабельных линий (Ом)

где x₀ — индуктивное сопротивление одного километра линии, Ом/км; L — длина линии, км.

Индуктивное сопротивление (Ом/км) принимают: x₀ = 0,4— для воздушных линий напряжением 6—220 кВ; x₀ = 0,08 — для кабельных линий напряжением 3—10 кВ; х₀ = 0,12 — для ка­бельных линий напряжением 35 кВ и выше.

Среднее номинальное напряжение принимают равным 6,3; 37 и 115 кВ.

Если в цепи к. з. имеются элементы с различными напря­жениями (при наличии силовых трансформаторов в расчетной схеме), то необходимо сопротивление элементов цепи привести -к одной (базисной) величине напряжения. За базисное напря­жение принимают среднее номинальное напряжение той сту­пени, на которой принята точка к. з. В этом случае

где х_эл-— индуктивное сопротивление элемента, Ом. Ток трехфазного к. з. (А)

где U_ном. _ср — среднее номинальное напряжение, кВ.

Ударный ток, действующее значение полного тока к. з. и мощность к. з. определяют соответственно по формулам:

При значительных величинах ток к. з. с целью повышения надежности работы подстанций осуществляют мероприятия по ограничению этих, токов.

Основными способами ограничения тока к. з. являются:

секционирование шин подстанции, отказ от параллельной работы трансформаторов и линий электропередачи;

искусственное увеличение сопротивления цепи короткого за­мыкания путем последовательного включения специальных ап­паратов — реакторов.

Следует отметить, что на карьерных подстанциях, как пра­вило, необходимости в ограничении тока к. з. нет.