4.2. Пример расчета токов кз в электрических сетях напряжением выше 1 кВ
Расчет токов КЗ в электрических сетях напряжением выше 1 кВ может производиться разными методами, с разными допущениями, в частности с использованием именованных или относительных единиц. Для релейной защиты очень часто расчет токов КЗ проводится в именованных единицах, но с приведением параметров сети к ступеням напряжения. Однако мы используем метод расчета, широко применяемый в проектной практике и основанный с использованием относительных единиц, приведенных к базисным условиям [12; 13, раздел 2.Б; 14, раздел 8]. Методика показана на примере расчета токов КЗ для характерной схемы электроснабжения, включающей в себя три ступени напряжения 110, 10 и 0,38 кВ.
4.2.1. Исходные данные
Принципиальная схема электрической сети представлена на рис. 4.3. Рассматриваемая электрическая сеть состоит из трех характерных частей:
– Схемы внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ, включающей воздушные линии электропередачи ВЛ1, ВЛ2 и подстанцию ПС с силовыми трансформаторами Т1, Т2 напряжением 110/10 кВ;
|
Рис. 4.3. Принципиальная схема электрической сети |
– Распределительной сети напряжением 10 кВ, включающей кабельные линии КЛ1, КЛ2, питающие высоковольтный распределительный пункт напряжением 10 кВ, кабельные линии КЛ3, КЛ4, питающие трансформаторную подстанцию ТП с силовыми трансформаторами Т3, Т4 напряжением 10/0,4 кВ;
– Низковольтной электрической сети напряжением 380 В, включающей кабельные линии КЛ5, КЛ6, питающие низковольтный распределительный пункт РПН (для промышленного предприятия) или вводное распределительное устройство ВРУ (для городских электрических сетей).
Расчет токов КЗ проводим для нормального режима работы системы электроснабжения, когда в работе находятся оба силовых трансформатора Т1 и Т2, а секционные выключатели Q9 и Q15 соответственно между секциями сборных шин ПС и РП отключены. Расчет проводится для точек А, Б, В, Г, Д – показаны слева от схемы (рис. 4.3).
Параметры электрической сети. Информация о характеристиках электрооборудования достаточно полно изложена в справочниках [14, 15, 16, 17].
Напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.
Мощность КЗ системы в максимальном режиме SК.МАКС = 3600 МВА, в минимальном – SК.МИН = 2900 МВА.
Длина воздушных линий ВЛ1 и ВЛ2 напряжением 110 кВ 12 км; марка провода АС-3х185/29; удельное индуктивное сопротивление ХО.ВЛ1 = 0,37 Ом/км [14, табл. 1.11].
Два трансформатора Т1 и Т2 подстанции имеют тип ТРДН-25000/115/ 10,5/10,5; напряжения короткого замыкания UК.СР = 10,5 %, UК.МИН = 10,44 %, UК.МАКС = 11,34 %; РПН в нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней [16, табл. 4.2].
Кабельные линии КЛ1 и КЛ2 напряжением 10 кВ: каждая линия содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х185 мм2; удельное индуктивное сопротивление ХО.КЛ1 = 0,077 Ом/км [14, табл. 2.63; 16, табл. 9.29], длина линий 650 м.
Кабельные линии КЛ3 и КЛ4 напряжением 10 кВ: каждая линия состоит из одного кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х95 мм2; удельное индуктивное сопротивление ХО.КЛ3 = 0,083 Ом/км [14, табл. 2.63; 16, табл. 9.29], длина линий 450 м.
Примечание. В соответствие с требованиями единой системой конструкторской документации (ЕСКД) на принципиальной схеме электрической сети следует показывать:
– все коммутационные и защитные аппараты без указания их типа (выключатели Q напряжением более 1 кВ, выключатели нагрузки QW, предохранители F, автоматические выключатели QF напряжением до 1 кВ, разъединители или рубильники QS);
– воздушные ВЛ и кабельные КЛ линии, шинопроводы ШП; указывают их марку и длину;
– подстанции ПС и трансформаторные подстанции ТП с установленными на них силовыми трансформаторами Т; указывают тип, мощность и напряжения трансформаторов;
– высоковольтные РП и низковольтные РПН распределительные пункты;
– секции сборных шин 1СШ и 2СШ, их номинальные напряжения UН;
– точки электрической сети, для которых проводят расчет токов КЗ;
– буквенные и цифровые обозначения для отдельного элемента наносят справа или сверху от его расположения или посередине между двумя элементами (для линий и трансформаторов).