Расчет токов короткого замыкания

ПС 2×63.

• 80 км 70км РЭС2
• S 110 Кв

^~ 40 км 4×100 МВт.

S_c= 1000МВА 50 км.

X_c=0.3 100 км КЭС-2100МВт.

250 км 330 Кв 60 км ГЭС4 ПС.

300 км 4×500 МВт 300 км 200 км 2×12.5 МВ, А РЭС3 4×300 МВт.

~.

Рисунок 4 — Расчетная схема энергосистемы.

Технические данные оборудования:

РЭС2: генератор типа ТВФ-100−2,.

трансформатор типа ТДЦ-125 000/110.

S_номG= 125 МВА; Х"d= 0,191;

S_номТ= 125 МВА; uк%= 10,5%.

ГЭС4: генератор типа СВФ-1690/175−64,.

трансформатор типа ТЦ-630 000/330.

S_номG= 590 МВА;

Х"d= 0,3;

S_номТ= 630 МВА;

uк%= 11,5%.

РЭС3: генератор типа ТГВ-300−2У3,.

трансформатор типа ТДЦ-400 000/330;

S_номG= 353 МВА;

Х"d= 0,195; S_номТ= 400 МВА;

uк%= 11,5%.

Расчет ведем в относительных единицах. Принимаем базисную мощность S_б=1000МВА;

Составляем схему замещения энергосистемы.

2/1,94 7/1,69.

РЭС2.

10/1,53 14/0,84.

С 1/0,3.

• 5/0,97 6/0,97
• 3/1,21 13/1,53 17/0,84
• 4/1,21 8/2,42 4×100 МВт
• 9/2,42

КЭС 2100.

• 18/0,55
• 42/0,69

ГЭС4.

• 37/0,18 33/0,6 41/0,69 19/0,55
• 23/0,83 22/0,83
• 32/0,83 20/0,55
• 40/0,18 36/0,6 21/0,55
• 4х500 МВт
• 24/0,55 27/0,55
• 28/0,29 31/0,29

РЭС3 4×300 МВт.

Рисунок 5 — Схема замещения

Определяем сопротивление генераторов Хг, по формуле:

Хг= (Х"d Sб)/ SномG, (7.1).

где Х"d — сверхпереходное сопротивление генератора;

Sб — базисная мощность;

SномG — полная номинальная мощность генератора, МВА Х1 = 0,3(1000/1000)= 0,3.

Х10,11,12,13 = (0,191 1000)/125 = 1,53.

Х24,25,26,27 = (0,195 1000)/353 = 0,55.

Х33,34,35,36 = (0,3 1000)/500 = 0,6.

Определяем сопротивление трансформаторов Хт, по формуле:

Хт= (uк%/100) (Sб/ SномТ), (7.2).

где uк% - напряжение короткого замыкания, %.

Х14,15,16,17 = (10,5/100) (1000/125) = 0,84.

Х28,29,30,31= (11,5/100) (1000/400) = 0,29.

Х37,38,39,40= (11,5/100) (1000/630) = 0,18.

Определяем сопротивление линий Хл, по формуле:

Хл= (Худ l Sб)/ U²ср, (7.3).

где Худиндуктивное сопротивление линии на 1 км длины, принимаем Худ= 0,32.

Ом/км для U =330 кВ; Худ =0,4 Ом/км для U =110 кВ/1,с.130/;

l — длина линии, км;

Uср — среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ.

Схема приняла вид.

• 2/1,94 7/1,69
• 1/0,3 47/0,49 43/0,59

С РЭС2.

46/0,6 48/1,21.

КЭС — 2100.

• 52/0,35
• 45/0,2

ГЭС4 54/0,24.

• 32/0,83
• 44/0,21

РЭС3.

Рисунок 6 — Схема замещения

Преобразуем звезду Х₅₂, Х₃₂, Х₄₅ в треугольник Х₅₅, Х₅₆, Х₅₇

Х55= Х45+ Х52+(Х45 Х52)/ Х32 = 0,2+ 0,35+ (0,2 0,35)/0,83 = 0,63.

Х56= Х45+ Х32+(Х45 Х32)/ Х52 = 0,2+ 0,83+ (0,2 0,83)/ 0,35 = 1,52.

Х₅₇= Х₅₂+ Х32+(Х52 Х32)/ Х45 =0,32 + 0,83+ (0,32 0,83)/ 0,2 = 2,5.

