Расчет 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.

Уровень напряжения внешнего электроснабжения предприятия 110 кВ.

В связи с тем, что горное предприятие является потребителем первой категории, для преобразования напряжения установлены 2 одинаковых силовых трансформатора марки ТДТН-10000-115/38,5/6,6 с параметрами:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	СН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТДТН			38,5	6,6	17,0	76,0	10,5; 17,5; 6,5	1,0

На сторонах СН трансформаторов ТДТН-10000-115/38,5/6,6 установлены 2 трансформатора ТМН-4000-35/6.3 с техническими характеристиками:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТМН			6,3	5,6	33,5	7,5	0,9

Основными потребители предприятия являются:

- 3 синхронных двигателя типа СДВ-15-39-10У3 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	Сosφном
СДВ-15-39-10У3			0,9

- 3 асинхронных двигателя типа АКНЗ-2-15-69-8У3 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	Сosφном
АКНЗ-2-15-69-8У3			0,87

- потребители на 0,4 кВ мощностью Р_0.4 = 2100 кВт;

- ЦПП мощностью Р_ЦПП = 7400 кВт.

Структурная схема электроснабжения предприятия представлена на рис. 2.

Рис 2. Структурная схема электроснабжения

При расчете токов КЗ определяются следующие величины:

– начальное значение периодической составляющей тока КЗ;

– ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, изоляторов, шин на динамическую стойкость;

– наибольшее действующее значение полного тока КЗ для проверки электрических аппаратов на динамическую стойкость в течение первого периода КЗ;

– значение тока при с для проверки выключателей по отключаемому ими току;

– действующее значение установившегося тока КЗ для проверки электрических аппаратов, шин, проходных изоляторов, кабелей на термическую стойкость;

– мощность КЗ при с для проверки выключателей по отключаемой мощности.

Произведем расчет токов КЗ:

1. Выбираем базисные величины.

- базисная мощность S_б = 1000 МBA;

- базисное напряжение U_б1 = 115 кB, U_б2 = 38,5 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 для воздушных одноцепных линий напряжением выше 1 кВ;

Рис. 3. Первичная схема замещения

- сопротивление понизительных трансформаторов:

Для трехобмоточного трансформатора значение реактивного сопротивления определяется отдельно для каждой цепи:

;

;

.

1. ;

2. ;

3. .

Находим сопротивление двухобмоточного понижающего трансформатора:

- сопротивление синхронных двигателей

где

- сопротивление асинхронных двигателей

где = 0,2 сверхпереходное сопротивление двигателя; МВ^.А

3. Преобразуем схему замещения

Рис. 4. Преобразованная схема замещения для точки 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. 0,551 попадает в пределы 0,4 – 2,5 .

Получаем схему замещения:

4. Так как , пользуемся расчётными кривыми:

Определяем базисный ток:

Периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени:

Токи трёхфазного 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 = 1,2, =0,945 по кривым для Х_расч=0,952

Мощность КЗ:

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

Рис. 5. Схема замещения для точки К2

Преобразуем схему замещения трехобмоточного трансформатора из звезды в треугольник:

;

;

.

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/с ЭС:

где

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ К2.

Рис. 6. Преобразованная схема замещения для точки К2

Суммарное сопротивление цепи со стороны питания

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К2:

Мощность КЗ в точке К2:

6. Расчёт токов КЗ в точке К3.

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

где

Рис. 7. Преобразованная схема замещения для точки К3

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К3).

Суммарное сопротивление цепи со стороны питания

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К3:

;

Мощность КЗ в точке К3:

7. Для расчёта тока КЗ в точке К4 преобразуем схему (рис. 8).

Рис. 8. Схема замещения для точки К4

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

где

Сопротивление двухобмоточных трансформаторов:

Поскольку сопротивление ветвей и больше трех, то возможно объединение источников питания:

Суммарное сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К4).

Их общее сопротивление:

Суммарное сопротивление двигателей

.

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

< 20;

< 0,05,

двигателями пренебрегать нельзя.

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

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К4:

Мощность КЗ:

Итоговые значения расчетов токов КЗ

Точки КЗ	It=0, кА	It=0.2, кА	It=∞, кА	iу, кА	Iу, кА	S0.2, МВА
К1	5,273	4,74	6,024	13,423	8,502	943,02
К2	1,519	1,519	1,519	3,85	1,921	101,73
К3	0,703	0,703	0,703	1,784	2,257	8,027
К4	3,394	3,394	3,394	8,614	5,473	36.991