Меню

Параметры схемы замещения для расчетов тока кз

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

  • Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
  • Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

петля фаза-нуль

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

сопротивление петли фаза-ноль

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

  • Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
  • Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

  • Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
  • p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
  • S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

сопротивление питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

  • Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
  • Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
  • Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    пример однолинейной схемы для расчета тока кз

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Учебное пособие: Расчёт токов короткого замыкания

    Цель методических указаний состоит в определении требований к оформлению пояснительной записки к курсовой работе и порядка выполнения расчетов токов короткого замыкания (КЗ), а также в представлении студентам табличных и графических зависимостей, необходимых при инженерных расчетах электромагнитных переходных процессов, и методической помощи в использовании вычислительной техники для этих расчетов.

    1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

    Пояснительная записка по курсовой работе должна содержать:

    1) титульный лист;

    4) перечень условных обозначений;

    6) основную часть;

    8) список источников информации;

    9) приложения (если они есть);

    Пояснительная записка должна быть выполнена и оформлена в соответствии с требованиями ГОСТа.

    Образец титульного листа приведен в приложении.

    Реферат – краткое изложение содержания курсовой работы, включающее основные сведения, необходимые для первоначального ознакомления с работой.

    Реферат должен содержать: сведения об объеме пояснительной записки, перечень ключевых слов, текст реферата.

    В сведения об объеме пояснительной записки включают: количество страниц, количество иллюстраций, таблиц, источников информации и приложений.

    Объем реферата не должен превышать одной страницы.

    1.2 Содержание

    Содержание включает структурные части записки в следующей последовательности: введение, наименования разделов и подразделов основной части записки, заключение, список источников информации, приложения. Слово страница или его сокращение не пишут.

    1.3 Введение

    Во введении необходимо сформулировать задачу расчёта электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах, а также охарактеризовать математический аппарат и основные допущения, принимаемые при расчётах.

    1.4 Основная часть

    В основную часть включают:

    1) текст задания;

    2) расчетную схему электрической системы и параметры ее элементов;

    3) эквивалентную схему замещения электрической системы и расчет параметров ее элементов;

    4) расчет симметричного КЗ;

    5) расчет несимметричного КЗ;

    6) векторные диаграммы;

    7) результаты расчёта на персональном компьютере (ПК);

    1.5 Заключение

    В заключении должны быть приведены краткие выводы по результатам выполненной работы.

    1.6 Список источников информации

    Список источников информации – это перечень цитируемых, рассматриваемых и упоминаемых источников информации. Источники информации записывают в список источников информации по мере появления на них ссылок в тексте. Ссылки на источники информации обозначают порядковым номером, заключенным в квадратные скобки.

    2 ТЕКСТ ЗАДАНИЯ

    Курсовая работа состоит из трёх частей:

    1) расчет токов и напряжений симметричного (трехфазного) КЗ;

    2) расчет токов и напряжений несимметричного КЗ, вид которого указывается в задании;

    3) расчет токов симметричного КЗ с использованием ПК.

    2.1 Расчет токов и напряжений симметричного КЗ.

    В первой части курсовой работы необходимо при трехфазном КЗ в заданной точке электрической системы определить:

    1) действующие значения периодической составляющей тока и мощности в точке КЗ для начального момента времени;

    2) действующее значение периодической составляющей тока в момент расхождения контактов выключателя;

    3) действующее значение установившегося тока КЗ;

    4) мгновенное значение апериодической составляющей тока в точке КЗ для заданного момента времени;

    5) мгновенное и действующее значения ударного тока КЗ;

    6) значение остаточного напряжения в указанной точке для начального момента времени КЗ.

    2.2 Расчет токов и напряжений несимметричного КЗ.

    При несимметричном КЗ в заданной точке электрической системы необходимо:

    1) определить действующие значения периодической составляющей тока и напряжения в месте несимметричного КЗ для заданного момента времени;

    2) построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте несимметричного КЗ для заданного момента времени;

    3) определить действующие значения периодической составляющей тока КЗ в указанном сечении и напряжения в указанном узле для заданного момента времени;

    4) построить векторные диаграммы токов в указанном сечении и напряжений в указанном узле;

    5) определить ток, протекающий в нейтрали заданного трансформатора.

    2.3 Расчёт токов КЗ с использованием ПК.

    При трёхфазном КЗ в точках и рассчитать на компьютере:

    1) действующее значение периодической составляющей тока КЗ для заданного момента времени;

    2) ударный ток КЗ;

    3) апериодическую составляющую тока КЗ для заданного момента времени;

    4) тепловой импульс при трёхфазном КЗ.

    3 РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

    Чтобы определить расчетный ток КЗ с целью проверки электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания, необходимо предварительно составить расчетную схему электроустановки.

