2.5 Розрахунок струмів к.З

Розрахунок струмів короткого замикання (к.з) виконується для того, щоб перевірити кабельні лини та інше обране високовольтне обладнання у режимі к.з. Визначені струми к.з, необхідні для розрахунку релейного захисту і перевірки його чутливості.

Складаємо розрахункову схему заміщення.

L=1600 м; X_O=0,08 Ом

Рисунок 2.6 - Розрахункова схема

Вихідні дані:

S_к.з=160 МВА; U_к.з=5,5%; S_н=1000 кВА; U_н=6,3 кВ; Р_к.з=12,2 кВт.

Складаємо схему заміщення.

Х₁=0,248 r₁=0 X₂=0,128 r₂=0,906 X₃=2,18 r₃=0,0769

Рисунок 2.7 - Схема заміщення

Визначаємо опір системи

X₁=U ²_Н /S _К.З. ; (2.22)

де U_н – напруга установки, кВ;

S_к.з – потужність к.з. на шинах джерела живлення, МВА.

X₁= 6,3 ² /160=0,248 Ом.

Беремо R₁=0, тоді повний опір:

Z₁=X₁=0,248 Ом.

Визначаємо опір КЛ.

Визначаємо реактивний опір.

X₂=X₀*l; (2.23)

де X₀ – питомий індуктивний опір, для КЛ напругою 6 та 10 кВ, X₀=0,08 Ом/км;

l – довжина КЛ, км.

X₂=0,08*1,6=0,128 Ом.

Визначаємо активний опір:

R₂=*l/S; (2.24)

де  – питомий опір алюмінію, =0,0283 Ом*мм² /м;

l – довжина лінії, м;

S – переріз провідника, мм² .

R₂=0,0283*1600/50=0,906 Ом.

Визначаємо опір трансформатора.

Визначаємо реактивний опір.

X₃=(U_K/100)*(U ²_Н/ S_Н. ); (2.25)

де U_к –напруга к.з трансформатора, %;

U_н –напруга установки, кВ;

S_н –номінальна потужність трансформатора, МВА.

X₃=(5,5/100)*(6,3²/1)=2,18 Ом.

Визначаємо активний опір, Ом.

R₃= (Рк.з*Uн*10^-3)/Sн² ; (2.26)

де Р_кз –потужність к.з трансформатору, кВт;

U_н –напруга установки, кВ;

S_н –номінальна потужність трансформатора, МВА.

R₃=(12,2*6,3*10^-3 )/1²=0,0769 Ом.

Визначаємо повний опір.

Z₃=√R²₃+X²₃ ; (2.27)

де R₃ и X₃ –активний і реактивний опір трансформатора, Ом.

Z₃=√0,0769²+2,18²=2,183 Ом.

Визначаємо струми трифазного к.з у точці К1.

Струм к.з.

I⁽³⁾_К1=U_н/(√3*Z₁); (2.28)

де U_н –напруга установки, кВ;

Z₁ –повний опір ділянки 1, Ом.

I⁽³⁾_К1=6,3/(√3*0,248)=14,66 кА.

Ударний струм к.з.

I_у=К_у* * I⁽³⁾_К1; (2.29)

де К_у –ударний коефіцієнт, беремо згідно з [1] таблиця 6.1 с.228 Ку=1,8;

I⁽³⁾_К1 – струм трифазного к.з у точці К₁, кА.

I_у=1,8* *14,66=37,33 кА.

Обираємо вимикач на відхідній лінії типу ВВВ-10-400 згідно з [5] таблиця П4.4 с.630 як більш надійний, зручний, пожежобезпечний I_{вимк.ном}=10 кА, iу=25 кА, t_вимк=0,05с.

Умова I_{вимк.ном} =10 кА > I⁽³⁾_К1=14,66 кА не вікоеується, тому обмежуємо струм короткого замикання шляхом встановлення реактора між вимикачем і кабелем.

Розрахункова схема приймає вигляд:

ТМЗ 1000/6/0,4

К3

50 мм

l=1600 м; X₀=0,08 Ом/км.

Рисунок 2.6 - Розрахункова схема із встановленим реактором

Відповідно змінюється із схеми заміщення.

Х₁=0,248 r₁=0 X_Р=0,14 X₂=0,128 r₂=0,9056 X₃=2,183 r₃=0,0769

Рисунок 2.7 - Схема заміщення із встановленим реактором.

Визначаємо мінімальний необхідний опір реактора.

Xрозр=Х1+Хр= ;

(2.41)

де Х₁ – реактивний опір системи, Ом;

Х_р – мінімальний необхідний опір реактора, Ом;

I_{вимк.ном} – паспортне значення струму вимкнення вимикача ВВТЭ-10-630, I_{вимк.ном} = 10кА.

Х_розр= 0,36 Ом.

Тоді мінімальний необхідний опір реактора:

Хр = Хрозр - Х1; Хр = 0,36 – 0,248 = 0,12 Ом.

Обираємо реактор, в якого опір не менш 0,12 Ом, тобто реактор типу РБГ–10–630–0,14 згідно з [ 5 ] таблиця с. 255 в якого Х_{р ст}=0,14 Ом

Визначаємо струм і потужність к.з. для точки К1 з урахуванням реактора.

Стум трифазного к.з. у точці К1. ; =9,37 кА.

(2.42)

Отже =9,37 кА  =10 кА, тобто умова виконується.

