Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится с помощью типовых кривых. Достаточно рассмотреть ток трехфазного короткого замыкания в характерных точках СЭС предприятия и определить периодическую составляющую этого тока для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производится приближенно, допускается, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой точке электрической сети. Так как мощность короткого замыкания энергосистемы в месте присоединения питающей предприятие линии значительно превышает мощность, потребляемую предприятием, то допускается периодическую составляющую тока короткого замыкания от энергосистемы принимать неизменной во времени:

(6.1)

Для расчета токов короткого замыкания составим расчетную электрическую схему (рисунок 3).

Рисунок 3 – Расчетная электрическая схема СЭС предприятия для расчет токов КЗ

При выборе расчетной схемы для определения токов короткого замыкания рассчитывается режим, при котором воздействие токов короткого замыкания на систему электроснабжения является наиболее тяжелым. Это режим, когда один из трансформаторов главной понизительной подстанции отключен для проведения профилактических мероприятий или аварийного ремонта и включен секционный выключатель в распределительном устройстве 10 кВ ГПП, то есть все электроприемники питаются от одного трансформатора. В этом случае все асинхронные двигатели будут влиять на величину тока КЗ.

При определении токов КЗ в точках К₁ и К₂ подпитку от асинхронных двигателей можно не учитывать. В подпитке точки К₃ участвуют все асинхронные двигатели, подключенные к двум секциям. При определении тока КЗ в точке К₄ в качестве источника рассматривается только энергосистема, а подпитка от электродвигателей напряжением 10 кВ не учитывается.

Для расчета токов КЗ по схеме электроснабжения предприятия (рисунок 6) составляется схема замещения (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета токов КЗ

Найдем параметры схемы замещения в относительных единицах при S_Б = 1000 МВА и принимая за базисное напряжение той ступени, на которой произошло короткое замыкание.

Сопротивление системы:

(6.2)

где: S_КЗС – мощность короткого замыкания системы, МВА.

Сопротивление ВЛ:

(6.3)

где: U_СР1 = 115 кВ – среднее напряжение воздушной линии 110 кВ.

Сопротивление трансформатора ГПП:

(6.4)

(6.5)

Сопротивление кабельных линий для двигателей мощностью 1000 кВт:

Сопротивление синхронного двигателя:

(6.6)

Точку К₄ полагаем расположенной на шинах 0,4 кВ цеховой ТП с трансформаторами наибольшей мощности и наименее удаленной от ГПП (ТП-5).

Сопротивление кабельной линии от ГПП до ТП-2.3:

(6.7)

В сети напряжением ниже 1000 В необходимо учитывать и активные сопротивления.

Полное сопротивление трансформатора цеховой ТП:

(6.8)

Активное сопротивление трансформатора

(6.9)

Индуктивное сопротивление трансформатора

(6.10)

.

Перейдем к расчету токов короткого замыкания.

Токи КЗ в точках К1 и К2 были определены при технико-экономическом обосновании величины напряжения внешнего электроснабжения предприятия.

Для расчета тока короткого замыкания в точке К₃ приведем схему замещения (рисунок 4) к виду рисунка 5.

Рисунок 5 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К₃

Сопротивления на рисунке 8:

(6.11)

Базисный ток:

(6.12)

Начальные значения сверхпереходного тока каждой ветви:

(6.13)

(6.14)

(6.15)

Начальное значение тока короткого замыкания в точке К₃:

I_К3/0/ = I_С+ + = 4.34+1,67+1.47=7.48 кА (6.16)

Так как подпитку точки КЗ от асинхронных двигателей учитываем только в начальный момент, то периодическую составляющую тока КЗ можно считать неизменной:

I_К3 = I_{П 0} = I_{П t} = 7.48 кА

Ударный ток короткого замыкания:

(6.17)

где: К_У = 1,8 согласно [1].

Мощность короткого замыкания

(6.18)

Определим ток короткого замыкания в точке К₄.

Суммарное индуктивное сопротивление

х_S = х₁₈ + х₁₉ +х₂₀ =119.85 - полное сопротивление

(6.19)

Мощность короткого замыкания в точке К₄:

Ток короткого замыкания при базисном напряжении U_Б = 0,4 кВ найдем по формуле:

Ударный ток КЗ:

где: ударный коэффициент К_У принят 1,6 согласно [1].

Результаты расчетов по всем точкам КЗ представлены в таблице 17

Таблица 17 – Результаты расчета токов короткого замыкания

Расчетная точка	Напряжение UСР расчетной точки, кВ	Токи, кА	Мощность КЗ ступени, МВА
IП,0	iУД
К1		15.23	38.76
К2		13.28	33.8
К3	10,5	7.48		345.5
К4	0,4	11.5	26.02	8.02

Для оценки теплового импульса воздействия тока КЗ на отдельные элементы системы электроснабжения необходимо найти время отключения КЗ. С этой целью построим диаграмму селективности действия максимальной токовой защиты (рисунок 6), ступень селективности примем равной 0,5с.

Рисунок 6 – Диаграмма селективности действия максимальной токовой защиты