    В нее включают все элементы электроустановки, влияющие на величину тока КЗ. При этом необходимо учитывать удаленность точки КЗ от какого-либо источника ЭДС.

    В приближенных расчетах для генератора или синхронного компенсатора КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится по отношению к синхронной машине за двумя и более трансформаторами или за реактором, сопротивление которого превышает сверхпереходное сопротивление синхронной машины более чем в два раза.

    Для синхронного или асинхронного электродвигателя КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится за трансформатором или за реактором, сопротивление которого в два раза превышает сверхпереходное сопротивление электродвигателя.

    Электродвигатели, для которых расчетное КЗ является удаленным, в расчетную схему не вводятся.

    4 ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

    4.1 Составление эквивалентной схемы замещения.

    Схема замещения составляется на основе расчетной схемы электрической системы. При расчете симметричных режимов достаточно составить схему замещения прямой последовательности.

    При расчете несимметричных режимов необходимо в общем случае составить три однолинейных схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательностей. Каждое сопротивление элемента схемы замещения обозначается в виде дроби — в числителе указывается порядковый номер сопротивления, в знаменателе — величина сопротивления.

    При сворачивании схемы замещения в пояснительной записке следует приводить все промежуточные схемы преобразования, обозначая новые сопротивления возрастающими порядковыми номерами.

    4.2 Расчет параметров элементов эквивалентной схемы замещения.

    Расчет проводится в относительных единицах (о.е.) по формулам приближенного приведения. Произвольно задается базисная мощность (МВА) и базисное напряжение (кВ). Рекомендуется принять =1ОО МВА, = — равным среднему напряжению ступени.

    Среднее напряжение для ступени определяется согласно следующей шкале: 1115; 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 27; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15 (кВ) [4].

    Расчет сопротивлений элементов схемы замещения, приведенных к ступени КЗ, производится по формулам:

    (1)

    . (2)

    Трехобмоточный трансформатор или автотрансформатор:

    ; ; (3)

    где

    Если напряжение КЗ какой-либо из обмоток получается равным нулю или меньше нуля, то сопротивление соответствующей обмотки трансформатора принимается равным нулю.

    , (4)

    где — среднее напряжение ступени, на которой установлен реактор.

    . (5)

    . (6)

    ―задание узла короткого замыкания и расчёт токов, а также, после расчёта, просмотр токов в произвольных ветвях при рассчитанном коротком замыкании

    ― чтение ранее подготовленного описания схемы из файла на магнитном носителе

    ― запись набранной на экране схемы и её параметров в файл для последующего использования

    ― завершение работы с программой или переход к новой схеме

    при известной мощности короткого замыкания:

    . (7)

    при известной номинальной мощности и относительном сопротивлении:

    (8)

    при известном номинальном напряжении и сопротивлении в именованных единицах:

    (9)

    для системы бесконечной мощности:

    Индексы, использованные в предыдущих формулах, означают:

    » » – значение, приведенное к основной ступени напряжения (ступени КЗ) и к базисным условиям,

    «» – значение, приведенное к номинальным условиям.

    В дальнейших расчетах индексы можно не указывать.

    При расчетах необходимо приводить формулы в общем виде с последующей подстановкой в них численных значений и указанием полученного результата и размерности. Расчеты выполнять с точностью до второго десятичного знака для значений >1, или до третьего знака для значений 3 периодическая составляющая тока КЗ считается неизменной и определяется:

    ,

    .

    -периодическая составляющая тока КЗ в кА от системы бесконечной мощности для любого момента времени определяется:

    ,

    где — результирующее сопротивление от системы до точки КЗ.

    Для расчетной схемы представленной на рис.5.3 найти действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в точке “K1” для момента времени t= 0,1 c.

    Сопротивления элементов схемы замещения рассчитаны в примере 1. Нагрузочную ветвь не учитываем. После преобразования получаем схему представленную на рис. 5.20.

    С помощью коэффициентов токораспределения преобразуем схему к двух лучевому виду рис.5.21.

    Так как напряжение на шинах системы во время короткого замыкания в точке “K1”не изменяется, то действующее значение периодической составляющей тока КЗ от системы для любого момента времени будет постоянно и равно:

    Действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора для момента времени t=0,1 с. находим по расчетным кривым рис.5.10.

    В именованных единицах:

    Ток в точке “K1”через 0,1с. после КЗ будет равен:

    kA.

    5.3.2. Метод типовых кривых.

    Типовые кривые учитывают изменение действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания, если отношение действующего значения периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ к его номинальному току равно или больше двух. При меньших значениях этого отношения следует считать, что действующего значения периодической составляющей тока КЗ не изменяется во времени, т.е.

