Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

 

   Вычисление  максимально возможного тока короткого  замыкания  I⁽³⁾_к.макс производим при наименьшем сопротивлении питающей системы Х_{сист.мин} в максимальном ее режиме (S_к.макс или I_{к.зад.макс} ) и сопротивлении Х_тр.мин , вычисленном по (3.5). I⁽³⁾_к.макс определяем по выражению:

                    I⁽³⁾_{к.макс.вн} = U_ном.вн / ( •(Х_{сист.мин} + Х_вл + Х_тр.мин )) = 35 / ( •(1,225 + 4,8 + 42,51))=0,416 кА  ,                                                                                                 (2.9)

где I⁽³⁾_{к.макс.вн} - максимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании на шинах НН трансформатора, приведенный к ВН. U_ном.вн - номинальное междуфазное напряжение сети ВН (табл.3.1).

   Приведение  I⁽³⁾_к.макс к нерегулируемой стороне НН осуществляется не по среднему коэффициенту трансформации, а по минимальному, соответствующему тому же крайнему положению РПН, при котором вычисляется этот ток:

           I⁽³⁾_{к.макс.нн} = I⁽³⁾_{к.макс.вн} •U_мин.вн / U_ном.нн= 0,416 •33,67 / 6=2,33 кА,                        (2.10)

   где I⁽³⁾_{к.макс.нн} - максимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании на шинах НН трансформатора, приведенный к НН.

   Минимальный ток короткого замыкания I⁽³⁾_к.мин вычисляем при наибольшем сопротивлении системы Х_{сист.макс} в минимальном ее режиме и наибольшем сопротивлении трансформатора, вычисленном по (3.6).

              I⁽³⁾_{к.мин.вн} = U_ном.вн / ( •(Х_{сист.макс} + Х_вл + Х_{тр.макс} )) = 35 / ( •(1,225 + 4,8 + 69,63)) =0,267 кА ,                                                                                                        (2.11)

где I⁽³⁾_{к.мин.вн} - минимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании на шинах НН трансформатора , приведенный к ВН.

   Приведение  I⁽³⁾_{к.мин.вн} к нерегулируемой стороне НН осуществляем с помощью коэффициента трансформации, при котором вычисляется этот ток:

            I⁽³⁾_{к.мин.нн} = I⁽³⁾_{к.мин.вн} •U_{макс.вн} / U_ном.нн= 0,267 •40,33 / 6=1,79 кА ,                       (2.12)                              

где I⁽³⁾_{к.мин.нн} - минимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании на шинах НН трансформатора, приведенный к НН. U_{макс.вн} - максимальное напряжение на ВН, рассчитанное по формуле (3.8), но не более, чем в табл.3.1.

   Минимальный ток двухфазного КЗ I⁽²⁾_к.мин. упрощенно вычисляется по формуле:

                            I⁽²⁾_к.мин. = •I⁽³⁾_к.мин. /2.                                                             (2.13)

3. Расчет токов короткого замыкания для точки К3

  Расчет  производим аналогично, согласно формулам 2.10 – 2.13, при этом сопротивления схемы складываются последовательно.

  Определяем  сопротивления КЛ:

  Рассчитываем  ток рабочий максимальный для  кабельной линии:

   I_{раб. max} = P_{кл1 max} / √3•U_нн•cosφ = 0,5•10⁶ / √3•6•10³•0,98 = 169,74А,              (2.14)

где P_{кл1 max} - нагрузка кабельной линии (см. задание на курсовое проектирование)

  Рассчитываем  сечение кабельной линии по экономической  плотности тока для      Т_max= 3500 ч, следовательно экономическая плотность тока равна j_эк = 1,4

          S = I_{раб. max} / j_эк = 169,74/ 1,4 = 121,2 мм²,                                                (2.15)

             Выбираю кабель с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами:

          S_ном = 150 мм², x₀ = 0,0,74 Ом/км, r_о = 0,206 Ом/км.

