книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта
..pdfа) при расчете в относительных базисных единицах
|
|
|
|
|
*Красч “ |
^-^*6 |
|
» |
(21 — 1) |
|||
где £ |
х ::;6— результирующее сопротивление, выраженное в от |
|||||||||||
|
|
|
носительных базисных единицах; |
|
|
|
||||||
|
|
£Sr— сумма номинальных мощностей генераторов, Мва; |
||||||||||
б) |
|
S6— базисная мощность, Мва; |
|
|
|
|
||||||
|
при расчете в именованных единицах |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
-^расч = "-К |
//■> » |
|
(21 |
2) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
с р |
|
|
|
|
|
где |
Ел;— результирующее сопротивление, ом; |
|
|
|
||||||||
С/ср— среднее напряжение генератора, кв. |
|
|
|
|||||||||
3. |
|
Определяют |
суммарный |
ток |
генераторов, приведенный |
|||||||
к той |
|
ступени |
напряжения |
t/cp, где определяется |
короткое |
за |
||||||
мыкание: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
/ |
/ 3 |
иср • |
(21-3) |
|
|
|
|
|||
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
||||
4. Определяют |
относительный |
пе |
|
|
|
|
||||||
риодический ток к. з. /*п.к* |
по расчет |
|
|
|
|
|||||||
ным кривым (см. рис. 21-2) для полу |
|
|
|
|
||||||||
чения |
|
значения л:расч |
, |
|
ток |
|
|
|
|
|||
5. Определяют |
периодический |
|
|
|
|
|||||||
к. з. в заданный момент времени t\. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
In.Kt |
I^n.Ktlv |
(21—4) |
|
|
|
|
||||
Если д;расч |
> 3 , |
то |
с достаточной |
|
|
|
|
|||||
для |
практических целей |
точностью |
Рис. 21-3. |
Схема, |
пока |
|||||||
можно |
считать для |
всех |
моментов |
|||||||||
зывающая |
влиянйе |
рас |
||||||||||
времени |
|
|
|
|
|
стояния |
от генератора |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
до места |
короткого |
за |
||
I*n.Kt -- |
(21—5) |
мыкания |
|
*расч |
|
При значении расчетного сопротивления, равного или более |
||
3 (-Крася > 3), имеет место удаленная точка |
короткого замыка |
|
ния (см. § 19, рис. |
19-1, кривую 5). |
|
Для определения двухфазного тока к. з. по расчетным кри вым по оси абсцисс откладывается двойное значение найденного
сопротивления л;расч |
для трехфазного режима |
(л:^сч = 2 х ^ сч |
), |
а полученное по ординате значение /*п.к* .умножается на 1/ |
ЗГ |
||
Равенство токов / м = |
/&) будет при * р а с ч = 0 , 6 . |
' |
|
Пример 21-1. |
Определить значения периодической составляющей тока к. з. |
||||
в моменты времени /= 0 ; 0,2; оо сек. для |
электрической схемы, |
изображен |
|||
ной на рис. 15-1 при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции и ши |
|||||
нах генератора. Сеть питается турбогенератором с АРН. |
|
||||
Р е ш е н и е . |
Решение ведем в именованных единицах. |
|
|||
1. |
К о р о т к о е з а м ы к а н и е на ш и н а х т я г о в о й п о д с т а н |
||||
ции. |
В соответствии с расчетной схемой рис. 15-1 и выражением |
(21-2) рас |
|||
четное сопротивление в именованных единицах будет |
|
||||
|
|
*расч = 2,71 |
50 |
= 1,23. |
|
|
|
10,52 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Приведенный ток генератора по выражению (21—3)
о50
|
|
|
|
/ г ~ 1,73 |
6,3 |
= |
4,6 ка. |
|
|
|||||
По |
расчетной кривой |
(рис. |
21-2) |
и выражению (21-4) |
находим периоди |
|||||||||
ческие |
токи |
к. з.: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для |
t = |
0 |
/*пк 0 |
= |
0,82; |
/п |
к |
0 |
= |
/" = |
0,82 *4,6 = |
3,77 к а ; |
||
для |
I — |
0,2 |
/*пк 0 2 |
= |
0,77; |
/п |
к |
0>2 = |
0,77 |
• 4,6 = |
3,55 к а ; |
|||
для |
/ = |
