Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахунок струмів короткого замикання (к.з) виконується для того, щоб перевірити кабельні лини та інше обране високовольтне обладнання у режимі к.з. Визначені струми к.з, необхідні для розрахунку релейного захисту і перевірки його чутливості.

Складаємо розрахункову схему заміщення.

Рисунок 2.4 - Розрахункова схема

Вихідні дані:

S_к=160 МВА, U_к.з=4, 5%, S_нт=250 кВА, U_н=6, 3 кВ, DР_к.з=3, 7 кВт.

(Каталожні дані на трансформатори наведені у додаток А табл 9-11)

Складаємо схему заміщення.

Х₁=0, 2 r₁=0 X₂=0, 0076 r₂=0, 168 X₃=7, 14 r₃=0, 37

Рисунок 2.5 - Схема заміщення

Визначаємо опір системи

X₁= , Ом (2.32)

де U_н – напруга установки, кВ,

S_к – потужність к.з на шинах джерела живлення, МВА.

X₁= =0, 248 Ом.

Беремо R₁=0, тоді повний опір у точці К1 дорівнює

Z₁=X₁=0, 248 Ом.

Визначаємо опір КЛ.

Визначаємо реактивний опір.

X₂=X₀´ l, Ом (2.33)

де X₀ – питомий індуктивний опір, для КЛ напругою 6 та 10 кВ, X₀=0, 08 Ом/км,

l – довжина КЛ, км.

X₂=0, 08´ 0, 115=0, 0092 Ом.

Визначаємо активний опір:

R₂= , Ом (2.34)

де r – питомий опір алюмінію, r=0, 0283 Ом*мм² /м,

l – довжина лінії, яка дорівнює 0, 115 м,

S – переріз провідника, 16 мм².

R₂=0, 0283´ 0, 115/16=0, 203 Ом.

Визначаємо опір трансформатора.

Визначаємо реактивний опір.

X₃= , Ом (2.35)

де U_к – напруга к.з трансформатора, %,

U_н – напруга установки, кВ,

S_НТ – номінальна потужність трансформатора, МВА.

X₃= =7, 14 Ом.

Визначаємо активний опір, Ом.

R₃= , Ом (2.36)

де DР_кз – потужність к.з трансформатору, кВт,

U_н – напруга установки, кВ,

S_НТ – номінальна потужність трансформатора, МВА.

R₃= =0, 373 Ом.

Визначаємо повний опір.

Z₃= , Ом (2.37)

де R₃ и X₃ – активний і реактивний опір трансформатора, Ом.

Z₃= =7, 15 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з, ударний струм та потужність к.з у точці К1.

Струм к.з.

, кА (2.38)

де U_н – напруга установки, кВ,

Z₁ – повний опір ділянки, Ом.

=14, 68 кА.

Ударний струм к.з.

і_у=К_у´ ´ , кА (2.39)

де К_у – ударний коефіцієнт, беремо згідно з [1] таблиця 6.1 с.228 К_у=1, 8, ( додаток А табл.12)

– струм трифазного к.з у точці К1, кА.

і_у=1, 8´ ´ 14, 68= 37, 37 кА.

Обираємо вимикач на відхідній лінії типу ВВТЭ-10-630 згідно з [5] таблиця П4.4 с. 630, ( додаток А табл.13-14) як більш надійний, зручний, пожежобезпечний I_{вимк.ном.}=10кА, i_у=25 кА, t_вимк=0, 05с.

Так як умова I_{вимк.ном} =10 кА > =17, 87 кА, не виконується, обмежуємо струм трифазного короткого замикання шляхом встановлення реактору між вимикачем та кабельною лінією.

Розрахункова схема приймає вигляд:

Рисунок 2.6 - Розрахункова схема із встановленим реактором

Відповідно змінюється із схеми заміщення.

Х₁=0, 2 r₁=0 Хрст=0, 25 X₂=0, 0076 r₂=0, 168 X₃=7, 14 r₃=0, 37

Рисунок 2.7 - Схема заміщення із встановленим реактором

Визначаємо мінімальний необхідний опір реактора.

X_розр=Х₁+Х_р= (2.40)

де Х₁ – реактивний опір системи, Ом,

Х_р – мінімальний необхідний опір реактора, Ом,

I_{вимк.вим} – паспортне значення струму вимикання вимикача ВВТЭ-10-630, А.

X_розр=6, 3/(Ö 3´ 10)=0, 36 Ом.

Тоді мінімальний необхідний опір реактора:

Х_р=Х_розр- Х₁, (2.41)

Х_р=0, 36 - 0, 248=0, 116 Ом.

Обираємо реактор, в якого опір не менш 0, 116 Ом, тобто реактор РБГ–10–630–0, 14 згідно з [5] таблиця 3-12 с.244 ( додаток А табл.15) в якого Х_рст= 0, 14 Ом.

Визначаємо струм короткого замикання, ударний струм і потужність к.з. у точки К1 з урахуванням реактора.

Стум трифазного к.з. у точки К1.

, кА (2.42)

=9, 37 кА.

Отже =9, 37 кА < I_{вимк.вим} =10 кА умова виконується.

Визначаємо ударний струм к.з у точки К1.

i_{у к1}=Ку´ ´ , кА, (2.43)

де - струм трифазного к.з. у точки К1 з урахуванням реактора, кА.

i_{у к1}=1, 8´ ´ 9, 37=23, 86 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К1.

= ´ ´ , МВА (2.44)

= ´ 6, 3´ 9, 37=102, 28 МВА.

Визначаємо струм короткого замикання, ударний струм і потужність к.з. у точці К2.

