Расчет параметров схемы замещения и токов КЗ
Схема замещения приведена на Рис. 29. Как уже говорилось выше, расчет для подобных участков сети рекомендуется проводить в именованных единицах. Все сопротивления целесообразно привести к низшей стороне трансформаторов. Кроме того, удобнее результаты расчетов одних и тех же элементов располагать в общей таблице.
а) Расчет удельных и полных сопротивлений линий
Удельное индуктивное сопротивление линии определяется по формуле:
Хо = 0,144 × lg(Dср /rпр) + 0,016 .
Известными здесь являются: Dср 10кВ = 1100 мм; Dср 35кВ = 3500 мм. Для определения радиуса провода необходимо рассчитать длительно допустимый рабочий ток в проводе, для которого затем следует подобрать сечение. Например, для линии W3
Iраб.W3 = 1,05 × SН5 / ( Ö3 × Uном ) = 1,05 × 4,5 /(Ö3 × 37) = 73,7 А.
Расчет сечения по экономической плотности тока, как рекомендует ПУЭ, в действительности не определяет экономически целесообразного сечения. Дело в том, что при этом не учитываются стоимость электроэнергии, капитальные затраты на сооружение линии и приближенно учитывается число часов работы линии в году. Однако с целью упрощения расчетов допускается в релейной защите сечение проводов рассчитывать по экономической плотности тока.
Для неизолированных алюминиевых проводов при (условно принятом) числе часов использования максимума нагрузки в году Тmax = 2400 час/год принимаем, согласно ПУЭ : jэк 35кВ = 1,2 А/мм2; jэк 10кВ = 1,4 А/мм2.
Отсюда расчетное сечение W3
FpW3 = Iраб.W3 / jэк35 = 73,7 / 1,2 = 61,4 мм2.
Принимаем стандартное сечение провода Fст.W3 = 70 мм2
[4,16], для которого rпр = 5,35 мм.
Расчетное значение удельного индуктивного сопротивления для линии W3
Хо = 0,144 × lg(3500 / 5,35) + 0,016 = 0,42 Ом/км.
Окончательно, отдельные составляющие сопротивления линии W3, приведенные к стороне 10,5 кВ:
RW3 = rоW3 × lW3 / Kт2 = 0,43 × 3 / (37 / 10,5)2 = 0,037 Ом;
ХW3 = xоW3 × lW3 / Kт2 = 0,42 × 3 / (37 / 10,5)2 = 0,037 Ом.
Все расчеты сведены в таблицу 4.4.
Рис. 29 Схема замещения участка цепи
Б) Расчет сопротивлений трансформаторов
В качестве примера рассчитаем составляющие сопротивления трансформатора Т1:
Rт1 = DPк × Uном / Sном = 60 × 10,5 / 10 = 0,07 Ом;
Xт1 = Uк% × Uном /(100 × S2ном) = 8 × 10,5 /(100 × 102 ) = 0,88 Ом.
В таблице 4.5 приведены результаты расчетов всех трансформаторов.
Таблица 4.4
Исходные и расчетные параметры линий
| Обозначение параметра | Значение параметра для номера линии | |||||
| W1 | W2 | W3 | W4 | W5 | W6 | |
| Iраб, А | 286,2 | 175,5 | 73,7 | 63,7 | 39,4 | 15,1 |
| Fр, мм2 | 238,5 | 146,1 | 61,4 | 45,5 | 28,1 | 10,8 |
| Fст, мм2 (Al) | ||||||
| rо, Ом/км | 0,097 | 0,162 | 0,429 | 0,603 | 0,79 | 1,176 |
| xо, Ом/км | 0,12 | 0,19 | 0,43 | 0,36 | 0,36 | 0,38 |
| RW, Ом | 0,062 | 0,091 | 0,104 | 3,015 | 2,37 | 3,528 |
| XW, Ом | 0,238 | 0,22 | 0,102 | 1,8 | 1,08 | 1,14 |
| Длина ЛЭП, км |
Таблица 4.5
Исходные и расчетные параметры трансформаторов
| Обозначение параметра | Значение параметра | |||||
| Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | Т6 | |
| Тип трансформатора | ТДНС- -10000 | ТДНС- -10000 | ТМ- -6300 | ТСЗ- -400 | ТСЗ- -400 | ТСЗ- -250 |
| Uном, кВ | 38/10 | 38/10 | 35/6,3 | 10/0,4 | 10/0,4 | 10/0,4 |
| Iном, А | 165,0 | 165,0 | 104,0 | 23,1 | 23,15,4 | 14,4 |
| Рк, кВт | 60,0 | 60,0 | 7,6 | 5,4 | 5,4 | 3,8 |
| Uк, % | 8,0 | 8,0 | 7,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
| Rт, Ом | 0,066 | 0,066 | 0,047 | 3,721 | 3,721 | 0,703 |
| Xт, Ом | 0,882 | 0,882 | 1,313 | 15,159 | 15,159 | 24,26 |
В) Расчет параметров энергосистемы
Параметры энергосистемы также приведены к стороне 10,5 кВ:
Расчет токов короткого замыкания
Поскольку расчетная схема не имеет параллельных и кольцевых цепей и неизвестны колебания мощности КЗ энергосистемы, расчет максимальных значений токов КЗ производится для исходного положения схемы при условии, что регуляторы напряжения трансформаторов находятся в среднем положении.
Расчет токов КЗ производим без учета подпитки со стороны нагрузки. Согласно ПУЭ, не учитывается влияние асинхронных двигателей на токи КЗ при мощности электродвигателя до 100 кВт в единице, если электродвигатели отделены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации. Или, если ток от двигателей может поступать к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети и которые имеют существенное сопротивление (линии, трансформаторы и т.п.).
Определяем эквивалентное сопротивление от энергосистемы до точки КЗ и рассчитываем ток по формуле Iкзi = Ес / Zэкi . Результаты расчетов сведены в таблицу 4.6.
Таблица 4.6
Расчетное значение тока трехфазного КЗ
| Численное значение параметра для точки КЗ | Параметр схемы | |||
| Х, Ом | R, Ом | Z, Ом | Iк, кА | |
| К1 | 0,133 | - | 0,133 | 45,56 |
| К2 | 0,371 | 0,062 | 0,376 | 15,99 |
| К3 | 0,591 | 0,133 | 0,61 | 9,92 |
| К4 | 0,693 | 0,257 | 0,739 | 8,19 |
| К5 | 1,43 | 0,219 | 1,489 | 4,07 |
| К6 | 1,253 | 0,128 | 1,259 | 4,81 |
| К7 | 3,033 | 3,143 | 4,38 | 1,38 |
| К8 | 18,21 | 6,864 | 19,46 | 0,311 |
| К9 | 4,133 | 5,513 | 7,292 | 0,83 |
| К10 | 19,29 | 9,234 | 21,38 | 0,28 |
| К11 | 5,273 | 9,04 | 10,46 | 0,58 |
| К12 | 29,53 | 9,744 | 31,03 | 0,195 |
| К13 | 2,006 | 0,304 | 2,03 | 2,99 |