Определение параметров токов к.з.

На основе преобразованной схемы замещения (см. рис.3.7) производится расчет токов короткого замыкания во всех лучах (ветвях) схемы. В процессе расчета определяются следующие параметры:

- начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в каждой ветви (действующее значение за первый период), кА;

- ударный ток, кА;

и -периодическая и апериодическая составляющая тока короткого замыкания к моменту размыкания дугогасительных контактов выключателя ( ), кА.

Физический смысл указанных параметров поясняется рис.3.8, на котором показаны кривые изменения во времени тока короткого замыкания в каждой ветви и его составляющих – периодической и апериодической . Момент возникновения короткого замыкания соответствует условиям, при которых полный ток короткого замыкания и его апериодическая составляющая достигают максимальных значений.

Р и с. 3.8

3.4.1. ОПРЕДЕЛЕНИ ТОКА

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в каждой ветви схемы (рис.3.7) находится по формуле

, (32)

где - э.д.с. ветви преобразованной схемы замещения, приведенная к ступени базисного напряжения, кВ; - базисное напряжение, кВ; - результирующее сопротивление ветви преобразованной схемы замещения относительно точки короткого замыкания, приведенное к ступени базисного напряжения, Ом; - среднее напряжение той ступени, на которой находится точка короткого замыкания, кВ.

Начальное значение суммарного периодического тока короткого замыкания от всех источников (см. рис.3.7) определяются путем сложения периодических составляющих токов ветвей:

, (33)

где , , …, определяется по вышеприведенной формуле.

3.4.2. ОПРЕДЕЛЕНИ УДАРНОГО ТОКА

Ударный ток короткого замыкания достигает своего значения через 0,01 с после начала короткого замыкания (см. рис.3.8) и определяется по формуле

, (34)

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания рассматриваемой ветви, кА; - ударный коэффициент,

, (35)

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания ветви, с.

Средние значения постоянных времени и ударного коэффициента для различных цепей приведены в табл. 3.1.

Ударный ток от всех источников в месте короткого замыкания определяется путем суммирования составляющих по отдельным ветвям (см. рис. 3.7):

, (36)

Таблица 3.1

Обобщенные показатели для различных схем замещения при расчете

Токов короткого замыкания

Точка короткого замыкания		, с
На присоединении РУ повышенного напряжения станции – «система»		0,13	1,92
На присоединении РУ повышенного напряжения подстанции – «система»		0,05	1,8
На присоединении РУ вторичного напряжения подстанции, секция собственных нужд ТЭС – «система»		0,06	1,85

Продолжение таблицы 3.1

Точка короткого замыкания		, с
Синхронный компенсатор – «генератор»	44 - 80	0,14 – 0,26	1,82 – 1,96
Мощные двигатели – «двигатель»	12,5	0,04	1,78
На секции ГРУ, на зажимах генератора Удаленные источники – «система» Неудаленные источники – «генератор» - турбогенераторы до 6 МВт - турбогенераторы 12 - 60 МВт - турбогенераторы 100 - 1000 МВт	30 – 40 50 – 75 125 - 160	0,06   0,1 – 0,13 0,16 – 0,25 0,4 – 0,54	1,85   1,9 – 1,92 1,94 – 1,955 1,975 – 1,98
За линейным реактором на станции – «система»		0,1	1,9
За кабельной линией 6 – 10 кВ – «система»		0,01	1,38
За трансформатором - «система»	6,3	0,02	1,6

3.4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ и

Значения периодической и апериодической составляющих тока короткого замыкания для времени необходимо знать для выбора выключателей. Расчетное время, для которого требуется определить токи короткого замыкания, вычисляется как с, где - собственное время отключения выключателя; 0,01 с - минимальное время действия релейной защиты.

При определении действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания для моментов времени от 0 до 0,5 с для генераторов рекомендуется метод типовых кривых. Типовые кривые показывают изменение во времени периодической составляющей тока короткого замыкания синхронных машин при различных удаленностях точки короткого замыкания и представляют собой семейство кривых (рис. 3.9)

при , (37)

где - действующее значение периодической составляющей тока синхронного генератора в месте короткого замыкания в момент времени после возникновения короткого замыкания; - начальное значение периодической составляющей тока генератора.

