Розрахунок струмів короткого замикання

Турбогенератор:

СД:

 

Узагальнене навантаження:

 

 

 

 

Виконаємо еквівалентні перетворення в схемі заміщення:

 

 

Рис.4  Перетворена  схема заміщення (крок 1)

 

 

Рис.5  Перетворена схема заміщення (крок 2)

 

 

Рис.6  Перетворена  схема заміщення (крок 3)

 

 

Рис.7  Перетворена схема заміщення  (крок 4)

 Розрахуємо значення періодичних  складових струмів трифазних КЗ в початковий момент часу в точках К-1 й К-2.

Так як , то активним опором для подальших розрахунків не можна знехтувати.

Рис.8  Схема для  розрахунку короткого замикання  в точці К-1

 

 

 

 

Рис.9  Схема для  розрахунку короткого замикання  в точці К-2

 Розрахуємо значення  періодичних складових струмів  трифазного КЗ в початковий  момент часу в точці К-3. При  розрахунках знехтуємо відгалуженням  ГПП, оскільки струм підпитки  від СД та узагальненого навантаження  буде незначним.

 

 

 

 

Рис.10  Схема для  розрахунку струму короткого замикання  в точці К-3

 

 

Рис.11  Схема заміщення  системи електропостачання  для  розрахунку струму КЗ     в точці К-3

 

Розрахуємо параметри елементів  схеми заміщення . Оскільки , то активними опорами при подальших розрахунках можна знехтувати.

 

 

Виконаємо еквівалентні перетворення:

 

Рис.12  Перетворена  схема заміщення (крок 1)

 

 

 

 

Рис.13  Перетворена  схема заміщення (крок 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Розрахунок діючих  значень періодичної складової  струму в початковий момент  трифазного короткого замикання у відносних одиницях при точному зведенні

 

     Обираємо  другий ступінь в якості основного.  Задамося базисними величинами  – це потужність та напруга,  отже, можна знайти базисний струм  на основному ступені:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Складемо схему заміщення:

 

Рис.14  Схема заміщення  системи електропостачання

 

Розрахуємо параметри  елементів схеми заміщення приведені  до базисних умов. Всі параметри  елементів, що не знаходяться на основному  ступені, зведемо до основного ступеня:

 

Система:

 

 

Автотрансформатор:

Лінія електропередач:

Трансформатор ГПП:

Трансформатор ТЕЦ:

Турбогенератор:

CД:    

Узагальнене навантаження:

 

Виконаємо еквівалентні перетворення в схемі заміщення:

 

 

Рис.15  Перетворена  схема заміщення (крок 1)

 

Рис.16  Перетворена  схема заміщення (крок 2)

 

 

Рис.17 Перетворена схема заміщення (крок 3)

 

 

Розрахуємо значення періодичних складових струмів  трифазних КЗ в початковий момент часу в точках К-1 й К-2.

Рис.18  Схема для  розрахунку короткого замикання  в точці К-1

Так як , то активним опором для подальших розрахунків не можна знехтувати.

Рис.19  Схема для  розрахунку короткого замикання  в точці К-2

 

 

Розрахуємо значення періодичних  складових струмів трифазного КЗ у відносних одиницях в початковий момент часу в точці К-3. При розрахунках  знехтуємо відгалуженням ГПП, оскільки струм підпитки від СД та навантаження буде незначним. Розрахуємо параметри елементів схеми  заміщення.

Рис.20  Схема заміщення  системи електропостачання  для  розрахунку струму КЗ в точці К-3

 

     Розрахуємо  параметри елементів схеми заміщення . Оскільки , то активними опорами при подальших розрахунках можна знехтувати.

 

 

Виконаємо еквівалентні перетворення:

 

 

Рис.21  Перетворена  схема заміщення (крок 1)

 

Рис.22  Перетворена схема заміщення (крок 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Розрахунок струмів короткого замикання на персональному комп’ютері за допомогою програми Tonar 7

 

Розрахунок струмів  у максимальному та мінімальному режимах необхідний для вибору апаратів, а також для перевірки чутливості релейного захисту.

 В нормальному режимі роботи, трансформатори ГПП працюють роздільно. Секційний вимикач вимкнутий.

Зробимо схеми електричної мережі для розрахунку струмів КЗ на ПК:

 

 

 

Рис.23  Розрахункова схема системи електропостачання

Максимальний режим  системи електропостачання реалізується наступним чином: секційний вимикач увімкнутий, трансформатор ГПП Т5 вимкнутий, а Т6 працює на крайньому відгалуженні РПН (напр. = 96,6 кВ). Цим досягается найменша кількість послідовних і найбільша – паралельних елементів між джерелом та точкою КЗ, тому величина струму максимальна.

Для мінімального режиму навпаки, потрібно щоб між джерелом та точкою КЗ була найменша кількість паралельних  і найбільша – послідовних  елементів. Тому вимикається секційний  вимикач, а також ввідний на секцію шин трансформатора ГПП Т5. При мінімальному режимі навантаження становить 20 % від навантаження нормального режиму, високовольтні двигуни вимкнені, а струм від системи зменшуємо в 1,4 рази.