Визначаємо ударний струм к.з у точці К1.

iу К1=Ку* * ;

(2.43)

де -струм трифазного к.з. у точці К1 з урахуванням реактора, кА.

iу К1=1,8* *9,37=23,9 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К1.

= * * ;	(2.44)
= *6,3*9,37=102,28 МВА.

Визначаємо струм короткого замикання, ударний струм і потужність к.з. у точці К2.

Визначаємо опір до точки К2.

ХК2=Х1+Хрст +Х2;

(2.45)

де Х₁ – опір системи, Ом;

Х_рст – опір реатору, Ом;

Х₂ – реактивний опір кабельної лінії, Ом.

ХК2=0,248+0,14+0,128=0,52 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з у точці К2.

;

(2.46)

де Х_К2 – опір до точки К2, Ом.

=6,3/(3*0,52) =7,05 кА

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К2.

iу К2=Ку* * ; iу К2=1,8* *7,05=17,94 кА.

(2.47)

Визначаємо потужність к.з. у точці К2.

= * * ; = *6,3*7,05=76,9 МВА

(2.48)

Визначаємо струми і потужність к.з. у точці К3.

Визначаємо реактивний опір до точки К3.

ХК3=Х1+Хрст+Х2+Х3; ХК3=0,248+0,14+0,128+2,183=2,699 Ом

(2.49)

Визначаємо активний опір до точки К3.

RК3=R2+R3;

(2.50)

R_К3=0,9056+0,0769=0,98 Ом.

Визначаємо повний опір до точки К3.

ZК3= ;

(2.51)

де R_K3 и X_К3 – відповідно активний і реактивний опір до точки К3, Ом.

ZК3=0,98^2+2,2,699^2=2,87 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з. у точці К3.

;	(2.52)
=6,3/(3*2,87)=1,27 кА.

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К3.

iу к3=Ку* * ;

(2.53)

де – струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

iу к3=1,8* *1,27=3,22 кА

Визначаємо потужність к.з. у точці К3.

= * * ; = *6,3*1,27=13,82 МВА.

(2.54)

Визначаємо струми двофазного к.з. у точках К1, К2, К3.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К1.

=0,865* ;

(2.55)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0,865*9,37=8,11 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К2.

=0,865* ;

(2.56)

де - струм трифазного к.з. у точці К2, кА.

=0,865*7,05=6,1 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К3.

=0,865* ;

(2.57)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0,865*1,27=1,1 кА.

Розрахунок зводимо у таблицю 2.7.

Таблиця 2.7 - Розрахунок струмів к.з.

Точки к.з.	I К^(3), кА	I К^(2), кА	iу, кА	S К^(3), МВА
К1	9,37	8,11	23,9	102,28
К2	7,05	6,10	17,94	76,9
К3	1,27	1,10	3,22	13,82

Визначаємо струм однофазного к.з. для вибору релейного захисту трансформатора.

I⁽¹⁾_кнн=(3*U_ф) / (2*Z_т + Z_о.т.р); (2.44)

де U_ф – фазна напруга, В;

Z_т – прямий опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 значення для ТС-1000-6/0,4 кВ Z_т=0,0088 Ом;

Z_{о тр} – зворотній опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 каталожне значення для ТС-1000-6/0,4 кВ Z_{о тр}=0,081 Ом.

I^(1)кнн=(3*220 / (2*0,0088+0,081)=6693,7 А.

Визначаємо струм однофазного к.з. приведеного на боці вищої напруги 6,3 кВ трансформатора.

= ;

(2.45)

де – струм однофазного к.з, приведеного на стороні нижчої напруги, А;

=6693,7*0,4/6,3=425 А.

Перевіряємо обраний переріз кабелю 6 кВ на термічну стійкість за струмом к.з у точці К2.

Sмін=  Sст;

(2.46)

де S_ст – обраний стандартний переріз кабеля, мм²;

– струм трифазного к.з у точці К2, А;

С – коефіцієнт, що відповідає різниці виділеної теплоти в провіднику до і після короткого замикання (обираємо згідно з [1] стр.245, для кабелів напругою 6-10 кВ з алюмінієвими жилами С=85);

t_пр – приведений час струму к.з, с;

tпр=tпр.п+tпр.а ;

(2.47)

де t_пр.п – періодична складова часу, с;

t_пр.а – аперіодична складова часу, с.

Визначаємо t_пр.п згідно з [1] рисунок 6.12 с.244.

Для цього необхідно визначити дійсний час протікання струму к.з.

t=tзах+tвимк;

(2.48)

де t_зах – час спрацьовування захисту, с; беремо t_зах=0,5 с;

t_вимк – час вимкнення вимикача, с; беремо t_вимк=0,05 с.

t=0,5+0,05=0,55 с.

Визначаємо відношення над перехідного струму до встановленого.

``=

(2.49)

Згідно з [1], рисунок 6.12, с.244 - ``=1.

tпр.п0,5 с.

Визначаємо аперіодичну складову часу.

tпр.а=0,05*``^2, с;

(2.50)

де ``– відношення над перехідного струму до встановленого;

tпр.а=0,05*1^2=0,05 с. tпр=0,5+0,05=0,55 с

Перевіряємо обраний переріз

Sмін=7050*(0,55/85) =61,5 мм^2 .

Умова S_мінS_ст не виконується, тому кабель марки АСБ-6 перерізом 350 мм² з термічній стійкості і струму к.з. не підходить. Приймаємо найближчий стандартний переріз, що дорівнює 70 мм². Отже, беремо кабель АСБ-6 перерізом 370 мм².