Методика расчета токов короткого замыкания

Наиболее тяжелому режиму соответствует наибольшая суммарная номинальная мощность параллельно работающих генераторов одной электростанции, наибольшая суммарная номинальная мощность асинхронной нагрузки и наибольшая начальная нагрузка генераторов.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1.Выбор расчетных точек к.з. на однолинейной схеме распределения электроэнергии ;

2.Составление расчетной схемы для определения токов к.з.

3.Преобразование расчетной схемы к простейшему виду относительно каждой принятой для расчета точки к.з.

4.Нахождение результирующего (эквивалентного) сопротивления для определения тока к.з.

5.Определение действующего значения периодической составляющей тока к.з. в различные моменты времени по расчетным кривым, либо упрощенным аналитическим методом (при отсутствии расчетных кривых для выбранных генераторов)

6.Нахождение ударного тока к.з. с учетом тока подпитки асинхронных двигателей

Расчетные схемы и точки к.з.

. Принципиальную схему расчетного режима (Рис. 2.9) выбранного для определения токов к.з., составляют на основе схемы СЭЭС. В схему включают:

-источники питания, работающие параллельно в рассматриваемом режиме;

-токопроводы, трансформаторы, реакторы;

-асинхронную нагрузку в виде одного или нескольких эквивалентных двигателей

Общую мощность эквивалентных двигателей Р_экв принимают равной сумме номинальных мощностей асинхронных двигателей, работающих в расчетном режиме. При отсутствии конкретных данных мощность Р_экв считают равной 0,75 суммарной мощности параллельно работающих генераторов. Двигатель рассматривается как подключенный непосредственно к шинам ГРЩ. Точки к.з. для расчета токов выбираются таким образом, чтобы аппарат при к. з. находился в наиболее тяжелых условиях, которые могут возникнуть в эксплуатации. При этом токи, протекающие через проверяемые аппараты и токопроводы достигают максимальных значений.

Рис. 4.1 Принципиальная схема расчетного режима

Так, например, генераторный автомат QF1 проверяется по току к.з. в точке К1, (Рис4.1. ). Через него будет проходить ток к.з. от параллельно работающих генераторов G2 и G3. Автомат QF2 проверяется по току к.з. в точке К2 и т.д. Если мощность генераторов одинакова, то достаточно проверить только один из генераторных автоматов. Для режима параллельной работы двух генераторов проверку их автоматов целесообразно проводить по току к.з. на шинах ГРЩ (точка К4). Для проверки аппаратов и токопроводов фидеров и перемычек, отходящих от ГРЩ и РЩ, точки к.з. следует принимать на выходных клеммах их автоматических выключателей. По току к.з. в точке К4 проверяются секционные автоматы QF4 и QF5. Автоматы QF6-QF11 отходящих от ГРЩ питающих линий проверяют по токам к.з. в точках К.5-К10, т.е., на выходных зажимах этих автоматов. Если эти автоматы однотипные, достаточно проверить один автомат, защищающий фидер максимального сечения.

При отсутствии точных данных указанные расчетные точки принимают в кабелях на расстоянии 10 м от ГРЩ (по длине кабеля). Автоматы отходящих от РЩ питающих линий (например, QF12) проверяют по токам к.з. в точках К12 расположенных на зажимах этих автоматов. Иногда их принимают в кабелях на расстоянии 10 м от РЩ.

Обычно рассматривают только металлические к.з. без переходных сопротивлений в месте к.з.

Преобразование расчетной схемы:

На основе принципиальной схемы расчетного режима составляют расчетную схему замещения. В схеме замещения элементы принципиальной расчетной схемы (в общем случае генераторы, трансформаторы, реакторы, шины, кабели и их контакты, а также двигатели) замещают их активными и индуктивными со­противлениями в физических или общих базисных единицах. Сопротивления проверяемых автоматических выключателей, кроме выключателей серии AM и АД, в схему не включаются.

Разрешается пренебрегать сопротивлениями автоматических выключателей на токи более 1000A, переходными сопротивлениями контактов и сопротивлениями трансформаторов тока.

Примечание. При расчетах токов на стадии эскизного проектирования учитываются только сопротивления генераторов, двигателей и кабелей. Они могут быть учтены в случае необходимости расчета уточненных значении токов

Рис. 4.2 Расчетная схема для определения токов к.з.

Затем расчетную схему преобразуют к простейшему виду для каждой принятой для расчета точки короткого замыкания. При этом учитывают, что точка короткого замыкания имеет напряжение, равное нулю, а по мере удаления от точки короткого замыкания к источнику напряжение увеличивается. Электродвижущие силы для всех параллельно работающих генераторов Е₁ – Е₂ принимают одинаковыми. Поэтому сопротивления генераторных ветвей считают включенными параллельно. Сопротивления всех остальных ветвей считаются включенными между собой последовательно. Особенностью расчета токов К.З. в цепях с трансформаторами является то, что за базисное напряжение на первичной стороне трансформатора берут номинальное напряжение на шинах ГРЩ. На вторичной стороне трансформатора базисным напряжением является номинальное напряжение вторичной обмотки. В соответствии с этим до и после трансформатора будут различные базисные токи. Сопротивления участков цепи в Омах приводятся к базисному напряжению данного участка, базисная мощность сохраняется одинаковой для всех участков.

Нахождение результирующего (эквивалентного) сопротивления .

Расчетную схему преобразуют столько раз, сколько намечено к расчету точек короткого замыкания. Для каждой из ветвей схемы замещения вычисляются отдельно активные и индуктивные составляющие сопротивления. Затем находят отдельно активное результирующее r_р и индуктивное результирующее х_р сопротивления всей схемы и в итоге её полное результирующее сопротивление:

Z_Р = √ r_р² + х_Р². Все сопротивления участков схемы выражают в относительных единицах. Для этого их омические значения приводят к единым базисным.

Контрольные вопросы .

1 Какие основные базисные параметры ( единицы) выбирают при расчетах переходных процессов в энергетических системах?

2. С какой целью составляется расчетная схема к.з.? Какие элементы необходимо проверить по току к.з.?

3. В чем особенность расчета к.з. в цепи с трансформатором?

4. Как определить результирующее ( эквивалентное) сопротивление от источника ЭДС до точки к.з.?