Výpočet zkratových proudů pro začínající elektrikáře

Pro výběr a kontrolu elektrických zařízení je nutné nejprve správně posoudit konstrukční podmínky zkratu, vypracovat návrhové schéma, nastínit umístění návrhových bodů zkratu a určit odhadovaný doba toku zkratového proudu.

Diagram ukazuje návrhové body odpovídající nejnáročnějším podmínkám:

— na přípojnicích rozváděče každého napětí;

— na svorkách generátorů;

— pro pracovní a záložní transformátory pro vlastní potřebu.

Odhadovaná doba zkratu se odhaduje v závislosti na účelu výpočtu. Pokud je nutné zkontrolovat elektrodynamický odpor zařízení, pak se čas rovná nule. Pokud je nutné zkontrolovat vypínací schopnost spínačů, pak se čas určí jako součet nejkratšího možného ochranného času (0,01 s) a vlastní doby vypnutí spínače.

Jako vypočítaný typ zkratu je akceptována třífázová porucha.

Algoritmus pro výpočet zkratových proudů

Výpočet proudů pro třífázový zkrat se provádí v následujícím pořadí:

— je vypracováno schéma návrhu pro uvažovaný energetický systém;

— je navržen elektrický ekvivalentní obvod podle konstrukčního schématu;

– postupnou transformací se ekvivalentní obvod uvede do nejjednodušší podoby tak, že každý napájecí zdroj nebo skupina zdrojů charakterizovaná určitou hodnotou výsledného EMF je spojena se zkratovým místem jedním výsledným odporem;

— se znalostí výsledného EMF zdroje a výsledného odporu pomocí Ohmova zákona určete počáteční hodnotu periodické složky zkratového proudu I_P0, pak se určí rázové proudy a případně periodická a aperiodická složka zkratového proudu pro danou dobu t.

Stanovení parametrů náhradních obvodových prvků

Pro uvažovaný energetický systém sestavíme návrhové schéma uvedené na obrázku 3.1.

Obrázek 3.1 — Schéma napájecí soustavy pro výpočet zkratových proudů

Vyberme body zkratu:

— K1 — na sběrnicích venkovního rozvaděče 330 kV, ;

— K2 — na sběrnicích venkovního rozvaděče 110 kV, ;

— K3 — na sběrnicích spínacích přístrojů 10 kV, ;

— K4 — na svorkách generátoru (TVV-220-2EU3), ;

— K5 — pro TSN generátoru TVV-220-2EU3, ;

— K6 — na svorkách generátoru (TF-80-2U3), ;

— K7 — pro generátor TSN TF-80-2U3, ;

— K8 — na svorkách generátoru (50WY21Z-095), ;

— K9 — pro generátor TSN 50WY21Z-095, ;

— K10 — za autotransformátorem, ;

Výpočet provedeme v relativních jednotkách, pro které nastavíme základní podmínky:

– základní napětí pro každý bod zkratu.

Odpor turbogenerátoru je určen vzorcem:

kde je podpřechodový odpor generátoru v relativních jednotkách;

— jmenovitý zdánlivý výkon generátoru.

EMF generátorů je určeno vzorcem:

kde já_* = 1, U_* = 1, cosс_nom – proud, napětí a účiník generátorů před zkratem, resp.

Odpor a EMF turbogenerátoru TVV-220-2EU3:

Odpor a EMF turbogenerátoru TF-80-2U3:

Odpor a EMF turbogenerátoru 50WY21Z-095:

Systém EMF je akceptován.

Odpor dvouvinutých transformátorů je určen vzorcem

Odpor dvouvinutých transformátorů TDTs-250000/330:

Odpor dvouvinutých transformátorů TDTs-80000/110:

Odpor dvouvinutého transformátoru TDTs-250000/110:

Odpor dvouvinutého transformátoru s děleným vinutím je určen vzorcem:

Odpor dvouvinutého transformátoru s děleným vinutím TRDNS-25000/35:

Odpor dvouvinutého transformátoru TMN-6300/10:

Odpor dvouvinutého transformátoru TDNS-10000/15:

Odpor dvouvinutého transformátoru s děleným vinutím TRDNS -40000/110:

Odpor zesilovacích transformátorů TDNL-63000/10:

Odpor autotransformátorů určujeme pomocí vzorců:

Odolnost autotransformátorů ATDTsTN-200000/330/110:

Ekvivalentní obvod pro výpočet zkratových proudů s výsledky výpočtu bude mít podobu znázorněnou na obrázku 3.2.

Obrázek 3.2 – Ekvivalentní obvod pro výpočet zkratových proudů