Релейная защита систем электроснабжения (стр. 3 из 4)
- принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ.
В электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, принято считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы.
Расчет токов трехфазного КЗ
Под трехфазным КЗ подразумевается короткое замыкание между тремя фазами в электрической системе.
Расчет токов трехфазного КЗ заключается в определении:
1. Начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ.
2. Апериодической составляющей тока КЗ в начальный и произвольный момент времени.
3. Ударного тока КЗ.
При питании потребителя от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывается по формуле
, (1.14)где UСР.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ;
- полное сопротивление цепи КЗ, мОм;R1К и Х1К - суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, равные соответственно
R1К = RТ + RР + RТТ + RАВ + RШ + RК + RКЛ + RВЛ + RД;
Х1К = ХС + ХТ + ХР + ХТТ + ХАВ + ХШ + ХКЛ + ХВЛ,
где ХС - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения;
RТ и ХТ - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора;
RР и ХР - активное и индуктивное сопротивления реакторов;
RТТ и ХТТ - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока;
RАВ и ХАВ - активное и индуктивное сопротивления автоматических выключателей, включая сопротивления токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов;
RШ и ХШ- активное и индуктивное сопротивления шинопроводов;
RК - суммарное активное сопротивление различных контактов;
RКЛ, RВЛ и ХКЛ, ХВЛ - активные и индуктивные сопротивления кабельных и воздушных линий;
RД – активное сопротивление дуги в месте КЗ.
Наибольшее значение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент КЗ
. (1.15)Апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени рассчитывается по формуле
, (1.16)где t – время, с; Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с, равная
, (1.17)где ХΣ и RΣ –результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи тока КЗ;
ωс – синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.
Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником питания (энергосистема) рассчитывается по формуле
, (1.18)где
- ударный коэффициент, определяемый по кривым, приведенным на рис. П.5;Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;
φк =arctg(ХΣ / RΣ) – угол сдвига по фазе напряжения и периодической составляющей тока КЗ;
- время от начала КЗ до появления ударного тока.При практических расчетах ударного тока коэффициент КУД может быть определен по кривым, приведенным на рис. П.5, с учетом соотношения сопротивлений ХΣ /RΣ или RΣ / ХΣ .
Исходные данные для расчета
Сеть напряжением 380 В (см. рис. 3,а) питается от распределительного пункта РП-10 кВ по кабельной линии КЛ-10 кВ через трансформатор ТМ-1600-10/0,4 кВ, мощностью 1600 кВА.
Мощность КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора в точке Е при максимальном режиме работы составляет SЕК.МАКС = 262,304 МВА, при минимальном режиме – SЕК.МИН = 163,159 МВА (см. табл. 5).
Между трансформатором и вводным выключателем QF1 расположен шинопровод длиной 3 м. Номинальный ток трансформатора составляет IТ.Н = 1443 А, с учетом перегрузки (1,4∙IТ.Н) ток трансформатора может достигать величины 2020А. Поэтому в качестве исходных данных возьмем шинопровод ШМА4 на ток 3200 А (табл. П.3.1):
- удельные сопротивления фазы R1УД.Ш = 0,010 мОм/м, Х1УД.Ш = 0,005 мОм/м;
- удельные сопротивления нулевой шины RО.УД.Ш = 0,064 мОм/м, ХО.УД.Ш = 0,035 мОм/м.
Кабель с алюминиевыми жилами сечением 3x95+1x50 мм2 длиной 150 м (табл. П.4.1):
- удельные сопротивления прямой последовательности
R1УД.КЛ = 0,405 мОм/м и Х1УД.КЛ = 0,064 мОм/м;
- удельные сопротивления обратной последовательности
RО.УД.КЛ = 1,665 мОм/м и ХО.УД.КЛ = 0,559 мОм/м.
Определение сопротивлений схемы замещения
Схема замещения для расчета трехфазного тока КЗ представлена на рис. 3,б.
Сопротивление системы
- при максимальном режиме работы
(1.19) 
.- при минимальном режиме работы
Сопротивления трансформатора 1000 кВА для схемы соединения обмоток Y/YО возьмем из табл. П.1: R1Т9 = 1,7 мОм, Х1Т9 = 8,6 мОм.
Сопротивление шинопровода между трансформатором и вводным автоматическим выключателем
R1Ш = R1УД.Ш ∙ L = 0,010 ∙ 3 = 0,03 мОм ;
Х1Ш = Х1УД.Ш ∙ L = 0,005 ∙ 3 = 0,015 мОм.
Сопротивление кабельной линии
R1КЛ = R1УД.КЛ ∙ L = 0,405 ∙ 150 = 60,75 мОм;
Х1КЛ = Х1УД.КЛ ∙ L = 0,064 ∙ 150 = 9,6 мОм.
Сопротивления переходных контактных сопротивлений:
- шинопровода с двух сторон по RК.Ш = 0,0024 мОм (табл. П.6.2);
- сопротивления включения токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов автоматических выключателей (табл.П.6.1)
| QF1 | 2500 А | RQF1 = 0,13 мОм | XQF1 = 0,07 mOm |
| QF2, QF3 | 200 А | RQF2 = 1,1 мОм | XQF2 = 0,5 мОм |
- активное и индуктивное сопротивления трансформатора тока 2500/5 А примем равными нулю в следствии их малости (см. табл. П.6.5).
Активное сопротивление заземляющей дуги (табл. П.7):
- на вводах 10 кВ трансформатора Т3, точка Ж – RД.Ж = 5 мОм;
- на шинах РУ-0,4 кВ, точка З - RД.З = 6 мОм;
- на шинах РУ-0,38 кВ РПН (ВРУ), точка К - RД.К = 8 мОм.
Определение токов КЗ в максимальном режиме работы энергосистемы
Точка Ж.
Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):
- активное
R1Σ.Ж = R1Т9 + RД.Ж = 1,7 + 5 = 6,7 мОм;
- реактивное
Х1Σ.Ж = ХС.МАКС + Х1Т9 = 0,61 + 8,6 = 9,21 мОм;
- полное
.Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Ж
.Точка З.
Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):
- активное
R1Σ.З = R1Т9 + R1Ш + RQF1 + RТТ + RК.З + RД.З =
= 1,7 + 0,03 + 0,13 + 0 + 0,0024 + 6 = 7,862 мОм;
- реактивное
Х1Σ.З = ХС.МАКС + Х1Т9 + Х1Ш + ХQF1 + ХТТ =
= 0,61+ 8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 = 9,295 мОм;
- полное
.Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке З
.Точка К.
Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):
- активное
R1Σ.К = R1Т9 + R1Ш + RQF1 + RТТ + RQF2 + R1КЛ + RQF3 + RК.К + RД.К =
= 1,7 + 0,03 +0,13 + 0 + 1,1 + 60,75 +1,1 + 2∙0,6 + 2∙0,027 + 8 = 74,064 мОм;
- реактивное
Х1Σ.К = ХС.МАКС + Х1Т9 + Х1Ш + ХQF1 + ХТТ + ХQF2 + Х1КЛ + ХQF3 =
= 0,61 + 8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 + 0,5 + 9,6 + 0,5 = 19,895 мОм;
- полное
.Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К
.Ударный ток КЗ
,где КУДЖ =1,05 по кривой на рис. П.5
Определение токов КЗ в минимальном режиме работы энергосистемы