Преобразуем звезду Х₂, Х₁, Х₄₆, в треугольник Х₅₈, Х₅₉, Х₆₀

Х58= Х1+ Х2+(Х1 Х2)/ Х46 = 0,3+ 1,94 + (0,3 1,94)/ 0,6 = 3,21.

Х59= Х1+ Х46+(Х1 Х46)/ Х2 = 0,3+ 0,6+ (0,3 0,6)/ 1,94 = 0,99.

Х60= Х2+ Х46+(Х2 Х₄₆)/ Х1 = 1,94+ 0,6+ (1,94 0,6)/ 0,3 = 6,41.

Преобразуем звезду Х₇, Х₄₃, Х₄₈, в треугольник Х₆₁, Х₆₂, Х₆₃

Х61= Х7+ Х43+(Х7 Х43)/ Х48 = 1,69+ 0,59+ (1,69 0,59)/1,21 = 3,11.

Х62= Х48 +Х43+(Х48 Х43)/ Х7 = 1,21+ 0,59+ (1,21 0,59)/ 1,69 = 2,22.

Х63= Х₇+ Х48+(Х7 Х48)/ Х43 = 1,69 + 1,21+ (1,69 1,21)/ 0,59 = 6,36.

Схема приняла вид.

58/3,21 61/3,11.

С 60/6,41 63/6,36 РЭС2.

59/0,99 62/2,22.

КЭС-2100МВт.

55/0,63.

ГЭС4.

• 57/2,5 54/0,24
• 56/1,52
• 44/0,21

РЭС3.

Рисунок 7 Схема замещения

Х₆₄= Х₅₇//Х₅₄= (Х₅₇ Х₅₄)/(Х₅₇+ Х₅₄)= (2,5 0,24)/(2,5+0,24)= 0,22.

Х₆₅= Х₆₀//Х₆₃= (Х₆₀ Х₆₃)/(Х₆₀+Х₆₃)= (6,41 6,36)/(6,41+6,36)= 3,19.

Схема приняла вид С РЭС2.

• 2 2
• 58/3,21 61/3,11

С РЭС2.

• 2 2
• 65/3,19
• 59/0,99 62/0,22

КЭС 2100.

55/0,63.

ГЭС4 64/0,22.

ГЭС4 2.

• 2 56/1,52
• 44/0,21

РЭС3.

Рисунок 8 — Схема замещения

Х₆₆ = (Х₅₈ Х₆₁)+ (Х₅₈+ Х₆₁) = + Х₆₅ = (3,21 3,11)+ (3,21+ 3,11) + 3,19 = 4,77.

Х₆₇= 1/(1/Х₅₉)+(1/Х₆₆)+(1/Х₆₂) = 1/(1/0,99)+(¼, 77)+(½, 22) = 0,6.

Х₆₈= (Х₅₆Х₄₄)/(Х₅₆+Х₄₄)+ Х₆₄= (1,52 0,28)/(1,52+0,28) +0,22 = 0,49.

Х₆₉= (Х₅₅ Х₆₈)/(Х₅₅+Х₆₈)= (0,630,49)/(0,63+0,49) = 0,28.

Схема приняла вид С+РЭС2.

110 кВ 67/0,6.

КЭС-2100МВт.

330 кВ 69/0,28.

ГЭС4+РЭС3.

Рисунок 9 — Окончательная схема преобразования системы

Составляем схему замещения станции ГЭС4+РЭС3 С+РЭС2.

69/0,28 67/0,6.

К1 110 кВ.

• 76/0,84 77/ 0
• 330 Кв 74/0,26
• 70/0,29 71/0,29

К2.

• 72/0,55 73/0,55 75/0,55
• 78/1,96

G₂ G₃ G₄ G₅ G₆ G₇ G₁

Рисунок 10 — Схема замещения станции

Определяем сопротивление трансформаторов Хт, по формуле (7.2):

Х70−71= (uк%/100) (Sб/ SномТ) = (11,5/100) (1000/400) = 0,29.

Х74= (uк%/100) (Sб/ SномТ) = (10,5/100) (1000/400) = 0,26.

Определяем сопротивление генераторов Хг, по формуле (7.1):

Х72,73,75 = (Х"dSб)/ SномG = (0,195 1000)/353 = 0,55.

Определяем сопротивление автотрансформатора.

Определяем сопротивление обмотки высокого напряжения Хтв, % по формуле:

Хтв%= 0,5 (UкВ-Н + UкВ-С — UкС-Н), (7.4).

