 |
6 Расчет токов короткого замыкания
|
|
|
|
6 Расчет токов короткого замыкания
При выполнении курсовых и дипломных проектов расчеты токов КЗ и остаточных напряжений проводятся для выбора аппаратов, проводников, проектирования и настройки релейной защиты и автоматики.
В электроустановках переменного тока свыше 
расчет токов КЗ должен проводиться согласно [11].
Расчет токов КЗ можно проводить различными методами.
6. 1 Расчет токов короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС
При учебном проектировании будем применять метод эквивалентных ЭДС. Он используется для расчета токов трехфазного короткого замыкания и токов прямой последовательности несимметричных КЗ. Наиболее часто определяются токи в начальный момент короткого замыкания.
Расчет производят исходя из следующих положений. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой. Синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе. Расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (среднее номинальной напряжение), а именно: 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 18; 15, 75; 13, 8; 10, 5; 6, 3; 3, 15; 0, 69; 0, 525; 0, 4; 0, 23; 0, 133 
.
Учитывают влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывают при единичной мощности АД до 
, если электродвигатели отдалены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя и более ступенями трансформации.
|
|
|
В электроустановках напряжением выше учитывают индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, токопроводов. Активные сопротивления следует учитывать только для воздушных линий с проводами малых площадей сечений и стальными проводами, а также для протяженных кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением при условии, если 
.
В электроустановках напряжением до учитывают индуктивные и активные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи (переходные контакты аппаратов, токовые катушки, переходные сопротивления и т. д. ). При этом следует отметить, что влияние сопротивления энергосистемы на результаты расчета токов КЗ на стороне до невелико.
Расчетная схема для определения токов КЗ представляет собой схему в однолинейном исполнении, в которую введены генераторы, компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели, оказывающие влияние на ток КЗ, а также элементы системы электроснабжения (линии, трансформаторы, реакторы), связывающие источники электроэнергии с местом КЗ. По расчетной схеме составляют схему замещения. Элементы системы электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники электроэнергии – сопротивлениями и ЭДС. Сопротивления и ЭДС схемы замещения должны быть приведены к одной ступени напряжения (основная ступень). В практических расчетах за основную ступень удобно принимать ступень, где определяются токи КЗ. Параметры элементов схемы замещения можно выражать в именованных или относительных единицах.
Алгоритм расчета следующий:
1. Составить схему замещения сверхпереходного режима.
2. Привести сопротивления элементов и ЭДС к одной ступени напряжения и к одинаковым базисным условиям.
|
|
|
3. Свернуть схему относительно места КЗ. Определить суммарные ЭДС и сопротивление в начальный момент времени.
4. Найти начальный сверхпереходный ток в месте КЗ.
5. Распределить ток КЗ по ветвям схемы и определить остаточные напряжения.
Рассмотрим каждый пункт алгоритма.
1. Схема замещения составляется только для особой фазы, т. е. фазы, находящейся в условиях, отличных от других фаз. Так при замыкании фазы 
на землю особой будет фаза , а при замыкании между собой фаз и 
особой будет фаза 
.
Все источники (генераторы, крупные компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели мощностью и выше, а также обобщенная нагрузка) вводится в схему замещения своими сверхпереходными параметрами – 
и 
. Фазная сверхпереходная ЭДС:
, (74)
где 
, 
, 
– фазное напряжение, ток и угол сдвига между ними в предшествующем режиме (для синхронных генераторов, двигателей и перевозбужденных синхронных компенсаторов берется знак «+», для асинхронных двигателей и недовозбужденных синхронных двигателей – «-»).
Для упрощения расчетов принимают, что сверхпереходные индуктивные сопротивления по продольной ( 
) и поперечной ( 
) осям одинаковы и равны .
Если требуется определить ток только в месте КЗ, то принимают следующие допущения: учитываются только двигательные нагрузки, расположенные в месте короткого замыкания; генераторы, имеющие нагрузку на генераторном напряжении, вводятся в схему замещения ЭДС: 
(соответствует эквивалентной ЭДС нагруженного генератора и обобщенной нагрузке). Если нет полных данных о действительных значениях сверхпереходных сопротивлений, нагрузке и других параметрах источников, то можно принимать средние значения и (см. табл. 6. 1).
В современных энергосистемах имеются достаточно мощные источники (крупные электростанции или энергосистемы), электрически удаленные от места КЗ или от ветви, в которой определяется ток. Напряжение в месте подключения такого источника неограниченной мощности практически остается неизменным и его ЭДС в относительных единицах принимают равным единице, в именованных – номинальному напряжению, а сопротивление – равным нулю.
|
|
|
Для более близко расположенных источников иногда отсутствуют данные о сопротивлениях, но известны ток 
или мощность 
короткого замыкания в сети. В этом случае сопротивление находят по выражениям из таблицы 6. 2.
Таблица 6. 1 - Средние значения параметров*
| Наименование источника | 
| 
|
| Источник неограниченной мощности | 1, 00 | |
Турбогенератор до 
| 0, 13 | 1, 08 |
Турбогенератор 
| 0, 20 | 1, 13 |
| Гидрогенератор с демпферной обмоткой | 0, 20 | 1, 13 |
| Гидрогенератор без демпферной обмотки | 0, 27 | 1, 18 |
| Синхронный компенсатор | 0, 20 | 1, 20 |
| Синхронный двигатель | 0, 20 | 1, 10 |
| Асинхронный двигатель | 0, 20 | 0, 90 |
| Обобщенная нагрузка | 0, 35 | 0, 85 |
|
|
|
