Расчет токов КЗ

Цель расчета - определение значений токов КЗ на ГПП предприятия. Точки КЗ выбираются на стороне 110 кВ и стороне 10 кВ. Расчет токов КЗ производится в системе относительных единиц по методике, изложенной в /1 7/. Исходные данные к расчету:

- мощность КЗ системы - 2200 МВА;

- длина воздушной линии - 16 км;

- мощность трансформатора ГПП - 16 МВА;

- напряжение КЗ трансформатора - 10,5 %;

- число синхронных двигателей - 6;

- номинальная мощность - 1000 кВт;

- номинальный cos - 0,9;

- сверхпереходное сопротивление - 0,20

Принимаем следующие базисные условия перед началом расчета:

- базисная мощность S₆ = 1000 МВА;

- базисное напряжение и_б1 = 110 кВ, базисное напряжение и_б2 = 10 кВ. Определяем базисные токи как

Составляем схему замещения для одной ветви питания, т.к. трансформа­торы на ГПП работают раздельно.

Рисунок 1. Схема замещения для расчета тока КЗ.

Рассчитываем параметры схемы замещения. Напряжение системы в относительных единицах U_c = 1, ЭДС синхронных двигателей Есд=1,1.

Сопротивление системы:

где S_кз – мощность КЗ системы, МВА.

Сопротивление ВЛ:

где Х₀ – погонное индуктивное сопротивление, равное 0,4 Ом/км;

L – длина линии, км.

Сопротивление трансформатора ГПП:

где U_k – напряжение КЗ Трансформатора;

S_H – номинальная мощность трансформатора.

Сопротивление синхронного двигателя:

где X^’’_d – сверхпереходное сопротивление синхронного двигателя.

Эквивалентное сопротивление СД:1

где N – число СД, подключенных к одной секции шин.

Расчет начинаем с точки К-1.

Находим эквивалентное сопротивление Х_э1 как:

Х_э1 =Х_с + Х_вл = 0,45+0,2=0,65 (50)

Определяем начальное значение периодической составляющей тока трех­фазного КЗ как

Находим значение ударного тока как:

где К_уд1 - ударный коэффициент, равный 1,7 /18 /.

Рассчитаем тепловой импульс тока КЗ (п. 12.2 /19/) как

где t_окл1 - время отключения КЗ, с;

Т_а - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, равная 0,03с при К_уд1 = 1,7.

Время t_откл1 определяется как:

t_откл1=t_рз1 + t_ов1, с, (54)

где t_рз1 - время действия релейной защиты, равное 0,2 с;

t_ов1 - время отключения выключателя, равное 0,1 с.

Вк1 = 8,07²*(0,2 + 0,1 + 0,03) = 21,5 кА²*с.

Продолжаем расчет для точки К-2.

Расчет разделим на две части, так в схеме нет нелинейных сопротивлений, и поэтому применим принцип наложения: расчет тока КЗ от системы и расчет тока подпитки КЗ от синхронных двигателей. Вначале определим ток КЗ от системы. Находим эквивалентное сопротивление Х_э2 как

Х_э2 =Х_э1 +Х_т=0,65+10,5 =11,15. (55)

Начальное значение тока трехфазного КЗ от системы:

Находим значение ударного тока как:

где К_уд - ударный коэффициент, равный 1,6 /18 /.

Начальное значение тока трехфазного КЗ от СД:

Находим значение ударного тока как:

где К_уд - ударный коэффициент, равный 1,6 /18 /.

Находим суммарное значение начального тока КЗ в точке К-2 как

I_по2 = I_пос + I_посд = 5,17 + 1,06 = 6,23 кА. (60)

Находим значение суммарное значение ударного тока КЗ в точке К-2 как

I_уд2 = I_удс + I_удсд = 11,66 + 2,39 = 14,05 кА. (61)

Тепловой импульс тока КЗ:

где t_откл2 - время отключения КЗ, с;

Т_а - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, равная 0,02с при К_уд = 1,6.

Время t_откл2 определяется как:

t_откл2=t_рз2 + t_ов2, с, (63)

где t_пз2 - время действия релейной защиты, равное 0,6 с (взято для действия максимальной токовой защиты);

t_ов2 - время отключения выключателя, равное 0,1 с.

Вк2 = 6,23²*(0,6 + 0,1 + 0,02) = 27,94 кА²*с.

Находим термически стойкое сечение кабеля (п. 12.2 /19/) как:

где С - функция, равная для выбранных кабелей с алюминиевыми многопроволочными жилами и бумажной изоляцией - 100 (табл.3.14 /20/).