Розрахунок струмів короткого замикання

обслуговують. Зустрічаються також т. зв. складані РУНН, коли спеціальній нищі розташовується панель з ізоляційного матеріалу(текстоліт, пластмаса, мармур, деревина), на якій закріпляються необхідні елементи.

Ефект нелінійності елементів розрахункової схеми, зокрема синхронних генераторів та синхронних і асинхронних двигунів, враховується після розрахунку шляхом введення поправкових коефіцієнтів.

Таким чином, розрахунок струмів короткого замикання рекомендується виконувати за наступним алгоритмом:

1. Скласти розрахункову схему розглядуваної частини мережі, на якій вказати довжини та поперечні перерізи жил кабельних і повітряних ліній, з якого матеріалу виготовлені струмопровідні жили, параметри трансформаторів та реакторів (номінальні потужності, напруги, струми, напруги та потужності короткого замикання, потужність вільного ходу, індуктивний опір реактора і ін);

2. На розрахунковій схемі вибрати точки короткого замикання і розрахункові режими (наявність одного чи кількох джерел живлення, врахування окремих ділянок мережі, наявність синхронних і асинхронних двигунів та їх режим роботи);

3. Для кожного з елементів (лінія-трансформатор-реактор-асинхронний двигун) визначити активні і реактивні опори в іменованих одиницях;

4. Визначити опір системи (внутрішній опір джерела живлення) та перевірити, чи не можна розраховувати режим від джерела безмежної потужності, що дозволяє не враховувати опір системи;

5. У випадку наявності кількох рівнів напруги вибрати базову напругу, до якої звести параметри всіх елементів розрахункової схеми.

6. Всі опори і ЕРС джерел привести до вибраної базової напруги і за цими даними скласти заступну схему. Як правил,о за базову напругу вибирають ту, на якій розраховується струм короткого замикання.

7. Перетворити заступну схему і визначити еквівалентні активні та індуктивні опори мережі між джерелом живлення та місцем короткого замикання, а в разі наявності кількох джерел живлення - еквівалентну ЕРС та еквівалентні опори;

8. Визначити за законом Ома струм короткого замикання на базовій напрузі

9. Шляхом поcтупового оберненого розгортання заступної схеми (див.

метод еквівалентних перетворень) визначити шукані величини струмів у режимі короткого замикання всіх елементів розрахункової схеми.

10. Використовуючи коефіцієнти трансформації, визначити реальні значення струмів на кожномуступені напруги розрахункової мережі.

У даному випадку подано загальний алгоритм розрахунку, який може бути змінений для конкретної схеми в разі відсутності того чи іншого елементу.

Приклад 4.1. На рис 4.18 зображено принципову схему електропостачання споживачів Н від електроенергетичної системи (ЕЕС). Задано параметри елементів цієї схеми:

 для ЕЕС – потужність трифазного к. з. S_êç⁽³⁾ 350 МВА;

 для повітряної лінії 35 кВ Л1 – довжина 40 км, провід АС-95, погонний індуктивний опір x₀ 0,4 Ом/км, погонний активний опір r₀ 0,33 Ом/км;

 для трансформатора Т1 – номінальна потужність S_H 1600 кВА, напруги обмоток 35/11 кВ, напруга к.з. U_K 7,5%;

 для повітряної лінії 10 кВ Л2 –довжина 10 км, провід АС-35, погонний індуктивний опір x₀ 0,4 Ом/км, погонний активний опір r₀ 0,9 Ом/км.

 для трансформатора Т2 – номінальна потужність S_H 400 кВА, напруги обмоток 10/0,4 кВ, напруга к.з. U_K 5,5%.

Визначити максимальні періодичні струми короткого замикання в точках К1

і К2, необхідні для перевірки вимикаючої здатності комутаційних апаратів.

Розрахунок виконати в іменованих одиницях.

10кВ 0,4кВ

Л1 Т¹ К1 Л2 Т₂ К₂ ЕЕС

Н

Рис. 4.18. Принципова схема електричної мережі

Розв’язання.

На основі принципової схеми мережі нарисуємо зображену на рисунку 4.19 розрахункову схему, в якій враховано лише реактивні опори елементів мережі.

Виділимо наявні ступені напруги і приймемо середні номінальні напруги для кожного ступеня

137

U кВ, U₂ 10,5 кВ, U₃ 0,4 кВ.

