2 Расчет токов короткого замыкания
 Скачать 266.74 Kb.
|
|
2 Расчет токов короткого замыкания В процессе эксплуатации электрических станций, подстанций и сетей не редко возникают короткие замыкания. Последствиями КЗ могут быть: разрушение частей электроустановок, а также возгорания, вызванные нагревом токоведущих частей из-за действия больших значений токов КЗ; нарушение электроснабжения потребителей вследствие недопустимого падения напряжения; механические повреждения электрооборудования, вызванные воздействием больших электромагнитных сил между токоведущими частями; нарушение статической устойчивости энергосистемы. При коротком замыкании наибольшая опасность угрожает элементам системы, прилегающим к месту его возникновения. Короткие замыкания в зависимости от места их возникновения и продолжительности, могут иметь местный (удаленное от источников питания) характер, или отражаться на работе всей системы. В данной работе расчет токов короткого замыкания необходим для: выбора аппаратов и проводников по условиям электродинамической и термической стойкости; выбора установок устройств РЗА; для проектирования заземляющих устройств; для выбора ограничителей перенапряжения. Расчет токов трехфазного короткого замыкания на шинах 6 кВ Для правильного выбора высоковольтных выключателей КРУ 6 кВ необходимо рассчитать токи трехфазных КЗ на шинах 6 кВ подстанции. Расчеты токов КЗ выполняются с учетом регулирования напряжения РПН для трех значений сопротивления трансформатора, соответствующих среднему и крайним положениям РПН. Значения Uкз для крайних положений РПН взяты из Приложения 2 [17]. Реактансы на шинах 35 кВ ПС 110/35/6 кВ «Технолог» приняты по данным диспетчерской службы. Так же в схеме присутствуют 3 однотипных синхронных турбодвигателя, которые тоже следует учитывать, так как при коротком замыкании будут подпитывать точку КЗ. Расчетная схема, для расчетов токов КЗ, представлена на рисунке 1.  Рисунок 1 – Схема замещения Расчет сопротивлений элементов схемы замещения Расчеты сопротивлений линий 35 кВ и трансформатора производятся для базового напряжения 6.3 кВ по формулам:
где  индуктивное удельное сопротивление линии, Ом/км; активное удельное сопротивление линии, Ом/км длина линииАктивное и индуктивное сопротивления линии принимаем по справочным данным [18].   Расчет сопротивления трансформатора для среднего и крайних положений обмоток РПН производится по выражению:
где Uкз – напряжение короткого замыкания в крайнем и среднем положении РПН трансформатора, %, [17, Приложение 2] U – напряжение сети в крайнем и среднем положении РПН трансформатора, кВ; Sном – номинальная мощность, кВА. Приведем полученные значения к среднему номинальному напряжению 6.3 кВ по выражению:   
где Uбаз – базисное напряжение, кВ Uном – номинальное напряжение, кВ        Дальнейшие расчеты параметров элементов схемы замещения выполняются для базового напряжения 6.3 кВ. Активное и индуктивное сопротивления линии принимаем по справочным данным [18].   Расчет сопротивлений отходящих линий 6 кВ для дальних точек по (2.1):           Расчет сверхпереходного сопротивления СТД: Из паспортных данных известен пусковой коэффициент СТД-1250-2РУХЛ4 Kп = 6.48. Сверхпереходное сопротивление вычисляется по формуле и равно:
 Сверхпереходная ЭДС (Е″d*) определяется в практических расчетах по таблице 5.2 [17] и равна 1.1 о.е. Приведем полученные значения к напряжению 6.3 кВ:
