 |
Расчет токов короткого замыкания
|
|
|
|
Расчет токов короткого замыкания (к.з.) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, проектирования и наладки релейной защиты, выбора средств и схем грозозащиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств. [14]
10.1 Изобразим схему электроснабжения подстанции «Байдарка»
Рисунок 10.1 – схема электроснабжения подстанции «Байдарка»
10.2 По схеме электроснабжения составляем расчетную схему, в которую входят все участвующие в питании короткого замыкания источники питания и все элементы схемы электроснабжения. При выборе расчетной схемы учитываем режимы работы данной установки. На расчетной схеме расставляем характерные точки короткого замыкания.
Рисунок 10.2 – расчетная схема
10.3 По расчетной схеме составляем схему замещения и определяем значения сопротивлений входящих в эту схему. Схему замещения составляем для одной фазы.
Рисунок 10.3 – схема замещения
Х1 – сопротивление системы
Х2 – сопротивление стороны 110 кВ на подстанции «Восточная II»
Х3 – сопротивление стороны 35 кв на подстанции «Восточная II»
Х4 – сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-150
Х5 – сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-95
Х6 – сопротивление трансформатора на подстанции «Байдарка»
10.4 Данные для расчета на подстанции «Восточная II» предоставлены региональным диспетчерским управлением
Еэкв=125,99 кВ
Х1=6,561 Ом
Iк.з.=10,598 кА
Трансформатор на подстанции «Восточная II» имеет следующие напряжения короткого замыкания:
Uк В-С=10,5% - напряжение короткого замыкания между сторонами высокого и среднего напряжения
|
|
|
Uк В-Н=17% - напряжение короткого замыкания между сторонами высокого и низкого напряжения
Uк С-Н=6% - напряжение короткого замыкания между сторонами среднего и низкого напряжения
10.5 Определяем напряжение короткого замыкания на высокой стороне
Uк В=0,5×(Uк В-Н+ Uк В-С - Uк С-Н) (10.1)
Uк В=0,5×(17+10,5 – 6)=10,75 %
10.6 Определяем напряжение короткого замыкания на стороне среднего напряжения
Uк С=0,5×(Uк В-С+ Uк С-Н - Uк В-Н) (10.2)
Uк С=0,5×(10,5+6 – 17)=-0,25 %
10.7 Так как активное сопротивление более чем в три раза меньше индуктивного то в расчетах им пренебрегаем и учитываем только индуктивное сопротивление [7]. Трансформатора на подстанции «Восточная II» имеет напряжения 115/38,5/11
10.8 Определяем индуктивное сопротивление высокой стороны трансформатора на подстанции «Восточная II»
(10.3)
Где 
- напряжение на высокой стороне трансформатора, ква
S – мощность трансформатора, мва
Ом
10.9 Определяем индуктивное сопротивление средней стороны трансформатора на подстанции «Восточная II»
(10.4)
Ом
10.10 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К1
Хк1=Х1+Х2+Х3 (10.5)
Хк1=6,56+56,86+1,32=64,74 Ом
10.11 Определяем индуктивное сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-150
Х4=Худ×L (10.6)
Где Худ – индуктивное сопротивление линии 35 кВ с проводом АС-150, Ом [8].
L – длина линии 35 кВ с проводом АС-150, км
Х4=0,395×2,8=1,106 Ом
10.12 Определяем индуктивное сопротивление линии 35 кВ на участке с проводом АС-95 по формуле 6
Х5=0,414×0,7=0,289 Ом
10.13 Приводим результирующее индуктивное сопротивление в точке К1 к среднему напряжению 38,5 кВ.
ХК138,5=ХК1 
(10.7)
ХК138,5=64,74 
Ом
10.14 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К2
ХК2=ХК138,5+Х4+Х5 (10.8)
ХК2=7,25+1,106+0,289=8,645 Ом
10.15 Определяем сопротивление трансформатора на подстанции «Байдарка» по формуле (10.3)
|
|
|
Ом
10.16 Определяем результирующее индуктивное сопротивление в точке К3
ХК3=ХК2+Х6 (10.9)
ХК3=8,645+15,06=23,705 Ом
10.17 Приводим результирующее индуктивное сопротивление в точке К3 к низшему напряжению на подстанции «Байдарка»
(10.10)
Ом
10.18 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К1
(10.11)
Где UФ – фазное напряжение, кВ
кА
(10.12)
кА
(10.13)
Где КУ – ударный коэффициент [7]
кА
10.19 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К2
(10.14)
кА
(10.15)
кА
(10.16)
кА
10.20 Определяем ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания и ударный ток в точке К3
(10.14)
кА
(10.15)
кА
(10.16)
кА
11 Выбор и проверка электрических аппаратов подстанции
Аппараты, изоляторы и проводники первичных цепей должны удовлетворять следующим общим требованиям:
- необходимая прочность изоляции для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях.
