Расчет токов короткого замыкания. В курсовом проекте этот расчет ведется с целью проверки выбранной аппаратуры, проводов и кабелей на динамическую и термическую стойкость

В курсовом проекте этот расчет ведется с целью проверки выбранной аппаратуры, проводов и кабелей на динамическую и термическую стойкость.

Исходными для расчета являются принятый вариант схемы электроснабжения, выбранные к установке трансформаторы цеховых ТП и ГПП провода и кабели. Составляется эквивалентная схема замещения, куда вносятся только элементы сети, значимо влияющие на величину токов короткого замыкания и выбираются точки КЗ. Эти точки следует намечать так, чтобы выбранное электрооборудование обтекалось наибольшими возможными токами короткого замыкания.

При составлении схемы замещения для установок напряжением выше 1000 В учитываются индуктивные сопротивления, активные сопротивления учитываются для воздушных линий с малыми сечениями проводов и со стальными проводами, а также для кабельных линий малых сечений.

При расчетах токов короткого замыкания в установках до 1000 В учитываются как активные, так и реактивные сопротивления. Можно пренебречь одним из этих сопротивлений, если его влияниена величину общего сопротивления не превышает 10 %.

Пользуясь известными из электротехники правилами преобразования электрических цепей (сложение параллельных и последовательных сопротивлений, замена треугольника эквивалентной звездой и т.д.), приводят расчетную схему к виду последовательно соединенных сопротивлений. После этого раздельно складывают активные и индуктивные сопротивления до точки короткого замыкания. Полное сопротивление находится

, Ом. (46)

Следует иметь в виду, что короткозамкнутая цепь находится под различными номинальными напряжениями. В величины и входят приведенные значения сопротивлений.

Для расчета токов КЗ можно пользоваться методами практических (именованных) или относительных единиц. Если точка КЗ расположена вблизи мощной электростанции, то расчет ведется методом расчетных кривых.

В курсовых проектах схемы электроснабжения несложные, поэтому здесь дается метод именованных единиц. Рассчитывается ток трехфазного короткого замыкания как наиболее тяжелый аварийный случай в сетях промышленных предприятий, расположенных за двумя-тремя ступенями трансформации от электростанции.

Методы приведенных единиц предусматривают приведение всех сопротивлений цепи КЗ к одному базисному напряжению. Суть состоит в том, что напряжения по ступеням цепи представляются неизменными, а сопротивления этих ступеней как бы изменяющимися на величину отношения напряжения в точке КЗ к напряжению приводимого участка в квадрате, т.е. приведенное сопротивление будет

, (47)

где х – действительное сопротивление участка, Ом;

U_б – среднее напряжение в точке КЗ (базисное), кВ;

U_н – напряжение приводимого участка, кВ.

Если сопротивления элементов заданы в относительных единицах или в процентах, то приведенные значения их можно вычислить по формулам:

а) для системы ; (48)

б) для генератора ; (49)

в) для трансформатора ; (50)

г) для реактора ; (51)

где , - индуктивные сопротивления системы генератора;

U_к % - напряжение короткого замыкания трансформатора;

– индуктивное сопротивление реактора, %;

S_нс, S_нг, S_нт – номинальные мощности системы, генератора и трансформатора;

U_нр – номинальное напряжение реактора;

I_р – номинальный ток реактора;

U_ну – номинальное напряжение сети, где установлен реактор.

Приведенное сопротивление электрических линий определяется

, (52)

где х₀ – удельное сопротивление провода, Ом/км;

l – длина линии, км;

U_нл – номинальное напряжение приводимого участка (линии).

Если необходимо учесть активные сопротивления, то их приведенные сопротивления вычисляются по аналогичным формулам.

Действующее значение периодической слагающей тока КЗ за первый период: (сверхпереходный ток):

, кА. (53)

Ударный ток КЗ

, кА; (54)

где к_у – ударный коэффициент, равный

, (55)

где Та – постоянная времени затухания апериодической слагающей тока КЗ.

В курсовом проекте ударный ток КЗ можно вычислить:

1) на шинах генераторного напряжения и на шинах подстанций 110 кВ и выше

i_у = 2,55 I^², кА; (56)

2) на шинах подстанций 35 кВ

i_у = 2,1 I^², кА; (57)

3) на шинах цеховых подстанций и в сетях 0,38 кВ

i_у = 1,41 I^², кА. (58)

Действующее значение полного тока КЗ за первый период (с учетом апериодической составляющей)

, кА. (59)

В курсовом проекте эту величину можно вычислить:

1) на шинах генераторного напряжения и на шинах подстанций 110 кВ и выше

I_у=1,52 I^²; (60)

2) на шинах подстанций 35 кВ

I_у=1,21 I^²; (61)

3) на шинах цеховых подстанций и в сетях 0,38 кВ

I_у=I^². (62)

В сетях, питающихся от мощных энергосистем, периодическая слагающая тока КЗ практически не изменяется во времени и можно принять

I²=I_¥, (63)

где I_¥ - установившееся значение.

Это равенство справедливо также в удаленных точках сети, когда результирующее сопротивление, приведенное к номинальной мощности источников питания, более 3.

Если предприятие запитывается от турбо- или гидрогенераторов электростанций, то токи короткого замыкания необходимо рассчитать методом расчетных кривых.

Релейная защита

При расчетах релейной защиты необходимо пользоваться специальной литературой, например [11], или справочниками. Здесь приводятся основные положения из ПУЭ по защите трансформаторов, ЛЭП, а также приемников напряжением выше 1000 B.

Для удешевления электроустановок и повышения их надежности вместо автоматических выключателей должны применяться предохранители во всех случаях, если последние удовлетворяют требуемым параметрам по чувствительности и селективности работы, а также не препятствуют условиям работы автоматических устройств.

Коэффициенты чувствительности основных защит должны быть для максимальных токовых защит, токовых направленных защит, пусковых органов дистанционных защит не менее 1,5; для продольных дифференциальных защит, токовых отсечек (без выдержки времени) – не менее 2, для дополнительных защит – не менее 1,2.

Трансформаторы тока для цепей релейной защиты от коротких замыканий должны удовлетворять 10-процентной погрешности. При этом допускается подключение сюда измерительных приборов. Вторичные обмотки трансформаторов тока и нейтрали трансформаторов напряжения должны быть заземлены.