со |
/* п к „ = |
0,96; |
/п |
к |
м |
= |
0,96 |
• 4,6 = |
4,4 |
к а ; |
||
2. |
|
К о р о т к о е |
з а м ы к а н и е |
на |
ш и н а х |
г е н е р а т о р а . Расчетное |
||||||||
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
^ ,04 = |
0 . 5 7 - ^ - |
= |
0,26. |
|
|
|||||
Приведенный ток генератора
|
|
|
|
о |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/г = |
1,73-10,5 |
= |
2,75 |
к а ‘ |
|
|
|
|
Периодические составляющие тока к. з. по |
расчетным кривым |
рис. 21-2 |
||||||||||
и выражению |
(21—4) |
будут |
|
|
|
|
|
|
|
|||
для |
t = |
0 |
/* |
Пв к о |
= 4,1; /п к |
0 |
= ! " |
= |
4,1 • 2,75 = 11,3 |
лга; |
||
для |
t = |
0,2 |
/*п> к .о,2 ~ |
2,0; Л . к . 0,2 ^ |
2»0 *2,75 = |
5,5 |
ка; |
|
||||
для |
/ = |
ОО |
/*п к |
^ = |
2,4; |
/ п к. оо = |
2,4 |
2,75 = |
6,6 |
к а . |
|
|
Из полученных данных видно, что при коротком замыкании у шин гене ратора периодический ток к. з. сначала уменьшается, а потом увеличивается (см. рис. 19-1, кривую 3); при удаленном коротком замыкании на шинах тяго
вой подстанции установившийся ток к. з. превышает ток сверхпереходного ре жима (см. рис. 19-1, кривую 4).
§ 22. Упрощенные методы расчета токов короткого замыкания
Точный учет всех факторов, влияющих на значение тока ко роткого замыкания, в действительных условиях чрезвычайно сложен. Кроме того, в большинстве случаев при расчете распо
лагают весьма ограниченным числом исходных данных. Все это приводит к тому, что в практике проектирования тяговых под станций пользуются упрощенными методами расчета. Проекти ровщику обычно известны лишь следующие исходные данные, относящиеся к шинам распределительных пунктов или под станций:
1)номинальное напряжение Uîim ;
2)мощность короткого замыкания или ток установившегося короткого замыкания
5К= У Т / м и, |
(22- 1) |
3) ток Г сверхпереходного режима или отношение тока сверхпереходного режима к установившемуся значению тока
(22- 2)
Мощность и токи к. з. на шинах пункта питания обычно вы даются энергослужбой уже за реактором фидера, питающего тяговую подстанцию. Как правило, тяговые подстанции питают
ся от систем с неограниченной |
мощностью, в |
которых р"=1 |
||
и, следовательно, / " = / * = / оо ; |
питания тяговых |
подстанций (раз |
||
4) |
электрическая схема |
|||
дельная или параллельная работа вводов 6—10 кв). |
||||
Для |
выбора |
аппаратов |
распределительного устройства |
|
6—10 кв тяговой |
подстанции необходимо вычислить следующие |
|||
величины, относящиеся к шинам тяговых подстанций: мощность к. з. SK;
установившийся ток к. з. loo;
ток за время t = 0,2 сек или /=0,1 сек; ударный ток к. з. iy;
действующее значение тока к. з. / у.
Пересчет токов короткого замыкания с шин распределитель ного пункта или подстанции на шины тяговой подстанции ведут в следующем порядке:
1.-Определяют ток к. з. на шинах пункта питания. Для систе мы с неограниченной мощностью р"=1, поэтому
(22 -3)
2. Определяют индуктивные сопротивления системы (от генераторов до шин распределительного пункта или под станции):
1,05 Ццр\1
V T iœ
3. Определяют сопротивление линий, состоящих |
из реакто |
|
ров и линейных проводов: |
|
|
а) сопротивление х р реакторов находят по формуле (15—21); |
||
б) сопротивление воздушных линий определяют |
исходя из |
|
принятых |
средних значений лс=0,4 ом/км и |
формулы |
г = р |
или же пользуются справочниками; |
|
в) сопротивление кабельных линий находят из принятых средних значений х каб =0,08 ом/км для 6—10 кв и 0,12 ом/км
для 35 кв и формулы г — р — или из справочников.
