3. Расчёт токов короткого замыкания
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) проверка на электродинамическую и термическую стойкость шин и агрегатов производится по току трёхфазного к.з. Так как на подстанциях токи трёхфазного к.з. больше токов однофазного к.з., то для проверки аппаратуры необходимо будет выполнять расчёты токов при трёхфазном к.з.
Рисунок 2.− Схема замещения ТП
Расчёт токов к.з.
производится на основании электрической
схемы внешнего электроснабжения и
подстанции. Для составления её необходимо
к заданной схеме внешнего электроснабжения
(рис.1) нарисовать упрощенную схему
главных электрических соединений
выбранной (заданной) подстанции, на
которой достаточно указать только
трансформаторы, преобразовательные
агрегаты и шины всех распределительных
устройств, включая шины низкого напряжения
ТСН, а также их параметры (рис.2,3).
Рисунок 3.− Схема замещения ТП
Средние напряжения ступеней выбирают из ряда величин: 0,23; 0,4; 3,15; 6,3; 10,5; 26,3; 37; 115; 230 кВ.
Расчёт сопротивлений элементов цепи к.з.
Принимаем базисную мощность 100 МВА.
Сопротивление
генератора: 
,
(3.1)
Сопротивление
ЛЭП: 
,(3.2)
Сопротивление трансформаторов:
(3.3)
(3.4)
После преобразования схемы замещения (рис. 4), определим результирующие сопротивления.
Рисунок 4.− Схема замещения и преобразования ТП
Преобразуем схему с учётом параллельных и последовательных соединений, определив результирующие сопротивления к.з. на каждой ступени (рис. 5).
Рисунок 5. – Упрощённая схема для шин 110 кВ, 35 кВ, 10 кВ, 3,3 кВ и 0,4 кВ.
При определении сопротивлений в относительных единицах все элементы приводятся к одним и тем же базовым условиям. В качестве таких условий выбирается произвольное значение базовой мощности и базовое напряжение, принимаемое равным среднему напряжению ступени, где находится ток к.з., т.е. Uб = Uср. По известной величине суммарного относительного базового сопротивления х*бΣ определяется установившийся ток трёхфазного к.з.
,
(3.5)
Как известно мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле может быть определена по формуле:
, (3.6)
где Uср - среднее напряжение источника питания.
Далее находится ударный ток к.з. по формуле:
, (3.7)
где Ку – ударный коэффициент для высоковольтных цепей тяговой подстанции равен 1,8, а для низковольтных 1,3.
Действующее значение ударного тока:
(3.8)
При известных ударных коэффициентах для всех узлов можно получить матрицы мгновенного и действующего значения ударного тока.
Расчёт токов несимметричных коротких замыканий.
Ток двухфазного к.з. может быть найден через известное соотношение между током трёхфазного Iк(3) и двухфазного Iк(2) к.з.
(3.9)
Ток однофазного к.з. Iк(1) на стороне 110 кВ может быть найден через соотношение между ним и трёхфазным к.з.:
, (3.10)
Расчёт тока к.з. на шинах 3,3 кВ.
Установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ определяется по выражению:
, (3.11)
где Idн – номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата; N – число выпрямительных агрегатов, нормально находящихся в работе № 1; SНПР.ТР. – мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат; Sк.з. – мощность к.з. на шинах переменного тока, от которых питаются преобразовательные трансформаторы; Uк – напряжение к.з. преобразовательного трансформатора, %.
Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 Результаты расчёта токов к.з.
|
№ точки к.з. |
Трёхфазное к.з. |
Двухфазное к.з. |
Однофазное к.з. | |||||
|
I (3)к, А |
Sк, МВ∙А |
iу, кА |
Iу, кА |
I (2)к, А
|
I (1)к, кА
| |||
|
КЗ1 |
5977 |
1191 |
15,2 |
9 |
5176 |
3,3 | ||
|
КЗ2 |
2874 |
184 |
7,3 |
4,3 |
2489 |
- | ||
|
КЗ3 |
6839 |
124 |
17,4 |
10,3 |
5923 |
- | ||
|
КЗ4 |
- |
- |
- |
- |
- |
41 | ||
|
КЗ5 |
11974 |
8,3 |
22 |
13 |
10470 |
- | ||