Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания является важным этапом курсового проектирования. Величина токов и мощности короткого замыкания зависит от мощности генератора, удаленности точки, в которой произошло короткое замыкание от источника (сопротивления системы).

Расчет в сетях выше 1000 В:

Составляю схему замещения с учетом всех элементов сети:

Рисунок 6.1 – Расчетная схема в сетях напряжением выше 1000 В

Рисунок 6.2 – Схема замещения в сетях напряжением выше 1000 В

 

Ток короткого замыкания на шинах ГПП, I_K, A

(6.1)

где S_к – мощность короткого замыканияна шинах подстанции, мВ·А;

U – напряжение на шинах подстанции из ряда: 0,4; 0,69; 6,3; 10,5; 37; 115; 230 кВ.

(A)

Индуктивное сопротивление системы до шин подстанции, X_c, Ом

(6.2)

где U_ном – номаинальное напряжения на шинах, кВ;

I_к – ток короткого замыкания на шинах РУ, А

(Ом)

Индуктивное сопротивление линии электропередач от ГПП до РУ предприятия, Х_КЛ, Ом

Х_кл = Х₀ · L (6.3)

где Х₀ – индуктивное сопротивление одного километра ЛЭП, Ом/км

принимается для КЛ 3 ¸ 10 кВ 0,08 Ом/км;

L – длина линии от ГПП до РУ предпрятия, км.

Х_лэп = 0,08 0,5 = 0,04 (Ом)

Результирующее сопротивление до шин высшего напряжения РУ предприятия, Х_{рез1, Ом}

Х_рез1 = Х_с + Х_лэп (6.4)

Х_рез1 = 0,38 + 0,04 = 0,42 (Ом)

Ток короткого замыкания в точке К₁, I_к1, А

(6.5)

(А)

 

Индуктивное сопротивление линии электропередач от ГПП до РУ предприятия, Х_ВЛ, Ом

Х_вл = Х₀ · L (6.6)

где Х₀ – индуктивное сопротивление одного километра ЛЭП, Ом/км

принимается для ВЛ 6 ¸ 220 кВ 0,4 Ом/км;

L – длина линии от ГПП до РУ предпрятия, км.

Х_вл = 0,4 1 = 0,4 (Ом)

Результирующее сопротивление до точки К₂, Х_рез.2, Ом

Х_рез.2 = Х_рез.1 + Х_ВЛ (6.7)

Х_рез.2 = 0,42 + 0,4 = 0,82 (Ом)

Ток короткого замыкания в точке К₂, I_к2, А

(6.8)

(А)

Определяем ударные действующие амплитудные значения тока короткого замыкания в каждой точке, а ток двухфазного короткого замыканияи ток термической устойчивости.

Ударный ток короткого замыкания в каждой расчетной точке, I_уд, А

I_уд = 2,25 ·I_к (6.9)

Действующее (установившееся) значение тока короткого замыкания в каждой точке, I_у, А

I_у = 1,52· I_к (6.10)

Амплитудное значение тока короткого замыкания в каждой точке, I_а., А

I_а = 1,41·I_к (6.11)

Ток двухфазного короткого замыкания в каждой точке, , А

(6.12)

Расчитанные значения токов и мощности короткого замыкания в каждой точке привожу в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1 – Расчетные значения токов и мощности короткого замыкания.

Точка	Iк, кА	Iуд , кА	Iу, кА	Iа, кА		Iтерм(t), кА	Sк, мВА
К	9,16	16,95	10,08	12,92	7,93	1,15	95,24
К1	8,70	16,10	9,57	12,27	7,53	0,85	90,43
К2	4,45	8,23	4,89	6,27	3,85	0,15	46,21

 

Расчет в сетях ниже 1000 В:

Особенностью расчетов токов короткого замыкания в сетях до 1000 В является то, что необходимо учитывать не только индуктивние, но и активные сопротивления всех элементов сети. Анологично составляю схему замещения с учетом всех элементов сети.

Рисунок 6.3 – Схема замещения в сетях напряжением до 1кВ

Для выполнения расчетов короткого замыкания необходимо знать ток или мощность короткого замыкания на шинах подстанции:

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора x_т, Ом

(6.13)

 

где S_тр – фактическая нагрузка трансформатора, кВ·А;

U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %

(Ом)

Активное сопротивление силового трансформатора, R_т, Ом

(6.14)

где Р_К – мощность КЗ (потери в обмотках трансформатора), Вт, принима-

ется по паспортным данным трансформатора;

I_ном – номинальный ток вторичной обмотки, А

(Ом)

Полное сопротивление обмоток трансформатора, z_т, Ом

(6.15)

(Ом)

Находим результирующее сопротивление до точки К₃, z_рез, Ом

z_рез= z_т + Х_с(6.16)

z_рез = 0,037 + 0,38 = 0,415(Ом)

Нахожу ток К_З, I_к3, А, на шинах низкого напряжения подстанции

(6.17)

(А)

Нахожу индуктивное сопротивление кабельных линий х_ЛЭП, Ом

х_лэп = х₀ · L_лэп (6.18)

где L_ЛЭП – длина линии, в км.

х_ЛЭП = 0,08 · 0,5 = 0,04 (Ом)

Активное сопротивление R_ЛЭП, Ом, кабельных линий до распределительного щита или шкафа

(6.19)

 

где L_ЛЭП – длина линии, в км;

γ – удельная проводимость проводниковых материалов (для алюминия γ =31,5 м/Ом·мм²)

(Ом)

Рассчитываю полное сопротивление линии z_ЛЭП, Ом

(6.20)

(Ом)

Находим результирующее сопротивление до точки К₄, z_рез.1, Ом

z_рез.1= z_рез + z_ЛЭП(6.21)

z_рез.1 = 0,415 + 0,636 = 1,05(Ом)

Нахожу ток короткого замыкания, I_к2, А, в точке К₄

(6.22)

(А)

Нахожу индуктивное сопротивление, х_L, Ом, кабельной линии до потребителя

х_L = х₀· l (6.23)

где – длина линии до потребителя, м.

х_L = 0,07· 0,15 = 0,01 (Ом)

Активное сопротивление, R_L, Ом, кабельных линий до потребителя

(6.24)

(Ом)

Рассчитываю полное сопротивление линии z_L, Ом

(6.25)

(Ом)

Находим результирующее сопротивление до точки К₅, z_рез.2, Ом

 

z_рез.2 = z_L + z_рез.1 (6.26)

z_рез.2 = 0,3 + 1,05 = 1,35 (Ом)

Нахожу ток короткого замыкания, I_к5, А, в точке К₅

(6.27)

(А)

Таблица 6.2 – Расчетные значения токов короткого замыкания в сетях ниже 1000 В

Точка	Iк,к А	Iуд, кА	Iу, кА	Iк2, кА
К3	0,56	1,03	0,61	0,48
К4	0,22	0,41	0,24	0,19
К5	0,17	0,32	0,19	0,15