Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения

Курсовой проект по дисциплине

«Релейная защита систем электроснабжения»

Выполнил:

магистр гр. ЭЭМ-514

Проверил:

доцент, к.т.н. Кириченко А. Н.

Омск – 2015

Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения

Цель работы: изучить особенности и последовательность расчета токов короткого замыкания в системе электроснабжения (СЭС) для целей релейной защиты и автоматики.

Задание: рассчитать параметры схемы замещения и токи короткого замыкания в точках К1- К5 для схемы электроснабжения пункта приема электроэнергии (ППЭ) промышленного предприятия.

Данные: ТРДН – 32000/115/10,5 – 10,5

U_k%min = 9,77 %

U_k%max = 11,58 %

S_GH = 2600 MBA

l_W1 = 20 км, r_0W1 = 0,099 Ом/км

s_W1 = 185 мм², x_0W1 = 0,195 Ом/км

n_W2 = 4

l_W2 = 1 км, r_0W2 = 0,326 Ом/км

s_W2 = 95 мм², x_0W2 = 0,083 Ом/км

x_G*max = 1,0

x_G*min = 1,3

Решение:

1. Составляется схема замещения СЭС (рис.1).

2. Определение параметров схемы замещения.

2.1. Сопротивление питающей системы в минимальном и максимальном режимах:

где X_G*max, X_G*min – относительное индуктивное сопротивление питающей системы в максимальном и минимальном режиме ее работы; U_Б – базисное напряжение (принимается равным среднему номинальному напряжению обмотки высокого напряжения (ВН) трансформатора), кВ; S_GH – номинальная мощность питающей системы, МВА.

Рис.1. Схема замещения СЭС

2.2. Сопротивление воздушной линии (ВЛ) W₁:

Где – соответственно, активное и индуктивное сопротивление ВЛ; r_0W1, x_0W1 – удельные активное и реактивные сопротивления ВЛ, Ом/км; l_W1 – длина ВЛ, км.

2.3. Минимальное и максимальное значения индуктивного сопротивления трансформатора T₁, обусловленные работой устройства РПН.

Минимальное значение индуктивного сопротивления двухобмоточного трансформатора:

где U_k%min - минимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора, %; - половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора: для трансформаторов с U_Н = 110кВ - ∆U_РПН% = ± 16%; S_НТ1 – номинальная мощность трансформатора (МВА).

Максимальное значение индуктивного сопротивления двухобмоточного трансформатора:

где U_k%max - максимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Если значение U_{max ВН} > U_maxдоп, где U_maxдоп – максимальное допустимое значение напряжения для сети данного класса напряжения, то принимается U_{max ВН} = U_maxдоп, для сетей с U_Н = 110кВ - U_maxдоп = 126 кВ; S_НТ1 – номинальная мощность трансформатора (МВА).

Минимальное сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения (НН)

где x_T1ВНmin, x_T1ННmin – соответственно, минимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.

Максимальное сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения (НН)

где x_T1ВНmax, x_T1ННmax – соответственно, максимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.

2.4. Сопротивление кабельной линии (КЛ) W₂:

где – соответственно, активное и индуктивное сопротивление КЛ; r_0W2, x_0W2 – удельные активное и реактивные сопротивления КЛ, Ом/км; l_W2 – длина ВЛ, км; n – количество параллельных кабелей в линии; U_СН – среднее номинальное напряжение обмотки НН трансформатора.

3. Рассчитываются токи КЗ в намеченных точках

3.1. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К1:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К1:

3.2. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К2:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К2:

3.3. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К3:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К3:

3.4. Вычисление производится при наименьшем сопротивлении питающей системы в максимальном режиме ее работы (x_Gmax) и наименьшем сопротивлении трансформатора (x_T1(p)min)

Для практических расчетов токов КЗ за понижающим трансформатором используют метод наложения аварийных токов на токи нагрузки трансформатора в предаварийном режиме. В основу метода положено предположение о постоянстве номинального напряжения на стороне НН трансформатора, которое обеспечивается автоматикой РПН.

Максимальный ток КЗ в точке К4может быть определен следующим образом:

где U_НВ – номинальное напряжение сети на стороне ВН трансформатора.

Приведение к нерегулируемой стороне НН следует производить не по среднему коэффициенту трансформации, а по минимальному, соответствующему тому же крайнему положению РПН, при котором вычисляется этот ток

Вычисление минимального тока КЗ следует производить при наибольшем сопротивлении питающей системы в минимальном режиме ее работы (x_Gmin) и наибольшем сопротивлении трансформатора (x_T1(p)max)

Приведение к нерегулируемой стороне НН

Если > U_maxдоп, то в числитель коэффициента трансформации необходимо поставить значение U_maxдоп.

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К4:

3.5. Расчеты токов КЗ в точке К5 выполняется с учетом сопротивления КЛ аналогично расчетам для точки К4:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К5:

4. Результаты расчетов токов КЗ сводятся в таблицу.

Таблица 1

	К1	К2	К3	К4	К5
	13,06	9,349	7,22	1,01	0,96
9,29	8,83
	10,06	7,71	6,22	0,62	0,6
7,44	7,2
	8,7	6,67	5,38	0,54	0,52
6,44	6,23