    Расчёт действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронного генератора (СГ) или нескольких однотипных СГ находящихся в одинаковых условиях относительно точки КЗ следует вести в следующем порядке:

    1) По исходной расчетной схеме составить эквивалентную схему замещения для определения начального значения периодической составляющей тока КЗ от генератора или группы генераторов. Синхронные машины следует учесть сверхпереходными сопротивлениями и ЭДС выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях. Нагрузки в схеме замещения не учитывают за исключением тех, которые подключены к шинам, где произошло КЗ.

    2) Найти отношение , характеризующее удаленность точки КЗ от генератора (группы генераторов),

    где — номинальный ток СГ (группы генераторов), приведенный к той ступени напряжения, где рассматривается кз, в кА,

    — номинальная мощность СГ или суммарная мощность генераторов, МВА, -среднее напряжение той ступени, где произошло К3.

    3) По кривой (рис. 5.9-5.16) соответствующей найденному значению , для заданного момента времени найти отношение токов .

    4) Определить действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (группы генераторов) в момент времени t в кА:

    .

    Если источники электрической энергии разнотипные или с разной удаленностью относительно точки КЗ, то действительную схему замещения нужно привести к радиальной (если это возможно). Каждый луч в такой схеме соответствует выделенному источнику или группе однотипных источников и связан с точкой КЗ. Достаточно выделить три-четыре луча. Источники, непосредственно связанные с точкой КЗ, а также источники бесконечной мощности следует рассматривать отдельно от остальных источников.

    Расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ каждого луча проводится в порядке изложенном выше.

    Действующее значение периодической составляющей тока в точке КЗ в заданный момент времени t определяется как сумма соответствующих токов всех лучей. Если группа генераторов и система связана с точкой КЗ через общее сопротивление (рис.5.22), то расчет периодической составляющей необходимо вести в следующем порядке:

    1. Найти результирующее сопротивление и результирующую ЭДС , и определить начальное значение периодической составляющей тока в точке КЗ

    2. Вычислить начальное значение периодической составляющей тока в ветви генератора

    3. Определить отношения

    .

    Источник

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    расчет токов кз

    В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

    1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

    2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

    3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

    Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

    1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

    2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

    Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

    В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

    Расчетная схема для определения токов КЗРис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
    Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:
    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия
    Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

    Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

    Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

    Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций

    Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
    Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

    В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

    В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

    Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

    Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособияПри расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
    Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
    в относительных единицах:
    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособиягде uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
    uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
    SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

    При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

    В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
    Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

    Сопротивление участка магистрали резервного питания:

    в относительных единицах:

    где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
    МРП – длина МРП, км;
    Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

    Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
    Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

    Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    в относительных единицах:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

    Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н).

    Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

    Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
    Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

    При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

    Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

    По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

    Источник

    

    Расчет токов короткого замыкания. Выбор базисных условий и определение параметров элементов схемы замещения

    Страницы работы

    Фрагмент текста работы

    4. Расчет токов короткого замыкания

    4.1. Составление схемы замещения электрической сети

    Расчет токов к.з. производится для выбора и проверки электрооборудования, а также параметров электрических аппаратов релейной защиты. Точки короткого замыкания выбираем в таких местах системы, чтобы выбираемые в последующих расчетах аппараты были поставлены в наиболее тяжелые условия. Наиболее практичными точками являются сборные шины всех напряжений.

    Составляем расчетную схему проектируемой подстанции. В схему замещения все элементы (система, генератор, трансформатор, линия) входят своими индуктивными сопротивлениями. Особенностью составления схемы замещения является то, что силовые трехобмоточные трансформаторы на понижающей подстанции работают на шины низкого напряжения раздельно. Это принято для снижения уровней токов короткого замыкания в электрической сети. Схема замещения представлена на рис. 4.

    Рис. 4. Схема замещения электрической сети

    4.2. Выбор базисных условий и определение параметров элементов схемы замещения

    За базисную мощность принимаем мощность равную Sб = 1100 МВА;

    За базисное напряжение принимаем напряжения равные средним номинальным напряжениям сети, которые равны 230 кВ, 115 кВ, 37 кВ и 10 кВ: Uб1 = 230 кВ, Uб2 = 115 кВ, Uб3 = 37 кВ, Uб3 = 10 кВ. Принятые базисные напряжения вытекают из точек к.з., которые намечаются в расчетной схеме, т.е. К1 — на шинах высокого напряжения подстанции, K2 и К3 – на шинах низкого и среднего напряжения соответсвенно.

    Базисные токи определяются по формуле:

    , кА (4.1)

    где Sб — базисная мощность, МВА;

    Uб — базисное напряжение, кВ.

