Расчет 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 выполнять расчеты токов при трёхфазном к.з. В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью (25 кВ) отключающая способность высоковольтных выключателей проверяется по току трёхфазного к.з., а в сетях с глухозаземленной нейтралью (т.е. при напряжении 110 кВ и выше) – по токам трёхфазного и однофазного к.з.

Расчет токов короткого замыкания производится на основании электрической схемы участка системы внешнего электроснабжения и подстанции. Сопротивление элементов схемы внешнего электроснабжения (рис.4).

 

 

 

 

 

Рис. 4 Последовательное упрощение схемы системы внешнего электроснабжения для расчета токов к. з.

 

Относительное базисное сопротивление найдем по формуле:

                                   , где (5.1)

- базисная мощность, принимаем равной 100 мВ·А;

Рассчитаем относительные базисные сопротивления:

 о.е.;

о.е.;

о.е.;

                ,где                                          (5.2)

- среднее напряжение ступени, кВ

- относительное базисное сопротивление линии;

= Х₀·l,

где Х₀ =0,4 Ом/км – сопротивление воздушной линии напряжением 6 – 220 кв;

 о.е.;

 о.е.;

Последовательное упрощение схемы внешнего электроснабжения. Преобразуем треугольник в звезду.
о.е.;

 о.е.;

 о.е.;

 о.е.;

 о.е.;

 о.е.;

 

Трехобмоточные трансформаторы характеризуются тремя напряжениями к. з. для каждой пары обмоток. При расчете каждая обмотка трансформатора представляется как отдельный элемент цепи к. з. со своим сопротивлением. 

          (5.3),

где

Используя полученные  по формуле (5.3) можно получить относительное базисное сопротивление каждой обмотки трансформатора:

 

Рис.5 а - расчетная схема; б - схема замещения трехобмоточного трансформатора

Подставив числовые значения, получим:

 кВ;

 кВ;

 кВ;

Относительные сопротивления трехобмоточного трансформатора:

;

;            (5.4) 

;

 

Получим:

о. е.;

 о. е.;

 о.е.;

 

Для точки К1:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з.:

                                     

                                 , где              (5.5)

 

- суммарное относительное базовое сопротивление, о.е.

Подставив числовые значения, получим:

                                 кА;

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К1 определим по формуле:

                                 , кВА  где                       (5.6)

- среднее напряжение источника питания, кВ;

                                  кВА;

Ударный ток к.з.

                                         кА                (5.7)

- ударный коэффициент для высоковольтных цепей тяговой подстанции равен 1,8;

                                              

                                   кА;

Действующее значение ударного тока:

                                 , кА            (5.8)

                                  кА

Однофазный ток к.з. на стороне 110 кВ:

                                 , кА                        (5.9)

Для точки К2:                                 

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (5.5):

                                  кА;

о.е.;

                                     

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К2 определим по формуле

(5.6):

                                  кВА;

Ударный ток к.з. (5.7)                                        

                                   кА;

Действующее значение ударного тока (5.8):                                                       кА

Для точки К3:

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (5.5):

                                  кА;

о.е.;

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К3 определим по формуле

(5.6):

                                  кВА;

Ударный ток к.з. (5.7)                                        

                                   кА;

Действующее значение ударного тока (5.8):                                                      кА;

Ток двухфазного к.з. найдем через соотношение между током трехфазного и двухфазного к.з.:

                                 , кА

Подставим числовые значение:

                                   кА;

Мощность к.з. в узле К3 определим по формуле

(5.6):

                                  кВА;

Ударный ток к.з. (5.7)                                        

                                   кА;

Действующее значение ударного тока (5.8):                                                      кА.

Для точки К4:

 Для ТСН:

 о.е.;

где

% - потери короткого замыкания;

Подставив числовые значения, получим:

                                          Ом;

Определим базисное активное сопротивление трансформатора по формуле:

                                          о.е.

Получим:

                                           о.е.;

Определим относительное сопротивление:

                                          , о.е.

Подставив числовые значения, получим:

                                          о.е.

 

 о.е.

 

Определим установившийся ток трёхфазного к.з. по формуле (5.5):

                                  кА;

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле К4 определим по формуле

(5.6):

                                  кВА;

Ударный ток к.з. в узле К4 (5.7):                                          

                                   кА;

Действующее значение ударного тока (5.8):                                                        кА;

Данные расчета токов короткого замыкания сведем в таблицу 5.1

 

              Таблица 5.1 - Результаты расчета токов к.з.                            

№ точки к.з.	Трёхфазное к.з.				Двухфазное к.з.				Однофазное к.з.
	, кА	кВА	кА	кА	, кА	кВА	кА	кА	, кА	кВА	кА	кА
К1 115кВ	2,83	564,3	7,23	4,3					1,56
К2 37 кВ	2,61	167,26	3,94	6,64
К3 26,3 кВ	2,56	116,6	6,52	3,87	2,22
К4 0,4 кВ	10,016	6,94	25,5	15,121