   Рассчитываем активное и реактивное сопротивления КЛ:

          X_кл = L_кл • x₀ = 1,4 • 0,074 = 0,1036 Ом,                                                 (2.16)

          R_кл = L_кл • r_о = 1,4• 0,206 = 0,2884 Ом,

  Приводим  сопротивления КЛ к ВН:

          X_клВН1 = X_кл • (U_мин.вн / U_ном.нн)² = 0,1036 • (33,67 / 6)² = 3,262 Ом, (2.17)

          R_клВН1 = R_кл • (U_мин.вн / U_ном.нн)² = 0,2884 •(33,67 / 6)² = 9,082 Ом,

      Рассчитываем  полное минимальное сопротивление  КЛ:

                      (2.18)

  Рассчитываем  максимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании, приведенный  к ВН и к НН:

              I⁽³⁾_{к.макс.вн} = 35 / (√3• ) = 0,384 кА,

          I⁽³⁾_{к.макс.нн} = 0,384 •33,67 / 6 = 2,256 кА,

  Приводим  сопротивления КЛ к НН:

          X_клНН1 = X_кл • (U_{макс.вн} / U_ном.нн)² = 0,1036 • (40,33/ 6)² = 4,68 Ом,

          R_клНН1 = R_кл • (U_{макс.вн} / U_ном.нн)² = 0,2884 •(40,33 / 6)² = 13,03 Ом,

      Рассчитываем  полное максимальное сопротивление  КЛ:

          

  Рассчитываем  минимальный ток трехфазного  КЗ при коротком замыкании, приведенный  к ВН и к НН:

              I⁽³⁾_{к.мин.вн} = 35/ (√3• ) =0,284 кА,

              I⁽³⁾_{к.мин.нн} = 0,284•40,33 / 6 = 1,668  кА, 
 

4. Расчет  токов короткого  замыкания для  точки К4

  Расчет  производим аналогично, согласно формулам 2.9– 2.18, при этом сопротивления схемы складываются последовательно.

   Нагрузкой для этой части схемы является асинхронный двигатель АД-200 кВт(отв),

   U_ном = 6 кВ, Р_ном = 200 кВт, I_п/I_ном = 6,8  ,cosφ = 0,96, n_ном = 1000 об/мин.

  Определяем  сопротивления КЛ:

                    I_{раб. max}=I_{ном дв} = P_ном / •U_нн•cosφ = 200 / ( •6•0,96) = 20,04 А,   

          S = I_{раб. max} / j_эк = 20,04 / 1,4 = 14,32 мм²,

          S_ном = 16 мм², x₀ = 0,102 Ом/км, r_о = 1,94 Ом/км.

  Рассчитываем  активное и реактивное сопротивления  КЛ:

          X_кл = L_кл • x₀ = 0,12 • 0,102 = 0,0122 Ом,

          R_кл = L_кл • r_о = 0,12• 1,94 = 0,232 Ом,

  Приводим  сопротивления КЛ к ВН:

          X_клВН3 = X_кл • (U_мин.вн / U_ном.нн)² = 0,0122 • (33,67 / 6)² = 0,384 Ом,

          R_клВН3 = R_кл • (U_мин.вн / U_ном.нн)² = 0,232 •(33,67 / 6)² = 7,305 Ом,

      Рассчитываем  полное минимальное сопротивление  КЛ:

          

  Рассчитываем  максимальный ток трехфазного КЗ при коротком замыкании, приведенный  к ВН и к НН:

              I⁽³⁾_{к.макс.вн} = 35 / ( •27,64) = 0,731 кА,

          I⁽³⁾_{к.макс.нн} = 0,731 •33,67 / 6 = 4,102 кА,

  Приводим  сопротивления КЛ к НН:

          X_клВН3 = X_кл • (U_{макс.вн} / U_ном.нн)² = 0,384 • (40,33 / 6)² = 0,173 Ом,

          R_клВН3 = R_кл • (U_{макс.вн} / U_ном.нн)² = 7,305 •(40,33 / 6)² = 0,943 Ом,

      Рассчитываем  полное максимальное сопротивление  КЛ:

          

  Рассчитываем  минимальный ток трехфазного  КЗ при коротком замыкании, приведенный к ВН и к НН:

              I⁽³⁾_{к.мин.вн} = 35/ ( •80,97) = 0,249 кА,

              I⁽³⁾_{к.мин.нн} = 0,249 •40,33 / 6 = 1,677 кА.

      Сведем  все расчетные данные в таблицу 2.3:

   Т а б л и ц а 2.3. Токи короткого замыкания для точек К1, К2, К3 и К4.