4. Исходя из заданной схемы электроснабжения определяют полное сопротивление короткозамкнутой цепи от генератора до шин тяговой подстанции:
2" = zt — z x = Y (лснст + лгр + |
)а + г£ ом. (22—5) |
5. Определяют токи к. з. на шинах тяговой подстанции:
4 т = I t „от - Y пет = - ^ Г ^ . |
( 2 2 - 6 ) |
V« *00 |
|
6. Находят ударный коэффициент исходя из соотношения
-*СИ СТ 4 " -Хр 4 " -Х^л
'Ъ
икривых, изображенных на рис. 17-3.
7.По формулам (17—7) и (17—13) вычисляют ударный ток •и действующее значение тока к. з.
Пример 22-1 . Определить токи коротких замыкании на шинах 1 и 2-й ти повых подстанций, питание которых осуществляется по схеме, изображенной на рис. 22-1, а. В нормальном режиме обе тяговые подстанции закольцованы через кабель связи. Расчет следует вести для наихудшего случая, когда вклю чены оба кабеля первой тяговой подстанции.
Исходные данные приведены на |
рис. 22-1, a, |
a расчетная |
схема |
изобра |
|||
жена на рис. 22-1, б. |
|
|
|
от генераторов до |
шин |
первого |
|
Р е ш е н и е . 1. Сопротивление системы |
|||||||
распределительного пункта |
|
|
|
|
|
|
|
X |
= 1.05t/ном |
: 1.05 • |
10,5 |
о,49 ом. |
|
|
|
*“ |
УЗ'loo |
1.73-13 |
|
|
|
||
2. Сопротивление двух параллельных кабелей |
|
|
|
||||
|
*2 |
0,08 - 3,5 = 0,14 ом, |
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Го = 0,0184 3500 = 0,27 ом.
2-120
3. Сопротивление кабеля связи
х 3 = 0,08 • 2,5 = 0,2 ом,
г3 = 0,0184 J j j “ =0,48 ом. У5
4. Сопротивление воздушной линии
х 4 == 0,4 • 1 = 0,4 ом,
г, = 0,0184 |
=0,52 ом. |
00
В1 |
|
|
|
€ н --- Н-----Н--- |
Z=K=ZH=Z=b-@ |
||
X j |
Х 2 t*2 |
г * . |
Xg Xg |
Рис. 22-1. |
Исходные данные |
и расчетная схема |
определения |
токов к. з. к примеру 22-1
5.Сопротивление реактора [формула (15—21)]
JC5 == 0,03 - |
10 |
= 0,35 ом. |
1,73 • 0,5 |
|
|
6.Сопротивление системы от генератора до шин подстанции при (П-СТ)
/" = /ос = It = 17 ка,
V _1*05 • 10,5 _ п ^7 ли
6“ —~\Ж7ТГ ~ 0,37
7. |
Находим токи к. з. на шинах тяговой |
подстанции Г-1: |
|
а) сумма |
сопротивлений участков 1—2 |
|
|
|
|
X\ t2 да = 0,49 + 0,14 = |
0,63 ом, |
|
|
г 12 = 0,27 ом; |
|
б) |
сумма |
сопротивлений участков 3 4-6 |
|
■*3^ = -*3^00 = 0,2 -|- 0,4 4“ 0,35 -f- 0,37 = 1,32 ом,
гз,б = 0,48 + 0,52 = 1,0 ом;
в) результирующее сопротивление двух параллельных линий питания
|
_ |
|
**1,2» -*3,6 |
_ |
0,63 |
|
1,32 |
l\AOR À ; |
||||
|
” “ |
Х * ° + * з ,б |
~ |
W + 1 . 3 2 - = |
°’426 |
|
||||||
|
|
|
^1/3,6 |
|
|
0,27 |
1 |
Л01 |
|
|||
|
|
г |
------------------------— Г ------------- = |
TTÔ7 . 1 = О’21 о м > |
||||||||
|
|
|
r i,2 H" г3,6 |
|
0,27 -г 1 |
|
|
|||||
|
|
|
*3* = |
/0,422 _{ о,212 |
= |
о,48 ом; |
|
|||||
г) токи короткого |
замыкания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
