Расчет токов короткого замыкания, Составление схемы замещения и определение ее параметров - Расчет трансформаторной подстанции

Составление схемы замещения и определение ее параметров

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрического оборудования, а также уставок электрических аппаратов релейной защиты. При необходимости намечаются мероприятия по ограничению токов короткого замыкания.

Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических сетей по причине ее старения или пробоя, обрывов проводов с падением на землю, механических повреждений изоляции кабельных линий, ударов молнии в линии электропередач, неправильных действий обслуживающего персонала.

Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения.

Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их нагрев. Нагрев может ускорить и разрушение изоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов и т. д. Поэтому проводники и аппараты должны проверяться на термическую стойкость.

Протекание токов КЗ сопровождается также значительными электродинамическими усилиями между проводниками, под действием этих усилий изоляция и токоведущие части могут быть разрушены. Поэтому электрическое оборудование должно проверяться на электродинамическую стойкость.

В настоящее время при расчете токов короткого замыкания используют ПЭВМ. Разработаны специальные комплексы программ, позволяющие оперативно и точно определить необходимые величины, вывести результат в виде таблиц и расчетных схем. Научно-исследовательским институтом энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" был разработан комплекс программ для расчета электрических величин при повреждениях и расчета уставок релейной защиты ТКЗ-3000.

Комплекс позволяет рассчитывать электрические величины в трехфазной симметричной сети любого напряжения, при однократной продольной или поперечной не симметрии и установки защит от замыкания на землю.

Ввод сетевой информации осуществляется по трем последовательностям: прямой, обратной и нулевой. Ввод прямой и обратной последовательности совмещен в одной таблице. Параметры обратной последовательности задаются только для тех ветвей, которые имеют различные сопротивления в схемах прямой и обратной последовательностей.

Для прямой и обратной последовательностей предусмотрены следующие типы ветвей:

    0 - простая ветвь; 1 - ветвь с нулевым сопротивлением; 3 - трансформаторная ветвь; 4 - генераторная ветвь; 5 - п-образная схема замещения ветви с емкостной проводимостью.

Для ветвей всех типов обязательно задаются начальный и конечный узлы. Для ветвей всех типов, кроме "1", подлежат заданию продольные активное и (или) реактивное сопротивления. Для ветвей типа "4" необходимо задать дополнительно ЭДС, типа "3" - коэффициент трансформации, типа "5" - емкостную проводимость. Любой ветви, кроме генераторной, может быть присвоен номер элемента (линии, трансформатора), у всех ветвей, принадлежащих одному и тому же элементу, номер должен быть одинаков.

В нулевой последовательности могут быть указаны типы "0", "1", "3" и "5".

Далее расчет можно выполнять двумя методами: расчет токов короткого замыкания по месту повреждения и вариантный расчет повреждений, основанный на методе Гаусса с оптимизацией стратегии устранения узлов.

Точки короткого замыкания намечают в таких местах системы, чтобы выбираемые в последующих расчетах аппараты были поставлены в наиболее тяжелые условия. Наиболее практичными точками являются сборные шины всех напряжений.

В схему замещения элементы сети (система, трансформатор, линия) входят своими индуктивными сопротивлениями. Особенность составления схемы замещения: как правило, силовые трансформаторы на понижающих подстанциях работают на шины низкого напряжения раздельно.

Это принято для снижения уровней токов короткого замыкания в электрической сети. Схема замещения представлена на рисунке 1.

схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Рисунок 1- Схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Намечаем точки короткого замыкания: К1, К2, К5, К6 - на шинах высокого напряжения подстанции 110 кВ; К3, К7 - на шинах низкого напряжения 10 кВ.

Токи короткого замыкания определяются по выражению: [21]

, (8)

Где EC - ЭДС системы, кВ;

XК - эквивалентное сопротивление, Ом.

Ударный ток определяется по формуле:

, (9)

Где kУ - ударный коэффициент.

Если система удалена от точки короткого замыкания или ее мощность велика по сравнению с другими источниками, то система вводится в расчет источником ЭДС бесконечной мощности с параметрами:

, (10)

Если короткое замыкание рассматривается вблизи от шин системы или ее мощность соизмерима с мощностями других генераторов, то система вводится в расчет источником ЭДС конечной мощности: . Сопротивление замыкания SКс:

; (11)

. (12)

Сопротивление трансформаторов определяем по выражению:

(13)

Где UK - напряжение короткого замыкания, %;

UН - номинальное напряжение высшей обмотки трансформатора, кВ;

SН. т - номинальная мощность трансформатора, МВ-А.

Сопротивление линии определяем по выражению:

, (14)

Где X0 - удельное сопротивление 1 км линии, Ом/км;

L - длина линии, км.

Похожие статьи




Расчет токов короткого замыкания, Составление схемы замещения и определение ее параметров - Расчет трансформаторной подстанции

Предыдущая | Следующая