Для выбора экономически целесообразного уровня изоляции необходимо учитывать условия ее работы, номинальное и наибольшие рабочие напряжения электроустановки и рассмотреть средства защиты изоляции от перенапряжения.
- допустимый нагрев токами длительных режимов.
Расчетные рабочие токи присоединения в нормальном и форсированном режимах не должны превышать номинальный длительный ток аппарата.
- устойчивость в режиме короткого замыкания.
В установках напряжением выше 1000 В по режиму короткого замыкания следует проверять: электрические аппараты, проводники, опорные и несущие конструкции для них. Проверка проводится на термическую и динамическую устойчивость к воздействию токов короткого замыкания.
- Технико-экономическая целесообразность;
- Соответствие окружающей среде и роду установки;
- Достаточная механическая прочность.[8]
Выбор выключателей
Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.
|
|
|
Проверяем правильность выбора вакуумного выключателя ВБУЭЗ-10-20/1000У2 (технические данные смотри раздел сравнение технических характеристик вакуумных выключателей).
Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, и по току отключения, кроме того высоковольтные выключатели проверяют на электродинамическую и термическую устойчивость. Таким образом, должны соблюдаться условия: [8].
Uн.а ≥ Uн.уст. (11.1)
Где Uн.а – номинальное напряжение выключателя
Uн.уст. – номинальное напряжение установки
Iн.а. ≥Iр.форс (11.2)
Где Iн.а. – номинальный ток выключателя
Iр.форс – ток в цепи в форсированном режиме
Iр.форс=1,5Iн=1,5×229=343,5 А
Iн.от. ≥ Iот. (11.3)
Где Iн.от – номинальный ток отключения выключателя
Iот. - расчетный ток отключения равный току короткого замыкания
iуд.3 ≤ iмах (11.4)
Где iуд.3 - ударный ток трехфазного короткого замыкания в месте установки выключателя
iмах – амплитудное значение сквозного тока короткого замыкания, гарантированное заводом изготовителем
Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. (11.5)
Где Вк – тепловой импульс тока, характеризующий количество теплоты, выделенное в аппарате за время короткого замыкания
Вк=(Iк(3))2×tк=4,73×1,4=6,622 кА2×с
Iт.н. – номинальный допустимый ток термической устойчивости выключателя в течении времени t т.н
t т.н – номинальное время термической устойчивости выключателя при протекании тока Iт.н.
Iт.н.2×t т.н.=202×3=1200 кА2×с
Таблица 11.1 Результаты выбора вакуумного выключателя
| Условия выбора | Расчетные данные сети | Каталожные данные вакуумного выключателя |
| Uн.а ≥ Uн.уст. | 6,3 кВ | 10 кВ |
| Iн.а. ≥Iр.форс | 343,5 А | 1000 А |
| Iн.от. ≥ Iот. | 4,73 кА | 20 кА |
| iуд.3 ≤ iмах | 10,03 кА | 52 кА |
| Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. | 6,622 кА2×с | 1200 кА2×с |
Выбранный выключатель подходит по всем условиям
|
|
|
Аналогично проверяем правильность выбора установленных на стороне 35 кВ разъединителей РЛНДЗ-35/600 результаты проверки сводим в таблицу 11.2
Таблица 11.2 Результаты выбора разъединителей
| Условия выбора | Расчетные данные сети | Каталожные данные разъединителя РЛНД-35/600 |
| Uн.а ≥ Uн.уст. | 35 кВ | 10 кВ |
| Iн.а. ≥Iр.форс | 61,8 А | 600 А |
| Iн.от. ≥ Iот. | 2,33 кА | 25 кА |
| iуд.3 ≤ iмах | 5,93 кА | 31 кА |
| Вк ≤ Iт.н.2×t т.н. | 3,26 кА2×с | 25 кА2×с |
Установленные разъединители подходят по всем условиям.
|
|
|