/со |
|
10,5 |
= |
12,7 ка; |
|
|
|||
|
|
|
1,73 • 0,48 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
д) |
ударный коэффициент при -fis. _ |
|
0,420 _ |
(по |
кривым, изобра |
|||||||
женным на рис. 17-3) |
ky = |
1,25; |
|
|
|
0,21 |
|
|
|
|||
|
ток |
к. з. [формулы (17—7) и (17—13)] |
||||||||||
е) |
ударный ток |
и действующий |
||||||||||
|
Ч = / 2 |
ky /" = |
1,41 |
|
1,25 |
12,7 = 22,5 |
ка, |
|||||
|
/у = Г V 1 Н- 2 |
- |
I)* = |
14,8/1 |
+ 2(1.25—1) = |
14,2 ка. |
||||||
Аналогично рассмотренному определяются токи короткого замыкания на шинах тяговой подстанции Г-2.
§ 23. Расчет токов короткого замыкания в установках переменного тока напряжением до 1000 в
На величину тока короткого замыкания в установках напря жением до 1000 в влияет не только сопротивление трансформа торов и линий, но и сопротивление первичных обмоток транс форматоров тока, катушек и тепловых элементов автоматов мак симального тока, сопротивление контактов автоматов, кабелей и проводов длиной более 10—15 м и т. д. Для практических рас четов мощность питающей системы можно считать неограничен но большой и сопротивление ее не учитывать.
К установкам переменного тока напряжением до 1000 в на тяговых подстанциях относится система собственных нужд.
Наибольший ток к. з. в цепи собственных нужд будет при трехфазном замыкании. При этом, если сопротивление фаз не одинаково, то в расчетную формулу следует вводить сопротив ление фазы с наименьшим сопротивлением.
Ток трехфазного короткого замыкания
|
т |
__ _______ U HOM |
(23 -D |
|
к |
у г у — |
|
|
|
рсз |
|
где |
Ull0bl — среднее номинальное напряжение на шинах |
||
/"рсз |
собственных нужд; |
|
|
и Ярсз — результирующие активные и реактивные со |
|||
|
противления фазы. |
собственных |
|
Активное сопротивление фазы трансформатора |
|||
нужд (гт) можно определить по данным каталога активных по
терь в трансформаторе (Рт.к |
): |
|
|
|
|
|
з I 1 |
О М . |
(23-2) |
|
|
u 'т.ном |
|
|
На основании выражения (15—11) можно написать |
|
|||
г |
— г~ и 2 |
|
|
|
|
|
^мом |
|
|
Подставив в это выражение значение гх> получим |
относи |
|||
тельное активное сопротивление трансформатора |
|
|||
г* = |
9 |
Р |
|
(23-3) |
°т.ном ■* т.к |
|
|||
3/i^oM
Относительное полное сопротивление трансформатора 2* = —щ р, следовательно, относительное индуктивное сопро тивление фазы трансформатора*
** = v |
г; - = |
У ( т г Г |
- |
<23“ 4) |
Сопротивления |
трансформатора на |
основании |
выражений |
|
(15—22), (23—3) и (23—4) |
будут |
|
|
|
U2 гт = г*. ^ном
P |
и 2 |
|
|
'т.к |
^ном |
(23 -5) |
|
S 2.ном |
|||
|
|||
и 2 |
|
х т= лс*.т ^номо |
< - - в ) |
Если в этих формулах активную и кажущуюся мощности вы разить в кет и ква, а напряжения в в, то сопротивление полу чится в мом.