Кривые справедливы для турбогенераторов мощностью от 12 до 800 МВт с релейной форсировкой возбуждения и кратностью форсировки, равной двум.

Р и с. 3.9

Метод типовых кривых целесообразно применять, когда точка короткого замыкания находится у выводов генераторов или на небольшой электрической удаленности от них. Неудаленные генераторы выделяются в отдельную ветвь с э.д.с. и результирующим сопротивлением (рис. 3.10). Все остальные источники являются удаленными и объединяются в ветвь «системы» с неизменной э.д.с. и результирующим сопротивлением . В этом случае периодическая составляющая тока в месте короткого замыкания в момент времени равна сумме периодических составляющих тока генератора (или группы однотипных генераторов) и :

. (38)

Р и с. 3.10

Составляющую определяют по типовым кривым (см. рис. 3.9) следующим образом:

1) находят номинальный ток генератора (или группы однотипных генераторов), приведенный к той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания:

, (39)

где - число генераторов; - номинальная активная мощность генераторов, МВт; - номинальный коэффициент мощности генераторов; - среднее напряжение той ступени, на которой находится точка короткого замыкания, кВ;

2) по ранее найденному начальному значению периодической составляющей тока генератора (или группы генераторов) и значению определяют их отношение ;

3) по кривой (см. рис. 3.9), соответствующей найденному , для расчетного времени находят отношение

4) зная и , определяют .

Периодическую составляющую тока короткого замыкания от системы в расчетный момент времени определяют проще, полагая

, (40)

где - э.д.с. ветви «системы», приведенная к ступени базисного напряжения, кВ; - результирующее сопротивление ветви системы относительно точки короткого замыкания, приведенное к ступени базисного напряжения, Ом; - среднее напряжение той ступени, на которой находится точка короткого замыкания, кВ.

Для схемы замещения типа «система» - «двигатель» определение составляющих тока для луча «система» ничем не отличается от предыдущего случая, а для луча «двигатель» определяются следующим образом [2]. Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от эквивалентного источника «двигатель» определяется выражением

, (41)

где - усредненная кратность пускового тока для двигателей собственных нужд ТЭС; - суммарная номинальная мощность эквивалентного двигателя; - к.п.д. эквивалентного двигателя секции собственных нужд; - коэффициент мощности эквивалентного двигателя.

Периодическая составляющая тока короткого замыкания к моменту времени

. (42)

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания к моменту времени

. (43)

Ударный ток

, (44)

, (45)

где , - постоянные времени затухания периодической и апериодической составляющих.

Если известна только максимальная мощность собственных нужд , то мощность двигателей можно определить из .

Значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в каждой ветви схем на рис.3.7. или рис.3.10 находится по формуле:

, (46)

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания рассматриваемой ветви, кА; - среднее значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания ветви, с (табл.3.1.); - расчетное время отключения цепи выключателем, с.

Суммарное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания от всех источников определяется путем сложения составляющих по отдельным ветвям:

. (47)

3.4.4. ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Полученные в результате расчета параметры токов короткого замыкания заносят в сводную таблицу (табл.3.2), существенно облегчающую использование результатов расчета и позволяющую обнаружить грубые ошибки в расчетах путем анализа полученных значений.

Таблица 3.2

Точка к.з.	Источник	, кА	, кА	, кА	, кА
К1 - РУВН	Эквивалентный от всех источников «системы»
К2 – вывода генератора	«генератор» «система» - остальные источники Суммарный в точке к.з.
К3 - РУСН	Эквивалентный от всех источников «системы»
К3 – секция ГРУ	«генератор» «система» - остальные источники Суммарный в точке к.з.
К4 – секция собственных нужд	«двигатель» - все двигатели «система» - остальные источники Суммарный в точке к.з.