 |
Расчет токов короткого замыкания в высоковольтной сети
|
|
|
|
Коротким замыканиемназывается всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственное или через пренебрежимо малое сопротивление). Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, способные вывести их из строя. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.
Расчет токов КЗ может осуществляться в относительных или именованных единицах. Однако при расчете токов короткого замыкания в высоковольтной сети наибольшее распространение получил метод расчета в относительных единицах. Порядок расчета токов КЗ следующий:
1. Составление расчетной схемы.
Расчетная схема составляется в однолинейном виде. В нее вводятся все источники, участвующие в питании места КЗ, и все элементы системы электроснабжения (трансформаторы, линии, реакторы), расположенные между ними и местом КЗ. На расчетной схеме указываются основные параметры элементов (мощности, напряжения КЗ трансформаторов, длины и сечения линий, сопротивления источников и т. д.) и отмечаются точки КЗ.
2. Выбор базисных условий.
Параметры входящих в расчетную схему элементов в справочной литературе указываются в различных единицах, отнесенных к номинальным условиям их работы. Поэтому необходимо привести параметры всех элементов к базисным условиям. В качестве базисных условий принимают базисную мощность и базисное напряжение.
Для базисной мощности целесообразно принимать значения, кратные 10 МВА, или номинальную мощность одного из элементов, часто повторяющихся в схеме.
Базисное напряжение принимается для каждой ступени напряжения равным ее среднему номинальному напряжению. Шкала средних номинальных напряжений: 230; 154; 115; 37; 20; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ. Базисное напряжение в расчетах будет меняться для каждой ступени напряжения в зависимости от точки КЗ. При расчетах действительные коэффициенты трансформации трансформаторов заменяются отношениями средних номинальных напряжений. При этом пересчет относительных сопротивлений по напряжению не производится (кроме реакторов).
|
|
|
3. Определение базисного тока.
Базисный ток определяется по формуле:
. (66)
4. Определение сопротивлений элементов системы электроснабжения.
Сопротивление энергосистемы определяется по формуле:
, (67)
где x с– реактивное сопротивление энергосистемы, Ом.
Активное и индуктивное сопротивления двухобмоточного трансформатора определяются по формулам:
, (68)
, (69)
где u к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
P к – потери короткого замыкания трансформатора, кВт; S ном.т – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Активное и индуктивное сопротивления линии электропередачи определяются по формулам:
, (70)
, (71)
где r 0, x 0– удельные активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км; l – длина линии, км; U ср– среднее номинальное напряжение линии, кВ.
5. Определение суммарного полного сопротивления до точки КЗ.
После определения сопротивлений элементов системы электроснабжения определяется суммарное полное сопротивление до точки КЗ (электрическая удаленность точки КЗ) по формуле:
, (72)
и 
– суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ.
Активное сопротивление следует учитывать в случае, если его суммарное значение составляет более одной трети индуктивного сопротивления всех элементов схемы до точки КЗ, т. е. когда 
.
6. Расчет тока трехфазного КЗ.
Ток трехфазного КЗ определяется по формуле:
|
|
|
. (73)
7. Расчет ударного тока КЗ.
Ударным током КЗ называется наибольшее действующее значение полного тока КЗ за первый период после возникновения короткого замыкания.
Ударный ток КЗ определяется по формуле:
, (74)
где k у – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ.
Значение ударного коэффициента k у определяется по графикам зависимости, представленным на рис. 12.
Рис. 12. Графики зависимости ударного коэффициента k у
от отношений r / х и x / r
8. Определение мощности КЗ.
Мощность КЗ определяется по формуле:
. (75)
|
|
|