где UкВ-Н — напряжение короткого замыкания между обмотками высокого и низкого напряжения, %;

UкВ-С — напряжение короткого замыкания между обмотками высокого и среднего напряжения, %;

UкС-Н — напряжение короткого замыкания между обмотками среднего и низкого напряжения, %;

Хтв%= 0,5 (35 + 10 — 24) = 10,5%.

Определяем сопротивление обмотки среднего напряжения Хтс, % по формуле:

Хтс%= 0,5 (UкВ-С + UкС-Н — UкВ-Н), (7.5).

Хтс%= 0,5 (10 + 24 — 35) = -0,5 0%.

Определяем сопротивление обмотки низкого напряжения Хтн, % по формуле:

Хтн%= 0,5 (UкВ-Н + UкС-Н — UкВ-С), (7.6).

Хтн%= 0,5 (35 + 24 — 10) = 24,5%.

Х76= (Хтв%/100) (S_б/ SномАТ) = (10,5/100) (1000/125) = 0,84.

Х77= (Хтс%/100) (S_б / SномАТ) = (0/100) (1000/125) = 0.

Х78= (Хтн%/100) (S_б/ SномАТ) = (24,5/100) (1000/125) = 1,96.

Преобразуем схему к точке К1, U = 330 кВ Х79= (Х70 + Х72)/6 = (0,29 + 0,55)/6 = 0,14.

Х80 = Х₇₅ + Х₇₄ = 0,55 +0,26 = 0,81.

Х81 = Х76/2 = 0,84/2 = 0,42.

Схема приняла вид.

Рисунок 11 — Схема замещения.

Х82= (Х80 Х67)/(Х80 + Х67) + Х81 = (0,81 0,6)/(0,81 + 0,6) + 0,42 = 0,77.

Схема приняла вид ГЭС4+РЭС3.

69/0,23.

G₂₋₇ 79/0,14 К1 82/0,77 G1+ С+РЭС2.

Рисунок 12 — Схема замещения для точки К1

Х83= (Х69 Х82)/(Х69 + Х83) = (0,28 0,77)/(0,28 + 0,77) = 0,21.

Схема приняла вид ГЭС4+РЭС3+G₁+ 83/0,21 К1 79/0,14.

РЭС2+ ТЭЦ1 G2−7.

Рисунок 13 — Схема замещения для точки К1

Рассчитываем токи короткого замыкания Точка К1, U=330кВ Определяем значение базисного тока для точки К1 Iб, кА, по формуле:

Iб= Sб/3 Uср. кз, (7.7).

где Uср. кз — среднее напряжение КЗ.

Iб= 1000/3 340 = 1,7 кА Рассчитываем токи по лучам Луч G2−7.

Определяем ток периодический для нулевого момента времени Iпо, кА по формуле:

Iпо= (Е" Iб)/Хрез, (7.8).

где Х_рез — сопротивление луча;

Е" - относительная сверхпереходная ЭДС, принимаем Е"=1,13 /1,с.130 таблица3.4/.

Iпо= (Е" Iб)/Х79 = (1,13 1,7)/0,14 = 13,7 кА Определяем ударный ток iуд, кА, по формуле:

iуд = 2 Iпо Ку, (7.9).

где Ку — ударный коэффициент, принимаем Ку= 1,97, Та=0,32 с /1, с. 150 таблица3.8/.

iуд = 2 Iпо Ку = 2 13,7 1,97 = 38,05 кА Суммарная номинальная мощность Sном, МВА, определяется по формуле:

Sном = SномG₂₋₇, (7.10).

Sном = 6 353 = 2118 МВА Определяем ток номинальный суммарный Iном, кА, по формуле:

Iном = Sном /3 Uср. кз, (7.11).

Iном = 2118/3 340 = 3,6 кА Определяем отношение тока периодического нулевого к току номинальному суммарному по формуле:

Iпо/Iном, (7.12).

Iпо/ Iном = 13,7/3,6 =3,81.

Луч ГЭС4+РЭС3+G₁+C+РЭС2.

Определяем ток периодический для нулевого момента времени Iпо, кА по формуле (7.8):

Iпо= (Е" Iб)/Х83 = (1 1,7)/0,21 = 8,1 кА Принимаем Е"=1, /1,с.130 таблица3.4/.