К₂ К₁

X1 X2 X3 X4 X5

Рис. 4.19. Розрахункова схема електричної мережі

За основний або базовий ступінь напруги приймемо другий ступінь, напруга якого U_OCH 10,5 кВ.

2. Обчислимо опори всіх елементів розрахункової схеми електропостачання:

 ЕЕС - _0,31

350 5 , 10 ²

) 3 ( 2

1   

êç OCH

S

x U Ом.

 Лінія Л1 - _{) 1,23}

37 5 , (10 40 4 , 0 )

( ^{2 2}

1 0

2      

I OCH

U l U x

x Ом.

 Тр-р Т1 - _5,15

6 , 1 5 , 10 100

5 , 7 100

% ^{2 2}

3

1







HT K OCH

S U

x U Ом.

 Лінія Л2 - x₄ x₀l₂ 0,4104 Ом.

 Тр-р Т2 - _15,1

46 , 0

5 , 10 100

5 , 5 100

% ^{2 2}

5

2







HT OCH K

S U

x U Ом.

Сумарний опір x_ до точок К1 і К2:

7 , 6 25 , 5 23 , 1 31 ,

3 0

2

1 x1x x    

x Ом.

8 , 25 1 , 15 4 7 ,

5 6

1 4

2 x x x    

x Ом.

3. Періодичну складову струму к.з. для системи електропостачання від ЕЕС визначаємо, виходячи з умови незмінності напруги на шинах системи за її опором x1. Струми, зведені до основного чи базового (другого) ступеня напруги, розраховуються за формулами

9 , 0 3

5 , 10 7 , 6

1 3 1

1

1    



 ^OCH

K

U

I x кА.

234 , 0 3

5 , 10 87 , 25

1 3 1

2 '

2    



 ^OCH

K

U

I x кА

Струм короткого замикання I_K^'₂ в точці К2 зведений до базової величини напруги, тобто 10,5 кВ, а натуральний струм короткого замикання, на шинах низької напруги 0,4 кВ дорівнює

. 15 , 4 6

, 0

5 , 10 234 , 0 5 , 10

4 , 0

234 ,

' 0

2

2 êÀ

K I I

TP K

K     

За значенням струму

K1

I перевіряють вимикальну здатність комутаційної апаратури, встановленої на стороні нижчої напруги трансформатора Т1, а за значенням струму короткого замикання I_K2 перевіряють вимикальну здатність комутаційної апаратури, встановленої на стороні нижчої напруги трансформатора Т2.

Розрахунок струмів короткого замикання у відносних одиницях. Під час розрахунку струмів короткого замикання часто вживають систему відносних одиниць, що достатньо зручно під час аналізу складних електричних схем з великою кількістю трансформацій. Другою особливістю використання цієї системи одиниць є те, що опори синхронних генераторів, компенсаторів, асинхронних двигунів, трансформаторів та реакторів, питома вага яких у розрахунковій схемі значна, прийняті у відносних одиницях, відразу дозволяють оцінити їх вплив на величину струму к.з.

В основному етапи розрахунку струмів к.з. у відносних одиницях залишаються тими самими, що і в іменованих за винятком того, що треба параметри заступної схеми виразити у відносних (безрозмірних) одиницях зведених до певних базових величин.

Для розрахунку струмів короткого замикання у відносних базових одиницях необхідно напруги, струми і опори елементів розрахункової схеми виражати в цих одиницях при вибраних базових умовах. До вибраних базових умов відносять базову потужність S_Б, яку для конкретної схеми приймають довільною, але співвимірною з потужністю джерел енергії, та базові напруги U_Б, які переважно

приймають для кожного ступеня трансформації рівними їхнім середнім напругам (U_Б U_СЕР). Тоді базовий опір z_Б і базовий струм I_Б можна визначити з виразів

Б Б

Б z

z U

2

 ;

Б Б

Б U

I S

 3

Відносні базові струми, напруги і опори записують як відношення їхніх значень, виражених в іменованих одиницях, до відповідних базових значень, тобто

Б Б Б

Б S

I U I

I I 3

*   ,

Б

Б U

U_*  U ,

* 2

Б Б Б

Б U

z S z z  z 

Розрахунки струмів короткого замикання у складних схемах в разі використання відносних базових одиниць простіші, порівняно з розрахунками в іменованих одиницях.