Рис.24  Схема системи електропостачання для розрахунку струмів КЗ у максимальному режимі

Рис.25  Схема системи електропостачання для розрахунку струмів КЗ у мінімальному режимі

Номінальна напруга обмотки, що регулює, для крайніх відгалужень  знаходиться за виразами:

• для максимального режиму:
• для мінімального режиму:

 

Оскільки напруга у  мережі не може перевищувати найбільшу  робочу напругу, яка складає для  мережі 110 кВ – 126 кВ, то .

 

Напругу КЗ в максимальному  та мінімальному режимах для трансформатора потужністю 25 МВА беремо з таблиці: , . Виконаємо розрахунок та результати занесемо до таблиці.

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця № 7  Струми КЗ в точках К-1, К-2, К-3, отримані в результаті розрахунку

Режим
Максимальний	3,376	12,832	52,491
Нормальний	3,349	8,237	52,829
Мінімальний	3,339	6,943	52,826

 

Таблиця № 8  Складові струмів КЗ в максимальному режимі

Точка КЗ
К-1	3,231	0,389
К-2	7,36	1,74	1,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Розрахунок ударних струмів в точках К-1 і К-2

 

Розрахунки ударних струмів КЗ необхідні для перевірки апаратів на електродинамічну стійкість, а також для розрахунку струмообмежуючого реактора. Зі збільшенням електродинамічної стійкості різко зростає вартість апаратів. Тому часто для здешевлення конструкції РУ використовують струмообмежуючі реактори та апарати, розраховані на менші електродинамічні зусилля.

 

Ударний струм  в точці К-1

 

Для визначення ударного струму на стороні 110 кВ ГПП слід врахувати, що точка  КЗ К-1 ділить розрахункову схему на дві незалежні частини. Ударний  струм приймається рівним сумі ударних  струмів від відповідних частин схеми:

Для визначення ударних  струмів розраховуються ударні коефіцієнти  складових струмів від системи  та генераторів, двигунів і узагальненого  навантаження. Ударні коефіцієнти складових  струмів від системи та генераторів при КЗ у точках К-1 та К-2, від двигунів та узагальненого навантаження при КЗ у точці К-1 та узагальненого навантаження при КЗ у точці К-2 розраховуються так:

де  - еквівалентна стала часу згасання аперіодичної складової струму КЗ, с;

     - фазовий кут струму КЗ, рад.

У наведених формулах:

- результуючий еквівалентний  індуктивний опір відповідної  вітки схеми заміщення відносно точки КЗ, знайдений при відсутності всіх активних опорів. (генератори ТЕЦ та СД вводяться еквівалентними індуктивними опорами зворотної послідовності)

- результуючий еквівалентний  активний опір відповідної вітки  схеми заміщення відносно точки КЗ, знайдений при відсутності всіх індуктивних опорів.

 

 

 

Складемо схему заміщення для  розрахунку:

 

                                                                    

 

Рис.26  Схема заміщення

Виконаємо еквівалентні перетворення схеми:

 

Рис. 27 Перетворена схема заміщення (крок 1)

 

 

 

 

 

Рис. 28 Перетворена схема заміщення  (Крок 2)

Рис. 29 Перетворена схема заміщення (Крок 3)

 

Ударний струм  в точці К-2

 

Рис. 30 Перетворена схема заміщення

 

Розрахуємо ударний струм в  точці К-2.

 

 

5. Розрахунок струму однофазного КЗ в точці К-1

 

1. Схема прямої послідовності

Рис. 31 Схема заміщення прямої послідовності

 

Це та ж схема заміщення, що й при розрахунку стуму трифазного КЗ. Для спрощення, розрахунки періодичної складової струму при несиметричних КЗ виконуємо без урахування активних опорів елементів схем різних послідовностей, оскільки при КЗ в основних колах електроенергетичних систем результуючий еквівалентний опір схем заміщення відносно точки КЗ значно перевищує результуючий активний опір.  

Еквівалентні перетворення виконуємо аналогічно до перетворень, виконаних при розрахунку струмів  трифазного КЗ.

 

 

Рис. 32 Еквівалентна схема прямої послідовності

 

2. Схема зворотної послідовності

 

Схема зворотної послідовності  відрізняється від схеми прямої послідовності тільки тим, що в ній  ЕРС дорівнюють нулю, а опори генераторів  ТЕЦ, синхронних двигунів та узагальненого  навантаження задаються опорами  зворотної послідовності.

 

 

 

Рис. 33 Схема заміщення зворотної  послідовності

Виконаємо еквівалентні перетворення:

 

 

 

 

Рис. 34 Перетворена схема  заміщення зворотної послідовності (Крок 1)

 

 

 

Рис. 35 Перетворена схема  заміщення (Крок 2)

 

 

Рис. 36 Перетворена схема  заміщення (Крок 3)