Определяем ударный ток iуд, кА, по формуле (7.9):

iуд = 2 Iпо Ку= 2 8,1 1,78 = 20,33 кА Принимаем Ку = 1,78, Та = 0,04 с /1, с. 150 таблица3.8/.

Суммарная номинальная мощность Sном, МВА, определяется по формуле:

Sном = SномG1 + Sном ГЭС4 + SномРЭС3 + SномС+ SномРЭС2, (7.13).

Sном = 353 + 4 235,35 + 5353+ 278,75+ 378,75+ 2 125 = 3702,95 МВА Определяем ток номинальный суммарный Iном, кА, по формуле (7.10):

Iном = Sном /3 Uср. кз = 3702,95/3 340 = 6,3 кА Определяем отношение тока периодического нулевого к току номинальному суммарному по формуле (7.11):

Iпо/ Iном = 8,1/6,3 = 1,29.

Преобразуем схему относительно точки К2, U = 20 кВ.

G1+ ГЭС4+РЭС3+С+РЭС2.

• 83/0,21
• 70/0,29 71/0,29

К2 20 кВ.

72/0,55 73/0,55.

G2 G3 G4 G5 G6 G7.

Рисунок 14 — Схема замещения для преобразования станции к точке К2

Х84 = (Х70 + Х71)/5 = (0,55 + 0,29)/5 = 0,17.

Схема приняла вид.

G1+ ГЭС4+РЭС3+С+РЭС2 83/0,21.

84/0,17 71/0,29 К2.

G₂₋₆ 73/0,55.

Рисунок 15 — Схема замещения

Х85 = (Х84 Х83)/(Х84 + Х83) + Х71 = (0,17 0,21)/(0,17 + 0,21) +0,29 = 0,4.

Схема приняла вид ГЭС4+РЭС3+С+ К2.

РЭС2+G₁₋₆ 85/0,4 73/0,55 G₇

Рисунок 16 — Схема замещения для точки К2

Рассчитываем токи короткого замыкания Точка К2, U = 20кВ Определяем значение базисного тока для точки К2 Iб, кА, по формуле (7.7):

Iб= Sб/3 Uср. кз = 1000/3 20 = 28,9 кА Рассчитываем токи по лучам Луч G7.

Определяем ток периодический для нулевого момента времени Iпо, кА по формуле (7.8):

Iпо1= (Е Iб)/Х73 = (1,13 28,9)/0,55 = 59,37 кА Определяем ударный ток iуд, кА, по формуле (7.9):

iуд = 2 Iпо Ку = 2 59,37 1,981 = 165,8 кА Принимаем Ку= 1,981, Та=0,54 с /1, с. 149 таблица 3.7/.

Суммарная номинальная мощность Sном1, МВА, определяется по формуле:

Sном1 = SномG7 (7.14).

Sном1= 353 МВА Определяем ток номинальный суммарный Iном1, кА, по формуле (7.10):

Iном1 = Sном1 /3 Uср. кз = 353/3 20 = 10,2 кА Определяем отношение тока периодического нулевого к току номинальному суммарному по формуле (7.11):

Iпо1/ Iном1 = 59,37/10,2 = 5,8.

Луч G1−6, ГЭС4, РЭС3, С, РЭС2.

Определяем ток периодический для нулевого момента времени Iпо, кА по формуле (7.8):

Iпо2= (Е" Iб)/Х85 = (1 28,9)/0,4 = 72,25 кА Принимаем Е"=1, /1,с.130 таблица3.4/.

Определяем ударный ток iуд, кА, по формуле (7.9):

iуд = 2 Iпо Ку= 2 72,25 1,905 = 194,06 кА Принимаем Ку= 1,905, Та=0,12 с /1, с. 150 таблица3.8/.

Суммарная номинальная мощность Sном2, МВА, определяется по формуле:

Sном2 = SномG1−6 + Sном ГЭС4 + SномРЭС3 + SномС+ SномРЭС2, (7.15).

Sном2 = 6353+578,75+5353+378,75+4 235,3+2125 = 5467,95 МВА Определяем ток номинальный суммарный Iном2, кА, по формуле (7.10):

Iном2 = Sном /3 Uср. кз = 5467,95 /3 20 = 158,03 кА Определяем отношение тока периодического нулевого к току номинальному суммарному по формуле (7.12):

Iпо2/ Iном2 = 72,25/158,03 = 0,45.

Расчет токов короткого замыкания сводим в таблицу 6.

Т, а б л и ц, а 6 — Сводная таблица расчета токов короткого замыкания