Визначаємо опір до точки К2.

Х_SК2=Х₁+Х₂+Х_рст, Ом, (2.45)

де Х₁ – опір системи, Ом,

Х₂ – реактивний опір кабельної лінії, Ом,

Х_{р ст} – паспортний опір реактора, Ом.

Х_SК2=0, 248+0, 0092+0, 14=0, 397 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з у точці К2.

, кА (2.46)

де Х_SК2 – опір до точки К2, Ом.

=9, 16 кА

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К2.

i_{у К2}=Ку´ ´ , кА (2.47)

i_{у К2}=1, 8´ ´ 9, 16=23, 31 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К2.

= ´ ´ , МВА (2.48)

= ´ 6, 3´ 9, 16=99, 91 МВА.

Визначаємо струми і потужність к.з. у точці К3.

Визначаємо реактивний опір до точки К3.

Х_SК3=Х₁+Х₂+Х₃+Х_рст, Ом (2.49)

Х_SК3=0, 248+0, 0092+7, 14+0, 14=7, 54 Ом

Визначаємо активний опір до точки К3.

R_SК3=R₂+R₃, Ом (2.50)

R_SК3=0, 203+0, 373=0, 58 Ом.

Визначаємо повний опір до точки К3.

Z_SК3= , Ом (2.51)

де R_SK3 и X_SК3 – відповідно активний і реактивний опір до точки К3, Ом.

Z_SК3= Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з. у точці К3.

(2.52)

= 0, 48 кА.

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К3.

i_{у к3}=Ку´ ´ , кА (2.53)

де – струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

i_{у к3}=1, 3´ 1, 41´ 0, 48=0, 88 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К3.

= ´ ´ , МВА (2.54)

=1, 73´ 6, 3´ 0, 48=5, 25 МВА.

Визначаємо струми двофазного к.з. у точках К1, К2, К3.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К1.

=0, 865´ , кА (2.55)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0, 865´ 9, 37=8, 11 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К2.

=0, 865´ , кА (2.56)

де - струм трифазного к.з. у точці К2, кА.

=0, 865´ 9, 16=7, 92 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К3.

=0, 865´ , кА (2.57)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0, 865´ 0, 48=0, 42 кА.

Розрахунок зводимо у таблицю 2.7.

Таблиця 2.7 - Розрахунок струмів короткого замикання

Точки к.з.	, кА	, кА	iу, кА	, МВА
К1	9, 37	8, 11	23, 86	102, 28
К2	9, 16	7, 92	23, 31	99, 91
К3	0, 48	0, 42	0, 88	5, 25

Визначаємо струм однофазного к.з. для вибору релейного захисту трансформатора.

, А (2.58)

де U_ф – фазна напруга, В,

Z_т – прямий опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 ( додаток А табл.16) значення для ТМ-250-6/0, 4 кВ Z_т=0, 0287 Ом,

Z_{о тр} – зворотній опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 ( додаток А табл.16) каталожне значення для ТМ-250-6/0, 4 кВ Z_{о тр}=0, 312 Ом.

А.

Визначаємо струм однофазного к.з. приведеного на боці вищої напруги 6, 3 кВ трансформатора.

= , А (2.59)

де – струм однофазного к.з, приведеного на стороні нижчої напруги, А,

=1786, 68´ =113, 44 А

Перевіряємо обраний переріз кабелю 6 кВ на термічну стійкість за струмом к.з у точці К2.

S_мін= , мм² < S_ст, мм² (2.60)

де S_ст – обраний стандартний переріз кабелю, мм²,

– струм трифазного к.з у точці К2, А,

С – коефіцієнт, що відповідає різниці виділеної теплоти в провіднику до і після короткого замикання (обираємо згідно з [1] стр.245 ( додаток А табл.17), для кабелів напругою 6-10 кВ з алюмінієвими жилами С=85),

t_пр – приведений час струму к.з, с,

t_пр=t_пр.п+t_пр.а, с (2.61)

де t_пр.п – періодична складова часу, с,

t_пр.а – аперіодична складова часу, с.

Визначаємо t_пр.п згідно з [1] рисунок 6.12 с.244. ( додаток А табл.18)

Для цього необхідно визначити дійсний час протікання струму к.з.

t=t_зах+t_вимк, с (2.62)

де t_зах – час спрацьовування захисту, с, беремо t_зах=0, 4 с,

t_вимк – час вимкнення вимикача, с, беремо t_вимк=0, 05 с.

t=0, 4+0, 05=0, 45 с.

Визначаємо відношення над перехідного струму до встановленого.

b``= (2.63)

Згідно з [1] рисунок 6.12 с.244.

b``=1,

t_пр.п»0, 35 с.

Визначаємо аперіодичну складову часу.

t_пр.а=0, 05´ b``², с, (2.64)

де b``– відношення над перехідного струму до встановленого,

t_пр.а=0, 05´ 1²=0, 05 с,

t_пр=0, 35+0, 05=0, 4 с.

Розраховуємо мінімальний переріз та перевіряємо умову (2.60)

S_мін=7890´ √ 0, 4/85=58, 7 мм²,

58, 7 мм² < 16 мм².

Умова не виконується, тому кабель марки ААШв-6 перерізом 3´ 16 мм² з термічної стійкості і струму к.з. не підходить. Приймаємо найближчий стандартний переріз, що дорівнює 70 мм². Остаточно приймаємо кабель ААШв-6-3´ 70. ( додаток А табл.6)

2.7 Вибір струмоведучих частин і високовольтного обладнання з/пс, перевірка їх у режимі короткого замикання