В данном примере требуется определить ток в месте к.з с учетом подпитки от синхронных электродвигателей для схемы электроснабжения 6 кВ представленной ниже.

Обращаю ваше внимание, что ток к.з. в данном примере рассчитывается, когда РПН силового трансформатора ТДН, находиться в среднем положении, крайние положения РПН: «минусовой» и «плюсовой» — не рассматриваются.

Схема электроснабжения 6 кВ

Исходные данные:

1. Iкз. = 10 кА –ток к.з. на шинах 110 кВ;

2. Характеристики трансформатора ТДН-16000/110-У1:

  • Sном.тр. = 16 МВА – номинальная мощность трансформатора;
  • Uном.вн =115 кВ — номинальное напряжение стороны ВН;
  • Uном.нн = 6,3 кВ — номинальное напряжение стороны НН;
  • Uк.вн-нн=10,5 % — напряжение короткого замыкания трансформатора, соответствующее среднему положению РПН, принимается по таблице 6 ГОСТ 12965-85;
Таблица 6 - Технические характеристики трансформаторов согласно ГОСТ 12965-85

3. Характеристики синхронных двигателей серии СТД представлены в таблице 3.10.14 [Л3, с.565]:

Таблица 3.10.14 - Характеристики синхронных двигателей серии СТД

В таблице 3.10.14 кратность пускового тока обозначено как Iп/Iном., в технической литературе обозначено как kп. В дальнейшем, чтобы не запутаться, кратность пускового тока будет приводиться как в формулах технической литературы, а именно – kп.

  • kп = 5,58 – кратность пускового тока для двигателя СТД-800-23УХЛ4;
  • kп = 6,7 – кратность пускового тока для двигателя СТД-1000-23УХЛ4;
  • Sном = 935 кВА = 0,935 МВА– для двигателя СТД-800-23УХЛ4;
  • Sном = 1160 кВА = 1,160 МВА– для двигателя СТД-1000-23УХЛ4;

Если же в паспорте не указано Sном, можно рассчитать по формуле: Sном = Pном/cosφ.

Решение

Составляем расчетную схему и схему замещения (см.рис.1 а, б), учитывая из всех присоединений 6,3 кВ, только синхронные двигатели, непосредственно связанные с местом к.з. (точка К1). Связано это с тем, что электродвигатели напряжением выше 1000 В являются дополнительным генерирующим источником при условии, если они связаны с местом к.з. непосредственно, кабельными линиями, токопроводами или через линейные реакторы [Л1, с.19].

Рис.1 - Расчетная схема и схема замещения

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

1. Определяем сопротивление для энергосистемы на напряжение 115 кВ, по выражению 54 [Л1, с.43]:

Определяем сопротивление для энергосистемы на напряжение 115 кВ

2. Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора в среднем положении РПН по выражению 25 [Л2, с.27]:

Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора в среднем положении РПН

где:

  • Uк = 10,5% — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
  • Uном = 115 кВ – номинальное напряжение трансформатора в среднем положении РПН, кВ;
  • Sном = 16000 кВА – номинальная мощность трансформатора, кВА;

3. Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-800 в относительных единицах (о.е) по выражению 13 [Л4, с.15]:

Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-800

4. Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-1000 в относительных единицах (о.е) по выражению 13 [Л4, с.15]:

Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-1000

5. Переведем значение сверхпереходного сопротивления электродвигателей из относительных единиц в Ом, по выражению 8 [Л4, с.11]:

Переведем значение сверхпереходного сопротивления электродвигателей из относительных единиц в Ом

Подробно расчет сопротивлений синхронных электродвигателей выше 1000 В рассмотрен в статье: «Расчет сопротивлений электродвигателей выше 1000 В» .

6. Определяем суммарное сопротивление электродвигателей для II секции. Как видно из схемы замещения (см. рис.1б) сопротивления xдв1 и xдв2 соединены параллельно. Для 2-х параллельных ветвей сложение ветвей выполняется по выражению 23 [Л4, с. 23]:

Определяем суммарное сопротивление электродвигателей

Основные формулы преобразования схем представлены в таблице 3.1 РД 153-34.0-20.527-98.

Таблица 3.1 - Основные формулы преобразования схем согласно РД 153-34.0-20.527-98

7. Если кратность пускового тока электродвигателя вам неизвестна, тогда сверхпереходное сопротивление Х”d* определяется по таблице 5.2 [Л4, с.14 — 15].

Таблица 5.2 - Значения сверхпереходного сопротивления двигателей

Для сравнения результатов расчетов, определим сопротивление электродвигателей на II секции, приняв что Х”d* = 0,2 о.е:

Определяем сопротивление электродвигателей

где: Sном.Σ = 2*0,935 + 2*1,160 = 4,19 МВА– суммарная мощность электродвигателей на секции, МВА;

Как мы видим результаты расчетов отличаются, но я бы не сказал, что уж так сильно.

8. Определяем суммарное сопротивление системы до точки к.з:

Определяем суммарное сопротивление системы до точки к.з

9. Определяем ток трехфазного короткого замыкания по выражению 52 [Л1, с.42]:

Определяем ток трехфазного короткого замыкания по выражению 52

10. Значение тока кз приведем к действующему напряжению 6,3 кВ, согласно [Л2, с.14]:

Значение тока кз приведем к действующему напряжению 6,3 кВ

11. Определяем сверхпереходное ЭДС выраженное в кВ по выражению 11 [Л4, с. 14]:

Определяем сверхпереходное ЭДС выраженное в кВ

где: E”d* = 1,1 (о.е) — сверхпереходное ЭДС в отн. ед.ном, принимается по таблице 5.2 [Л4, с.14].

12. Определяем ток к.з. от электродвигателей по выражению 50 [Л1, с.42]. В формуле 50 сверхпереходное ЭДС обозначается как E”, в практических расчетах индекс d опускается. Поэтому во избежание путаницы из-за разного обозначения эл. величин в различной технической литературе, принимаем что E”d обозначается E”.

Определяем ток к.з. от электродвигателей

13. Определяем суммарный ток к.з. на секции:

Определяем суммарный ток к.з. на секции

Литература:

  1. Беляев А.В. Как рассчитать ток короткого замыкания. Учебное пособие. 1983 г.
  2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
  3. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева. 2004 г.
  4. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие. Часть первая. И.Л.Небрат 1996 г.