   Схема замещения для расчетов токов КЗ представлена на рисунке 2  Рисунок 2 – Схема замещения Расчет токов короткого замыкания в точке К1 Расчет токов КЗ выполняется для первой секции шин 6 кВ, так как подстанция питается по двум линиям с одинаковыми параметрами и на ней установлено 2 однотипных трансформатора. При расчете будет учитываться максимальная загруженность фидера 214-15 (РУ-6 кВ КНС Ввод-1), с двумя работающими СТД. Результаты можно считать действительными также для второй секции шин 6 кВ, так как питание одного из двигателей периодически осуществляется с разных секций. Выполним преобразование схемы замещения с расчетом суммарного сопротивления для среднего и крайних положений РПН трансформатора в максимальном режиме сети и эквивалентной ЭДС и сопротивления СТД: X∑ср = 0.11 + 0.04 + 0.473 = 0.623 Ом; X∑max = 0.11 + 0.04 + 0.441 = 0.591 Ом; X∑min = 0.163 + 0.04 + 0.542 = 0.745 Ом; R∑ = 0.024 Ом;  X∑d экв = 0.013 + 1,51 = 1,523; R∑d экв = 0.006 Ом; Ed экв = 6.93 кВ. Схема замещения после первого преобразования, для расчета КЗ в точке К1 представлена на рисунке 3.  Рисунок 3 – Преобразование схемы замещения для расчета тока КЗ в точке К1 Выполним дальнейшее преобразование схемы замещения.       Эквивалентная схема замещения для расчета КЗ в точке К1 представлена на рисунке 4.  Рисунок 4 – Эквивалентная схема замещения для расчета КЗ в точке К1 Расчет токов КЗ в точке К1.    Для упрощения дальнейших расчетов токов КЗ в сети 6 кВ с учетом регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора и работы СТД суммарные сопротивления на шинах 6 кВ определяем по вычисленным значениям токов КЗ в точке К1. Напряжение на шинах 6 кВ остается неизменным, так как назначение РПН – сохранять постоянным напряжение на стороне НН трансформатора, регулированием напряжения на стороне ВН. Ток КЗ при максимальном положении РПН соответствует сопротивлению сети в минимальном режиме:   Ток КЗ при минимальном положении РПН соответствует сопротивлению сети в максимальном режиме:   Распределение токов КЗ К месту короткого замыкания через вводной выключатель не проходит ток КЗ, вырабатываемый СТД, поэтому, для правильного выбора оборудования, необходимо учесть распределение токов по ветвям схемы. ЭДС источника питания и СТД отличаются друг от друга, поэтому токи будут определяться по падению напряжения в ветвях схемы от протекающего в них тока КЗ     Проверка:  Ток двухфазного короткого замыкания можно грубо выразить через ток двухфазного короткого замыкания с помощью следующего выражения:   2.2 Расчет токов однофазного замыкания на землю Для определения необходимости компенсации емкостных токов замыкания на землю в сети 6 кВ необходимо произвести анализ схемы сети 6 кВ и рассчитать емкостные токи замыкания на землю. В сети 6 кВ подстанции №214 используются металлические опоры воздушных линий электропередачи. В соответствии с пунктом 1.2.16 ПУЭ компенсация емкостных токов замыкания на землю требуется при значении тока более 10А для металлических опор. На подстанции №214 секционный выключатель 6 кВ принят нормально разомкнутым. Емкостной ток замыкания на землю рассчитан для ремонтного и аварийного режимов работы сети с объединением секций шин 6 кВ. Удельные емкости кабелей приняты по справочным данным завода изготовителя. Для учета емкости оборудования расчетные емкости увеличиваются на 12%. По кабельным линиям питаются 4 присоединения подстанции, 2 отходящие линии и 2 ввода РУ-6 кВ КНС. Так же следует учесть кабельные линии, отходящие от РУ-6 кВ КНС. Удельный емкостной ток замыкания на землю равен:  где Uф – фазное напряжение сети, кВ; ω – угловая частота,рад/с; C0 – удельная емкость кабельной линии, мкФ/км. Собственный емкостной ток кабельной линии равен:  где l – длина кабельной линии, км. Расчетные данные по всем кабельным линиям, подключенным к сети 6 кВ подстанции, сведены в таблицу 3. Удельная емкость кабельных линий взята по паспортным данным завода изготовителя. Таблица 3 – Расчетные данные по кабельным линиям сети 6 кВ подстанции №214
Суммарный ток замыкания на землю составил I∑С = 3.20 А, что не превышает нормативное значение, установленное ПУЭ. Установка устройства компенсации емкостных токов не требуется. Вывод: В результате расчетов были получены следующие значения токов короткого замыкания: трехфазный ток КЗ на шинах 6 кВ – 6.5 кА; ток КЗ, проходящий через вводной выключатель 6 кВ –  кА;двухфазный ток КЗ 4.22 кА; Так же было установлено что использование дугогасящего реактора для компенсации емкостных токов замыкания на землю не требуется.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
