Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 7.1 – Схема расчета токов КЗ

Количество точек КЗ на стороне высокого и низкого напряжений одинаково, однако число сопротивлений на стороне 10 кВ больше, чем на стороне 0,38 кВ, поэтому принимаем U_б=10,5 кВ.

Рисунок 7.2 – Схема замещения токов КЗ

Определяем сопротивления схемы замещения, приведенные к базисному напряжению.

Сопротивление системы:  

       Ом                                           

Сопротивления участков линии 10 кВ:

Сопротивление трансформатора:

          ,                                            

          ,                                            

          c.                                           

Сопротивления участков ВЛ 0,38 кВ:

         ,

          Результирующие сопротивления до точек КЗ определяем по формулам:

До точки К₁: ;                                                                              

До точки К₂: ;                                                         

До точки К₃:      

До точки К₄:    

До точки К₉: .

До точки К₅: .                                                                         

До точек К₆, К₇ и К₈ результирующие сопротивления определяются аналогично.

До точки К6:

До точки К7:

До точки К8:

Рассчитываем токи трехфазного КЗ. Для точек 1, 2, 3 и 4 выполняется условие U_ср.ном=U_б, поэтому ток КЗ определяется по формуле:

                                                    кА.                                             

Для точки 5 U_ср.ном¹U_б, поэтому ток КЗ равен

                                              кА.                                       

Для точек 6, 7 и 8 ток трехфазного КЗ определяется аналогично. 

Определяем токи двухфазного КЗ для точек 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8:

                                                        кА;                                         

Ударный ток для каждой из точек КЗ определяется по формуле:

                                                ,                                        

где k_У – ударный коэффициент, для i – той точки КЗ рекомендуется определять по формуле:

                                             ,                                 

Т_а – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с;

r_i и x_i – результирующие активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ.

Мощность трехфазного КЗ для каждой из точек КЗ определяется по формуле:

                                                  ,                                  

где U_ср.н – среднее номинальное напряжение той ступени, на которой находится точка КЗ (10,5 или 0,4 кВ).

Определяем минимальную величину тока КЗ для проверки защиты на чувствительность. Это будут токи однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ (точки К₆, К₇ и К₈), которые рекомендуется рассчитывать по упрощенной формуле:

                                                       , кА                                       

где U_ф=0,22 кВ – номинальное фазное напряжение сети 0,38 кВ;

z_T – полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, приведенное к напряжению 0,4 кВ, Ом; z_T=0,70Ом

z_п – полное сопротивление петли «фазный – нулевой провод линии», Ом; определяется по формуле:

                                       ,                             (7.20)

где  – длина линии, км;

r_0ф и r_0н – удельное активное сопротивление фазного и нулевого проводов линии, Ом/км; рекомендуется определять по приложению 1 [1,2];

х_0п – удельное индуктивное сопротивление петли «фазный – нулевой провод линии», Ом; для проводов из цветных металлов рекомендуется брать х_0п=0,6 Ом/км.

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 7.1.

                                                                                                     Таблица 7.1

                               8.Выбор оборудования подстанции ТП1

Выбранная комплектная трансформаторная подстанция ТП1 состоит из вводного устройства 10 кВ, силового трансформатора и РУ 0,38 кВ, имеющих необходимое оборудование и аппаратуру. Дополнительно к имеющемуся оборудованию подстанции необходимо выбрать высоковольтный разъединитель.

Разъединитель для ТП1 выбирается по конструктивному исполнению, роду установки (внутренняя, наружная) и электрическим параметрам: номинальному напряжению (U_ном) и току (I_ном), термической и электродинамической устойчивости при токах КЗ. Электродинамическая устойчивость разъединителей характеризуется амплитудой (i_макс) предельного сквозного тока КЗ, называемого иногда током электродинамической стойкости. Термическая устойчивость разъединителей характеризуется произведением действующего значения предельного тока (I_Т) термической стойкости на время (t_Т) протекания тока термической стойкости.

Выбор высоковольтного разъединителя для ТП1:

Выбираем разъединитель типа РЛНД-1-10Б/200УХЛ1 с приводом ПРНЗ-10УХЛ1 и нормальными параметрами:

U_ном=10кВ,

I_ном=200А,

I_max=15.75 кА,

I_T=6.3 кA,

t_T =3 c.

При выборе и проверке разъединителей должно соблюдаться следующие основные условия: 

, 10 кВ=10 кВ.                                                                                                  , 200А≥7,33А.

                                   ,          15,75кА≥4,4А.

                                     , 119,1≥8,41*2=16,82.

где значения U_ном, I_ном, i_макс, I_т, t_т берутся по паспортным данным разъединителей (приложение З);

U_{ном.уст} – номинальное напряжение сети 10 кВ;

I_{раб.макс} – расчетное значение тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП1, А;

i_У2⁽³⁾ – ударный ток на шинах 10 кВ ТП1, кА (точка К₂ на рисунке 7.1);

I_к2⁽³⁾ – установившееся действующее расчетное значение тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП1, кА;

t_пр – приведенное время КЗ, с; определяется по формуле:

                                                     с                                         

где t_с.з – время срабатывания релейной защиты, с;

t_о.в – собственное время отключения выключателя, с; в курсовом проекте рекомендуется принимать t_пр =2-3 с.