Расчёт токов короткого замыкания

Горное предприятие получат питание от двухисточников:

1. Подстанция № 1 ЭС

2. Подстанция № 2 ЭС

Энергосистема (ЭС), которая представляет собой комплекс связанных между собой предприятий, производящих, преобразующих и передающих элек­трическую энергию. ЭС, как правило, является источником неограниченной мощ­ности. Напряжение на шинах такого источника питания практически остается не­изменным в течение всего периода КЗ.

На предприятии уровень внешнего напряжения электроснабжения 110 кВ.

В связи с тем, что горное предприятие является потребителем первой категории, для преобразования напряжения установлены 2 одинаковых силовых трансформатора марки ТДН–10000–115/6,6 с параметрами:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТДН			6,6	14,0	58,0	10,5	0,9

На сторонах СН трансформаторов ТДН–10000–115/6,6 установлены 2 трансформатора ТМН–4000–6/0,4 с техническими характеристиками:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	СН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТМН			–	6,3	5,2	33,5	6,5	0,9

Основными потребители предприятия являются:

– 3 асинхронных двигателя типа АК12–41–4У4 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	cosφном
АК12-41-4У4			0,89

– 3 синхронных двигателя типа СДН-2–16–36–8У3 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	cosφном
СДН-2-16-36-8У3			0,9

– потребители на 0,4 кВ мощностью Р_0,4 = 4100 кВт;

Структурная схема электроснабжения предприятия представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема электроснабжения

Порядок расчёта:

1. Выбираем базисные величины.

- базисная мощность S_б = 100 МBA;

- базисное напряжение U_б1 = 115 кB, U_б3 = 6,6 кB, U_б4 = 6,3 кB (в качестве базисных напря­жений следует выбирать напряжение холостого хода силового трансформатора в точке короткого замыкания, данные уровни базисных напряжений принимаются для каждой точки КЗ).

2. Составляем первичную схему замещения (рис. 3) и определяем отно­сительные сопротивления её элементов.

- сопротивление энергосистемы

,

,

- сопротивление воздушных линий:

где х₀ = 0,3 (среднее значение индуктивного сопротивления воздушных одноцепных линий при напряжении более 1кВ,Ом/км );

Рис. 3. Первичная схема замещения

- сопротивление повышающего трансформатора

- сопротивление понизительных трансформаторов

,

- сопротивление синхронных двигателей

где

- сопротивление асинхронных двигателей

где = 0,2 сверхпереходное сопротивление двигателя;

3. Преобразуем схему замещения

Рис. 4. Преобразованная схема замещения для т. К1

4. Определяем возможность объединения источников питания.

Источники можно объединить, если результат нижеприведенной операции лежит в пределах 0,4 – 2,5:

Источники можно объединить, т.к. 1,08 попадает в пределы 0,4÷2,5.

Получаем схему замещения:

5. Так как , пользуемся расчётными кривыми:

Определяем базисный ток:

Периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени:

Токи трехфазного короткого замыкания

Периодическая составляющая

Ударный ток КЗ:

где = 1,8 – ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период:

Ток отключения:

Установившийся ток КЗ:

где , по кривым для Х_расч = 0,568

Мощность КЗ:

6. Для расчёта тока КЗ в точке К2 преобразуем схему (рис. 5).

Рис. 6. Схема замещения для т. К2

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/с ЭС:

Т.к. >3 и >3, то источники питания можно объединить.

Поскольку сопротивление потребителей (СД и АД), питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К2). Их общее сопротивление:

Суммарное сопротивление двигателя:

Проверим, возможно ли пренебречь источниками меньшей мощности. Условия проверки:

< 20;

< 0,05,

двигателями пренебрегать нельзя.

7. Определяем возможность объединения источников питания.

Так как и больше 3, то источники можно объединить. В этом случае:

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К2:

Ударный ток КЗ:

где = 1,8 – ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период:

Мощность КЗ:

Итоговая таблица токов КЗ

Точки КЗ	It=0, кА	It=0.2, кА	It=∞, кА	iу, кА	Iу, кА	S0.2, МВА
К1	8,8	8,3	9,04	22,5	14,2
К2	2,19	2,19	2,19	5,6	3,5