    кА;

    кА;

    кА;

    кА;

    Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

    Сопротивление системы определяется по выражению:

    (4.2)

    где Хd — относительное сопротивление генератора (системы), о.е.;

    n — количество генераторов;

    Sн — номинальная мощность, МВ*А.

    где xd — относительное сопротивление системы, о. е.;

    xс1 = =0.152, о.е.;

    xс2 = =0.16, о.е..

    Сопротивление трансформаторов определяем по выражению:

    (4.3)

    где Uк — напряжение короткого замыкания, %;

    Sн – номинальная мощность трансформатора, МВА.

    , о.е.;

    Т1,Т2: Uк вн-сн =12.5%; Uк вн-нн =20%; Uк сн-нн =6.5%;

    Uкв =0,5·( Uк вн-нн + Uк вн-сн — Uк сн-нн)= 0,5·( 12.5 + 20 — 6.5)=19.5%

    Uкн =0,5·( Uк вн-нн + Uк вн-сн + Uк вн-сн)= 0,5·( 20 + 6.5 – 12.5)=7%

    , о.е.;

    , о.е.;

    Т6-Т10: Uк вн-сн =11%; Uк вн-нн =32%; Uк сн-нн =20%;

    Uкв =0,5·( Uк вн-нн + Uк вн-сн + Uк сн-нн)= 0,5·( 11 + 32 — 20)=23%

    Uкн =0,5·( Uк вн-нн + Uк вн-сн + Uк вн-сн)= 0,5·( 32 + 20 — 11)=41%

    , о.е.;

    , о.е.;

    ;

    Сопротивление линий определяется по выражению:

    , (4.4)

    где xo — удельное сопротивление 1 км линии, равное 0,4 ом/км;

    l — протяженность линии, км.

    Хл1 = = 1.497 о.е.;

    Хл2 = = 2.662 о.е.;

    Хл4 = = 0.416 о.е.;

    4.3. Расчет токов к.з. на стороне 220 кВ.

    Рассчитаем ток короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора, то есть в точке К1. Упростим схему замещения, для чего преобразуем её к следующему виду (см. рис. 4)

    Рис.4.1. Упрощённая схема замещения электрической сети

    Параметры схемы замещения, изображённой на рис. 4.1 следующие:

    упростим схему до схемы на рис. 4.2.

    Рис. 4.2. Схема замещения после преобразований и упрощений

    Рассчитаем эквивалентные и результирующие сопротивления вновь образованной упрощенной схемы замещения:

    Определим эквивалентные сопротивления:

    Рассчитаем эквивалентные и результирующие сопротивления:

    Определим эквивалентные сопротивления:

    Сверхпереходной ток находим по формуле:

    (4.5)

    где I — сверхпереходной установившийся ток, о.е.;

    Е — ЭДС системы или генератора, о.е.;

    x — результирующее сопротивление ветви, о.е..

    По стр. 106 [2] находим значение ЭДС системы и генератора в о.е.:

    Суммарный ток замыкания в точке К1 в относительных единицах равен:

    Ток короткого замыкания в точке К1 в именованных единицах равен:

    кА.

    4.4. Расчет токов к.з. на стороне 10 кВ

    Рассчитаем ток короткого замыкания на стороне низкого напряжения трансформатора, то есть в точке К2. Упростим схему замещения, для чего преобразуем её к следующему виду (см. рис. 4)

    Рис.4.3. Упрощённая схема замещения электрической сети.

    Так как параметры элементов схемы замещения были определены в пункте 4.3 то заново вести их пересчет не имеет смысла тогда с учетом преобразований определим :

    Рассчитаем эквивалентные и результирующие сопротивления:

    Определим эквивалентные сопротивления:

    Рис. 4.4. Схема замещения после преобразований и упрощений

    По стр. 106 [2] находим значение ЭДС системы и генератора в о.е.:

    Суммарный ток замыкания в точке К1 в относительных единицах равен:

    Ток короткого замыкания в точке К1 в именованных единицах равен:

    кА.

    4.5. Расчет токов к.з. на стороне 35 кВ

    Рассчитаем ток короткого замыкания на стороне низкого напряжения трансформатора, то есть в точке К2. Упростим схему замещения, для чего преобразуем её к следующему виду (см. рис. 4)

    Рис. 4.5. Упрощённая схема замещения электрической сети.

    Так как параметры элементов схемы замещения были определены в пункте 4.3 то заново вести их пересчет не имеет смысла тогда с учетом преобразований определим :

    Рассчитаем эквивалентные и результирующие сопротивления:

    Источник

Читайте также:  План урока по теме зависимость силы тока от напряжения