Якщо базові величини прийняти рівними номінальним, то утвориться система відносних номінальних одиниць. Таку систему використовують тоді, коли аналізують характеристики окремих елементів системи електропостачання (генераторів, трансформаторів тощо).

Приклад 4.2. Виконати розрахунок струмів короткого замикання для схеми електропостачання, зображеної на рис. 4.20, використовуючи відносні базові одиниці.

кВ

10

0 , 4 кВ

Л1 Т¹ К1 Л₂ Т₂ К₂ ЕЕС

Н

Рис. 4.20. Принципова схема електричної мережі Задано наступні параметри елементів схеми електропостачання:

 для ЕЕС – потужність трифазного к. з. S_K⁽³⁾ 350 МВА;

 для повітряної лінії 35 кВ Л1 – довжина 40 км, провід АС-95, погонний індуктивний опір x₀ 0,4 Ом/км, погонний активний опір r₀ 0,33 Ом/км;

 для трансформатора Т1 – номінальна потужність S_H 1600 кВА, напруги обмоток 35/11 кВ, напруга к.з. U_K 7,5%;

 для повітряної лінії 10 кВ Л2 –довжина 10 км, провід АС-35, погонний індуктивний опір x₀ 0,4 Ом/км, погонний активний опір r₀ 0,9 Ом/км.;

 для трансформатора Т2 – номінальна потужність S_H 400 кВА, напруги обмоток 10/0,4 кВ, напруга к.з. U_K 5,5%.

Розв’язання.

1. На основі принципової схеми мережі нарисуємо зображену на рисунку 4.21. розрахункову схему, для якої за базову потужність

К2

К1

X1*Б X2*Б X3*Б X4*Б X5*Б

Рис. 4.21. Розрахункова схема електричної мережі

приймаємо 100 мВА, а за базові напруги на кожному ступеневі трансформації – середні номінальні напруги:

1 37

UБ кВ, U_Б2 10,5 кВ, U_Б3 0,4 кВ.

Прийняте значення S_Б співвимірне зі значенням S_K⁽³⁾.

Визначаємо базові струми на кожному ступеневі трансформації за формулою

56 , 1 37 3 100 3 ₁

1 

 



Б Б

Б U

I S кА,

5 , 5 5 , 10 3

100 3 ₂

2 

 



Б Б Б

U

I S кА,

4 145 , 0 3 100 3 ₃

3 

 



Б Б

Б U

I S кА.

2. Визначаємо опори елементів схеми у відносних базових одиницях:

 ЕЕС - 0,3

350 100

) 3 ( 2

1 ) 3 (

2

1 1

*

1      

K Б Б Б K

I Б

Б S

S U

S S U x

x x .

 Лінія Л1 - 1,16

37 40 100 4 ,

0 ₂

2 1 1 0

*

2       

Б Б

Б U

l S x

x .

 Тр-р Т1 - , 4,7

6 , 1 100 100

5 , 7 100

%

*

3    

H Б K

Б S

S

x U .

 Лінія Л2 - 3,75 5

, 10 40 100 4 ,

0 ₂

2 2 2 0

*

4       

Б Б

Б U

l S x

x .

 Тр-р Т2 - 13,8

4 , 0 100 100

5 , 7 100

%

*

5    

H Б K

Б S

S

x U .

Сумарний опір



^x до точок К1 і К2::

16 ,

* 6

3

* 2

* 1

*

1    



^{x Á x Á x Á x Á .}

61 , 23 8 , 13 75 , 3 16 ,

* 6

5

* 4

* 1

*

2 



     



^{x Á x Á x Á x Á .}

Визначаємо струми короткого замикання у точках К1 і К2.

9 , 0 5 , 16 5 , 6

1

2

* 1

* 2 2

*

1 2    







 _Á

Á Á Á

Á

K I

x I U

I

I кА.

15 , 6 61 145

, 23 1

3

* 2

* 3 3

*

2 3    







 _Á

Á Á Á

Á

K I

x I U

I

I кА.

Таким чином, результати обчислень у відносних одиницях збіглися з результатами обчислень в іменованих одиницях. Простота розрахунку зумовлена відсутністю потреби враховувати коефіцієнти трансформації трансформаторів.

4.8. Особливості розрахунку струмів короткого замикання в електричних

In document Рудик ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ ОБ’ЄКТА Львів – 2020 (2)ББК 31.29-5 Ш 16 Г 93 В.І (сторінка 156-163)