Содержание

1. Общая часть

Требуется выполнить расчет трехфазного тока короткого замыкания (ТКЗ) на шинах проектируемого ЗРУ-6 кВ ПС 110/6 кВ «ГПП-3». Данная подстанция питается по двум ВЛ-110 кВ от ПС 110 кВ «ГПП-2». Питание ЗРУ-6 кВ «П4СР» получает от двух силовых трансформаторов ТДН-16000/110-У1, которые работаю раздельно. При отключении одного из вводов, предусмотрена возможность подачи питания на обесточенную секцию шин посредством секционного выключателя в автоматическом режиме (АВР).

На рисунке 1 приведена расчетная схема сети

Рисунок 1 – Расчетная схема сети

Рисунок 1 – Расчетная схема сети

Поскольку цепь от I с.ш. «ГПП-2» до I с.ш. «ГПП-3» идентична цепи II с.ш. от «ГПП-2» до II с.ш. «ГПП-3» расчет ведется только для первой цепи.

Схема замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рисунке 2.

 Рисунок 2 – Схема замещения сети

Рисунок 2 – Схема замещения сети

Расчет будет производиться в именованных единицах.

2. Исходные данные для расчета

  • 1. Данные системы: Iкз=22 кА;
  • 2. Данные ВЛ — 2хАС-240/32 (Данные даны для одной цепи АС-240/32, РД 153-34.0-20.527-98, приложение 9):
  • 2.1 Индуктивное сопротивление прямой последовательности — Х1уд=0,405 (Ом/км);
  • 2.2 Емкостная проводимость — bуд=2,81х10-6 (См/км);
  • 2.3 Активное сопротивление при +20 С на 100 км линии — R=R20C=0,12 (Ом/км).
  • 3. Данные трансформатора (взяты с ГОСТ 12965-85):
  • 3.1 ТДН-16000/110-У1, Uвн=115 кВ, Uнн=6,3 кВ, РПН ±9*1,78, Uк.вн-нн=10,5 %;
  • 4. Данные гибкого токопровода: 3хАС-240/32, l=20 м. (Для упрощения расчета, сопротивление гибкого токопровода не учитывается.)
  • 5. Данные токоограничивающего реатора — РБСДГ-10-2х2500-0,2 (взяты из ГОСТ 14794-79):
  • 5.1 Номинальный ток реактора — Iном. = 2500 А;
  • 5.2 Номинальные потери мощности на фазу реактора — ∆P= 32,1 кВт;
  • 5.3 Индуктивное сопротивление – Х4=0,2 Ом.

3. Расчет сопротивлений элементов

3.1 Сопротивление системы (на напряжение 115 кВ):

3.1 Сопротивление системы

3.2 Сопротивление воздушной линии (на напряжение 115 кВ):

3.2 Сопротивление воздушной линии

где:
n — Количество проводов в одной воздушной линии ВЛ-110 кВ;

3.3 Суммарное сопротивление до трансформатора (на напряжение 115 кВ):

Х1,2=Х1+Х2=3,018+0,02025=3,038 (Ом)

R1,2=R2=0,006 (Ом)

3.4 Сопротивление трансформатора:

3.4.1 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в среднем положении):

3.4.1 Активное сопротивление трансформатора  (РПН в среднем положении)

3.4.2 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «минусовом» положении):

3.4.2 Активное сопротивление трансформатора  (РПН в минусовом положении)

3.4.3 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении):

3.4.3 Активное сопротивление трансформатора  (РПН в плюсовом положении)

3.4.4 Индуктивное сопротивление трансформатора в среднем положении РПН:

3.4.4 Индуктивное сопротивление трансформатора в среднем положении РПН

Минимальное индуктивное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «минусовом» положении)

Формула по определению индуктивного сопротивления тра-ра (РПН находится в крайнем «минусовом» положении)

где:

половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне высокого напряжения трансформатора— половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне высокого напряжения трансформатора.
РПН в минусовом положении

Максимальное индуктивное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении)

Формула по определению индуктивного сопротивления тра-ра (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении)

Величина входящая в формулу приведенную выше – напряжение, соответствующее крайнему положительному положению РПН, и она равна Uмакс.ВН=115*(1+0,1602)=133,423 кВ, что превышает наибольшее рабочее напряжение электрооборудования равное 126 кВ (ГОСТ 721-77 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В»). Напряжению UмахВН соответствует Uк%max=10,81 (ГОСТ 12965-85).