Индуктивное сопротивление воздушной линии напряжением до 1000 в принимается,0,3 ом/км, а кабеля — 0,07 ом/км.
Индуктивным сопротивлением шин собственных нужд можно пренебречь вследствие их малой длины.
Активные и индуктивные со противления первичных обмоток катушечных трансформаторов то ка даны в справочниках. Однако, начиная с коэффициента транс формации 100/5 и выше, этими величинами можно пренебречь.
Сопротивления отключающих устройств максимального тока автоматов также приводятся в справочниках или принимаются на основании испытаний. Прибли женно можно принимать для ав томатов на номинальный ток до 50а г = 2 мом; х = 5 мом. Для автоматов на ток выше 100 а эти ми сопротивлениями можно пре небречь.
Переходные сопротивления контактов автоматов и рубиль ников тоже даны в справочниках или принимаются на основании испытаний. Для практических расчетов в большинстве случаев ими также можно пренебречь.
Ударный ток к. з. в системе до 1000 в рассчитывается обычным способом с определением удар ного коэффициента по кривым рис. 17-3.
Пример 23-1. Определить ток корот кого замыкания на шинах собственных
|
|
нужд |
тяговой |
подстанции |
(точка К\) |
|||
|
|
и при |
коротком |
замыкании |
у |
шкафа |
||
|
|
собственных нужд |
выпрямителя |
(точка |
||||
Рис. 23-1. Схема |
определе |
/С2). Все расчетные |
данные |
приведены |
||||
на рис. 23-1. |
|
|
|
|
||||
ния токов к. з. к |
примеру |
|
|
|
|
|||
Сопротивление |
системы |
высокого |
||||||
23-1 |
|
|||||||
|
напряжения при |
расчете не |
учитыва |
|||||
|
|
|||||||
ется.
Р е ш е н и е . По формулам (23-5) и (23-6) определяем сопротивление трансформатора собственных нужд:
„1,32 - 2202
Гт = |
' ' 502----- = 25,6 мом* |
||
х т— 2202 |
|
|
|
50 У ( т я г И т г ) ’ |
|
||
Сопротивление кабеля СГТ-35 |
|
|
|
г каб = |
/ • Юз |
10 - 103 |
= 5,4 мом, |
|
7<7 |
53-35 |
|
jcKa6 = 0,01 • 0,07 10з = |
о,7 мом. |
||
Сопротивлением контактов и максимальных устройств автомата A-3Î30 пренебрегаем, а для автомата АП-25 принимаем гА= 2 мом, Ха=5 мом.
Находим активное сопротивление проводов:
П |
12 . Юз |
|
53 . 16 |
||
|
||
|
17 • Юз |
|
|
53 - 4 |
Находим ток к. з. в точке Kv результирующие сопротивления до
=14 мом,
=80 мом.
точки короткого замыкания Ki
/*! Рез = 25,6 -f 5,4 = 31,0 мом,
jclpe3 = 46,5 + 0,7 = 47,2 мом,
zlpe3 = /31,02 + 47,22 = 56,6 мом;
ток короткого замыкания в точке К\ [по формуле (23—1)]
Лк = |
220 |
= 2,28 |
ка. |
|
1,73.56,6 |
||||
|
|
Ударный коэффициент находим по кривым, изображенным на рис. 17-3, при отношении
«*1рез 47,2 ;=* 1,5; ky = 1,2.
Г1Рез 31,0,
Ударный ток к. з.
г1у = Y 2 ■kyIlK = 1,41 1,2 • 2,28 = 3,85 ка.
Находим ток к. з. в точке /С2:
результирующие сопротивления до точки короткого замыкания Д2
горез = 31,0 —}~2 —j—14 “f* 80 = 127 моле,
•*2рез = |
47,2 + |
5 = |
52,2 мом |
|
z2pc3 = V |
|
1272 + |
52,2- |
= 137 мом, |
ток короткого замыкания в точке Д2 |
|
|||
h к |
|
220 |
= |
0,93 ка. |
|
|
|||
|
1,73 • 137 |
|
||