Релейная защита систем электроснабжения (стр. 2 из 4)
Длина ВЛ-110 кВ l = 7 км; марка провода АС-185/29; удельное индуктивное сопротивление хо = 0,39 Ом/км.
Два трансформатора Т1 и Т2 подстанции имеют тип ТРДН-40000/110/10/10; напряжение короткого замыкания Uк = 10,5 %; РПН в нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней, Uкmax = 11,02 Uкmin = 10,35
Линии КЛ1 и КЛ2: каждая линия содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил по 150 мм2; удельное индуктивное сопротивление хо = 0,078 Ом/км, длина линий L1=600 м.
Значения токов короткого замыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном и минимальном режимах работы системы. Для максимального режима рассчитываются токи трехфазного короткого замыкания, для минимального - токи двухфазного короткого замыкания.
Расчет сопротивлений элементов схемы замещения
Расчет проводим в относительных единицах.
Базисную мощность примем Sб = 1000 МВА. Принимаем средние значения напряжений сети: UСР1 = 115 кВ, UCР2 =10,5 кВ, UСР3 = 0,4 кВ.
1. Сопротивление системы:
1.1. В максимальном режиме
; (1.1) 
.1.2. В минимальном режиме
; (1.2) 
.2. Сопротивление воздушных линий:
; (1.3) 
3. Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:
3.1. При среднем положении регулятора РПН - полное сопротивление трансформатора
; (1.4) 
.- сопротивление обмотки высшего напряжения
ХТ1.ВН = ХТ2.ВН = 0,125 Хт ; (1.5)
ХТ1.ВН = ХТ2.ВН = 0,125 ∙ 2,625 = 0,328.
- сопротивления расщепленных вторичных обмоток низшего напряжения
ХТ1.НН = ХТ2.НН = 1,75 Хт ; (1.6)
ХТ1.НН = ХТ2.НН = 1,75 2,625 = 4,594.
- общее сопротивление трансформатора по цепи одной вторичной обмотке
ХТ1 = ХТ1.ВН + ХТ2.НН ; (1.7)
ХТ1 = 0,328 + 4,594 = 4,922.
3.2. При минимальном положении регулятора РПН
(1.8)где значение ΔUРПН взято в относительных единицах.
3.3. При максимальном положении регулятора РПН
(1.9) 
.4. Сопротивление кабельных линий КЛ1 и КЛ2.
4.1. При нормальной работе линий (в линии параллельно включены два кабеля) – минимальное сопротивление линий
; (1.10) 
.4.2. При аварийном отключении одного из кабелей в линии – максимальное сопротивление линий
.5. Сопротивление кабельных линий КЛ7 и КЛ8.
.6. Сопротивление кабельных линий КЛ9 и КЛ10.
.Расчет токов КЗ в максимальном режиме
В общем случае для каждой ступени напряжения определяется базисный ток короткого замыкания
, (1.11)и потом ток трехфазного короткого замыкания в какой либо точке:
, (1.12)где ХΣ – суммарное сопротивление от энергосистемы до точки, приведенное к базисным условиям.
При определении максимальных токов КЗ рассматриваем максимальный режим работы энергосистемы (SК.МАКС и соответственно сопротивление системы ХС.МАКС) при минимальных сопротивлениях рассматриваемой схемы электроснабжения ХТ.МИН и ХЛ.МИН.
Теперь определяем конкретные значения токов КЗ для рассматриваемой схемы в максимальном режиме.
Ток КЗ в начале ВЛ-110 кВ – в точке А
.Точка Б – в конце ВЛ-110 кВ или на стороне высшего напряжения 110 кВ трансформатора 110/10 кВ
; 
.Точка В – на стороне низшего напряжения 10 кВ трансформатора 110/10 кВ. При этом UСТ = UСР2.
; 
.Точка Г – в конце кабельной линии 1 напряжением 10 кВ.
; 
.Точка Д – в конце кабельной линии 7 напряжением 10 кВ.
; 
Точка Е – в конце кабельной линии 7 напряжением 10 кВ.
; 
Расчет токов КЗ в минимальном режиме
При определении минимальных токов КЗ рассматриваем минимальный режим работы энергосистемы (SК.МИН и соответственно сопротивление системы ХС.МИН) при максимальных сопротивлениях рассматриваемой схемы электроснабжения ХТ.МАКС и ХЛ.МАКС. Кроме того, рассчитывается не ток трехфазного КЗ, а двухфазного, поскольку последний по величине меньше.
.(1.13)Точка А
.Точка Б
.Точка В
;В последнем выражении берется индуктивное сопротивление трансформатора Т1 при максимальном положении регулятора РПН, которое имеет наибольшее значение.
.Точка Г
; 
.Точка Д
;
.Точка Д
. 
.Расчеты токов КЗ в максимальном и минимальном режимах сведем в табл. 5
Таблица 5 – Расчетные значения токов и мощностей КЗ
| Место точек расчета короткого замыкания | ||||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | |
| Максимальный ток трехфазного КЗ I(3)КМАКС, кА | 28,853 | 13,212 | 24,926 | 22,759 | 19,388 | 14,423 |
| Максимальная мощность КЗ, SКМАКС= √3 ∙UСТ ∙I(3)КМАКС, МВА | 5747,109 | 2631,643 | 453,318 | 413,907 | 352,6 | 262,304 |
| Минимальный ток двухфазного КЗ I(2)КМИН, кА | 18,501 | 9,859 | 11,48 | 10,424 | 9,547 | 8,971 |
| Минимальная мощность КЗ, SКМИН = √3 ∙UСТ ∙I(2)КМИН, МВА | 3685,197 | 1963,799 | 208,836 | 189,576 | 173,634 | 163,159 |
1.2 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением менее 1 кВ
Особенности расчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетях напряжением менее 1 кВ
Расчеты токов короткого замыкания (КЗ) выполняются для:
-выбора и проверки электрооборудования по электродинамической и термической стойкости;
-определения уставок и обеспечения селективности срабатывания защиты в схеме электроснабжения.
При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов, включая силовые трансформаторы, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей и проводники. Необходимо также учитывать:
- изменение активного сопротивления проводников в цепи вследствие их нагрева при коротком замыкании;
- сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания.
При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ - в данном случае сети 380 В. Расчеты токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется производить в именованных единицах, а активные и индуктивные сопротивления - выражать в миллиомах (мОм).
При расчетах токов КЗ допускается:
- максимально упрощать всю внешнюю сеть напряжением 10 кВ и более по отношению к месту КЗ, представив ее системой бесконечной мощности с сопротивлением ХС, и учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;