2.4. Определение токов короткого замыкания на шинах ору–110 кВ

2.4.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания

Т.к. все источники удалены от точки короткого замыкания k₁, при расчетах учитывается только периодическая составляющая тока к.з..

Полный ток трехфазного к.з.

Ударный ток к.з. определяется следующим выражением:

(2.4)

где к_у - ударный коэффициент. Для электрически удаленной точки принят равным 1,8.

Т. обр., ударный ток к.з. от двух источников:

Мощность трехфазного к.з.

Из полученных значений токов к.з. от каждого из источников необходимо определить максимальное и минимальное. Максимальные значения предназначены для выбора оборудования при проверке на прочность, а минимальные - для проектирования защит и выбора уставок выключателей. Из выше изложенного следует, что для точки k₁ I_{max к} =2,25 кА; I_{min к} =1,3 кА.

2.4.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания

Режим двухфазного короткого замыкания относится к несимметричным режимам к.з. Для него необходимо учитывать сопротивления обеих фаз, участвующих в к.з. В данной работе используется упрощенная методика расчета токов двухфазного к.з., основанная на использовании приближенного соотношения между начальными токами трехфазного и двухфазного короткого замыкания:

(2.5)

2.4.3. Определение токов однофазного короткого замыкания

Однофазный ток короткого замыкания определен по формуле:

(2.6)

где х_*1 –сопротивление токам прямой последовательности;

х_*2 –сопротивление токам обратной последовательности;

х_*0 –сопротивление токам нулевой последовательности.

Принято равенство х_*1= х_*2= х_{*б рез}.=0,13

Для определения сопротивления нулевой последовательности используется схема замещения, изображенная на рис. 11.

Рис. 11

Токи нулевой последовательности являются однофазными токами. Для образования замкнутого контура для токов нулевой последовательности необходимо заземление, поэтому эти токи возвращаются в точку к.з. через заземленные нейтрали трансформаторов. Сопротивление нулевой последовательности

(2.7)

где x_*бТр - сопротивление трансформаторов. Оно определяется сопротивлением обмоток высокого напряжения, т. к. только они заземлены:

(2.8)

(2.9)

где u_кВН – напряжение к.з. обмотки высокого напряжения, %;

S_ГПТном – номинальная мощность трансформатора, МВА; S_ГПТном = 20 МВА;

S_б – базисная мощность.

u_к для каждой обмотки находится из следующих выражений:

Сопротивление обмотки высокого напряжения:

Аналогично:

Т. обр.,

2.5. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру – 27,5 кВ

Расчет токов к.з. на шинах 27,5 и 10,5 кВ производится для двух режимов – максимального, когда в схему включены оба трансформатора, и минимального, когда рассматривается лишь один трансформатор. Схемы замещения для каждого из режимов для к.з. на шинах 27,5 кВ представлены на рис. 12.

а)	б)

Рис. 12

2.5.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания.

Базисный ток определен по формуле (2.1). Значение принято равным

Т. обр.,

Максимальный режим (рис. 12а).

Реактивное относительное сопротивление цепи к.з.

Полное относительное сопротивление цепи к.з.

Токи и мощность к.з.:

Минимальный режим (рис. 12б).

2.5.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания

Максимальный режим.

Минимальный режим.

2.6. Расчёт точки короткого замыкания на шинах РУ - 10,5 кВ

Определение токов к.з. на шинах 10,5 кВ (точка к₃) произведено согласно схеме замещения, изображенной на рис. 13.

Рис. 13

Базисный ток:

Значение в данном случае принято равным 10,5 кВ.

Относительное сопротивление цепи определено следующим образом.

Для максимального режима:

Для минимального режима:

2.6.1. Определение токов трёхфазного короткого замыкания

Минимальный режим.

2.6.2. Определение токов двухфазного короткого замыкания

Максимальный режим.

Минимальный режим.

2.7. Расчёт короткого замыкания на шинах собственных нужд

Расчёт токов короткого замыкания на шинах собственных нужд (точка k₄) тяговой подстанции производится в именованных единицах, с учётом активных и индуктивных сопротивлений.

Расчётная схема и схема замещения представлены на рис. 14.

Рис. 14

Элементы со стороны первичной обмотки трансформатора СН можно отнести к системе неограниченной мощности по отношению к низковольтной части схемы. Поэтому сопротивления разъединителя QS и выключателя Q не учитываются.

Сопротивления ТСН определяются по справочнику. Для трансформатора типа ТМ-250/10 r_Тсн = 9,4 мОм, x_Тсн = 27,2 мОм.

Активное и реактивное сопротивления кабеля, мОм, определяются по формулам:

(2.10)

(2.11)

где - длина кабеля, м; принята равной 30 м;

r₀ и x₀ – соответственно активное и реактивное удельные сопротивления кабеля, Ом/км.

Значения r₀ и x₀ найдены по справочнику согласно принятому типу кабеля и приложенному напряжению. В настоящей работе принят кабель типа ААГ-3×185+1×50-1. Для него r₀ = 0,167 Ом/км, x₀ = 0,0596 Ом/км.

Сопротивления остальных элементов определены по каталогу, исходя из значения максимального рабочего тока вторичной обмотки трансформатора собственных нужд, который определяется выражением:

(2.12)

где U_н - линейное напряжение ступени к.з., кВ.

Сопротивления катушек автоматического выключателя:

Переходное сопротивление контактов автоматического выключателя:

Сопротивления трансформаторов тока:

Переходное сопротивление рубильника:

Результирующее активное сопротивление цепи к.з.

(2.13)

Результирующее реактивное сопротивление цепи к.з.

(2.14)

Полное сопротивление до точки к.з. равно:

(2.15)

Токи трехфазного короткого замыкания:

(2.16)

Токи двухфазного короткого замыкания:

Токи однофазного короткого замыкания:

(2.17)

где U_2ф –фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

z_Тсн –полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании.

Согласно справочным данным для принятого в работе трансформатора собственных нужд

Таблица 3

Результаты расчета токов короткого замыкания

Точка К.З.		Рассчитываемый показатель.	РУ - 110 кВ (к1)	РУ - 27,5 кВ (к2)	РУ - 10,5 кВ (к3)	ТСН (к4)
Трёхфазное К.З.	max	Iк, кА	3,55	5,4	9,82	7,95
		iy, кА	9,055	13,77	25	20,27
		Iy, кА	5,4	8,2	15	12,1
		Sк, МВА	714,3	244	178,57	-
	min	Iк, кА	-	3,24	5,6	-
		iy, кА	-	8,26	14,3	-
		Iy, кА	-	4,9	8,5	-
		Sк, МВА	-	147	102	-
Двухфазное К.З.	max	Iк, кА	3,1	4,7	8,54	6,9
		iy, кА	7,9	12	21,78	17,6
		Iy, кА	4,7	7	13	10,5
		Sк, МВА	618,6	212,3	155,36
	min	Iк, кА	-	2,8	4,87	-
		iy, кА	-	7,14	12,4	-
		Iy, кА	-	4,3	7,4	-
		Sк, МВА	-	127,9	88,74	-
Однофазное К.З.	max	Iк, кА	4,31	-	-	2,3
		iy, кА	11	-	-	5,87
		Iy, кА	6,55	-	-	3,5
		Sк, МВА	538	-	-	-
	min	Iк, кА	-	-	-	-
		iy, кА	-	-	-	-
		Iy, кА	-	-	-	-
		Sк, МВА	-	-	-	-