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.