 |
Расчет токов короткого замыкания
|
|
|
|
При расчете токов короткого замыкания необходимо определить следующие параметры:
1. Действующее значение начального сверхпереходного тока для выбора уставок быстродействующей защиты I’’;
2. Установившийся ток короткого замыкания для проверки на термическую устойчивость электрических аппаратов и кабелей I¥;
3. Ударный ток короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость 
;
4. Наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость в течение первого периода процесса короткого замыкания Iу;
5. Действующее значение полного тока короткого замыкания для произвольного момента времени для выбора выключателей по отключаемому току It;
6. Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени при проверке выключателей по отключаемой ими мощности St.
Для расчета необходимо составить расчетную схему со всеми участвующими в питании короткого замыкания источниками тока, руководствуясь правилами устройства электроустановок, выбрать расчетные точки короткого замыкания; составить схему замещения с указанием сопротивлений в относительных единицах. Схема замещения путем соответствующих преобразований сводится к простейшему виду.
Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности):
,
где Uб – базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб=6,3 кВ; Х*Sс – суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл.8).
Токи от синхронных двигателей (СД)
It = ktIнS,
где IнS - суммарный номинальный ток СД, кА;
IнS = 
;
kt – кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.
|
|
|
Таблица 5
Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенных к базисным условиям
| Элементы системы электроснабжения | Расчетные формулы | Примечание |
| Сопротивление энергосистемы | cк бс=  ,
где Sкз–мощность трех-фазного короткого за- мыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанция
| |
| Двухобмоточные трансформаторы | c*бт = 
| |
| Линия электропередачи | c*бл = cоl 
| Для ВЛ-6-35 кВ cо = 0,4 Ом/км |
r* бл = 
| Для КЛ-6(10) кВ cо = 0,08 Ом/км | |
cо бл =  
| Для КЛ-35 кВ cо = 0,12 Ом/км | |
| Синхронные двигатели | c*бсD = 
| 
|
| Трехобмоточные трансформаторы | 
| 
|
Х*расч. = Х*S 
,
где Х*расч. – суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания; SS - суммарная
номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А; Sб – базисная мощность, МВ×А.
При Х*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.
Суммарный ток короткого замыкания в данной точке
,
где Iti – ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА; n – количество источников.
Ударный ток
,
где k y – ударный коэффициент. При rS £ 0,3ХS kу = 1,8, тогда iy = 2,55I².
Для длинных кабельных линий, где активное сопротивление довольно велико, значение kу определяется по кривой, изображенной на рис.5.6, л.4, с.86.
Полный ток короткого замыкания
При kу = 1,8 Iy = 1,52I’’ или Iу» 0,6iy.
Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени 
.
Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам
; 
; 
.
Пример
С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис.1, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М.
Тогда схема примет вид:
|
|
|
Выбираем базисные величины:
Sб = 100 МВ×А; Uб = 6,3 кВ.
Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.
Сопротивление питающей системы Хс = 0.
Сопротивление трансформатора (рис.4)
Сопротивление ВЛ-6:
Сопротивление кабельных ЛЭП-6:
Х*4 = 0,03×2,5 = 0,07,
Х*8 = 0,02×2,5 = 0,05.
Сопротивление синхронных двигателей:
Упростим схему замещения (см. рис.5).
Х*10 = Х*1 + Х*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;
Х*11 = Х*6 +Х*7 + Х*8 + Х*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1
Х*12 = Х*4 + Х*5 = 0,07 + 40 = 40,07.
Х*13 = Х*3 + Х*10 + 
=
= 0,6 + 1,54 + 
Х*14 = Х*3 + Х*11 + 
=
= 0,6 + 12,1 + 
Определяем возможность объединения синхронных двигателей:
, т.е.
находится в пределах 0,4 – 2,5.
Следовательно источники S2 и S3 можно объединить.
Параметры объединенной цепи будут равны:
2,325 МВ×А,
После объединения схема примет вид
|
Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.
Х*СД расч. = 
По рис.5.5, л.4, с.85 находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями: для Х*СД расч.= 0,98 и t = ¥; Кt = 1,3.
Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:
кА.
Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:
кА.
Суммарный ток к.з. в точке К1:
кА.
Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости:
мм2,
что меньше выбранного сечения 95 мм2.
Ток к.з. в точке К2 от энергосистемы:
кА.
Минимальное сечение кабелей экскаваторов ЭШ-5.45М и ЭШ-20.75:
мм2; 
мм2.
|
|
|