Определяем индуктивного сопротивления тра-ра (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении)

Если Uмах.ВН, получается больше максимально допустимого для данной сети (табл.5.1), то Uмах.ВН следует принимать по этой таблице. Значение Uк%, соответствующее этому новому максимальному значению Uмах.ВН, определяют либо опытным путем, либо находят из приложений ГОСТ 12965-85.

Таблица 5.1 - значения средних напряжений, используемых в расчетах ТКЗ

3.4.5 Сопротивление токоограничивающего реактора (на напряжении 6,3 кВ):

Х4=0,2 (Ом)

Активное сопротивление токоограничивающего реактора

4. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К1

4.1 Суммарное индуктивное сопротивление:

Х∑=Х1,2=Х1+Х2=3,018+0,02025=3,038 (Ом)

4.2 Суммарное активное сопротивление:

R∑=R1,2=0,006 (Ом)

4.3 Суммарное полное сопротивление:

Суммарное полное сопротивление в точке К1

4.4 Ток трехфазного короткого замыкания:

Ток трехфазного короткого замыкания в точке К1

4.5 Ударный ток короткого замыкания:

Ударный ток короткого замыкания в точке К1

5. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К2

5.1 Для среднего положения регулятора РПН трансформатора Т3

5.1.1 Суммарное сопротивление до точки К2:

Х∑==Х1+Х2+Х3ср=3,018+0,02025+86,789=89,827 (Ом)
R∑=R2+К3=0,006+4,391=4,397 (Ом)

5.1.2 Ток трехфазного короткого замыкания:

5.1.3 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

5.1.4 Ударный ток короткого замыкания:

5.2 Для минимального положения регулятора РПН трансформатора Т3

5.2.1 Значение суммарного сопротивления в точке К1, приводим к напряжению сети 96,577 кВ:

5.2.2 Ток трехфазного короткого замыкания:

5.2.3 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

5.2.4 Ударный ток короткого замыкания:

5.3 Для максимального положения регулятора РПН трансформатора Т3

5.3.1 Значение суммарного сопротивления в точке К1, приводим к напряжению сети 126 кВ:

5.3.2 Ток трехфазного короткого замыкания:

5.3.3 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

5.3.4 Ударный ток короткого замыкания:

6. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К3

6.1 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в среднее положение

6.1.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2, приводим к напряжению сети 6,3 кВ:

6.1.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

6.1.3 Ударный ток короткого замыкания:

6.2 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в минусовое положение

6.2.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2 приводим к напряжению сети 6,3 кВ:

6.2.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

6.2.3 Ударный ток короткого замыкания:

6.3 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в плюсовое положение

6.3.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2, приводим к напряжению сети 6,3 кВ:

6.3.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

6.3.3 Ударный ток короткого замыкания:

Результаты расчетов заносим в таблицу РР1.3

Таблица РР1.3 – Данные расчета токов трехфазного короткого замыкания

Положение РПН трансформатора Токи КЗ Точка короткого замыкания
К1 К2 К3
РПН в среднем положении Ток КЗ, кА 21,855 13,471 7,739
Ударный ток КЗ, кА 35,549 35,549 20,849
РПН в минусовом положении Ток КЗ, кА 13,95 7,924
Ударный ток КЗ, кА 36,6 21,325
РПН в плюсовом положении Ток КЗ, кА 13,12 7,625
Ударный ток КЗ, кА 34,59 20,553

7. Расчет тока короткого замыкания выполненный в Excel

Если выполнять данный расчет с помощью листка бумаги и калькулятора, уходит много времени, к тому же Вы можете ошибиться и весь расчет пойдет насмарку, а если еще и исходные данные постоянно меняются – это все приводит к увеличению времени на проектирование и не нужной трате нервов.

Поэтому, я принял решение выполнить данный расчет с помощью электронной таблицы Excel, чтобы больше не тратить в пустую свое время на перерасчеты ТКЗ и обезопасить себя от лишних ошибок, с ее помощью можно быстро пересчитать токи КЗ, изменяя только исходные данные.

Надеюсь, что данная программа Вам поможет, и Вы потратите меньше времени на проектирование Вашего объекта.

8. Список литературы

  1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98. 1998 г.
  2. Как рассчитать ток короткого замыкания. Е. Н. Беляев. 1983г.
  3. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
  4. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.
  5. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.