Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания
5.7.1. При расчетах токов КЗ следует учитывать влияние каждой комплексной нагрузки, если ток в месте КЗ от той нагрузки составляет не менее 5 % тока в месте КЗ, определенного без учета нагрузки.
5.7.2. В общем случае ток КЗ от комплексной нагрузки следует определять как геометрическую сумму токов от отдельных ее элементов.
5.7.3. В приближенных расчетах допускается эквивалентирование комплексной нагрузки с представлением ее в виде эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления.
Эквивалентное сопротивление прямой (обратной) последовательности , в относительных единицах в зависимости от относительного состава потребителей узла при номинальных условиях допускается рассчитывать по формуле
, (5.29)
где и - | активная и индуктивная составляющие сопротивления прямой (обратной) последовательности i-го потребителя, включая составляющие сопротивления элементов, связывающих потребителя с шинами узла; их значения в относительных единицах при суммарной номинальной мощности нагрузка SS, кВ×А, и среднем номинальном напряжении той ступени напряжения сети, где она присоединена, приведены в табл. 5.1; |
Si - | полная установленная мощность i-го потребителя нагрузки, кВ×А. |
Таблица 5.1
Параметры элементов комплексной нагрузки
Потребители комплексной | Значение | Сопротивление, отн.ед. | ||
нагрузки | эквивалентной ЭДС | cos j | прямой последовательности | обратной последовательности |
Синхронные двигатели напряжением свыше 1 кВ | 1,074 | 0,9 | 0,04 + j0,15 | 0,04 + j0,15 |
Синхронные двигатели напряжением до 1 кВ | 1,079 | 0,9 | 0,03 + j0,16 | 0,03 + j0,16 |
Асинхронные двигатели напряжением свыше 1 кВ | 0,93 | 0,87 | 0,01 + j0,17 | 0,01 + j0,17 |
Асинхронные двигатели напряжением до 1 кВ | 0,9 | 0,8 | 0,07 + j0,18 | 0,07 + j0,18 |
Лампы накаливания | 1,0 | 1,0 | 1,33 | |
Газоразрядные источники света | 0,85 | 0,85 + j0,53 | 0,382 + j0,24 | |
Преобразователи | 0,9 | 0,9 + j0,45 | 1,66 + j0,81 | |
Электротермические установки | 0,9 | 1 + j0,49 | 0,4 + j0,2 |
Значения комплексных сопротивлений отдельных узлов обобщенной нагрузки приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Параметры узлов обобщенной нагрузки
Параметры узла нагрузки напряжением, кВ | |||||||||
Узел, | 6-10 | 35-110 | |||||||
№ | СД | АД | АДН | П | ЭТ | О | |||
- | - | - | - | - | 0,04 + j0,15 | 1,11 | 0,04 + j0,25 | ||
- | - | - | - | - | 0,03 + j0,17 | 0,936 | 0,03 + j0,27 | ||
0,3 + j0,43 | 0,865 | 0,04 + j0,54 | |||||||
- | - | 0,1 + j0,33 | 1,03 | 0,15 + j0,43 | |||||
- | - | - | - | 0,17 + j0,23 | 0,788 | 0,2 + j0,34 | |||
- | - | - | - | 0,02 + j0,2 | 1,0 | 0,02 + j0,31 |
Примечание.В таблице приняты следующие обозначения:
СД - синхронные электродвигатели напряжением свыше 1 кВ;
АД - асинхронные электродвигатели напряжением свыше 1 кВ;
АДН - асинхронные электродвигатели напряжением до 1 кВ;
П - преобразователи;
ЭТ - электротермические установки;
О - освещение.
При отсутствии достоверных данных об относительном составе потребителей комплексной нагрузки можно использовать типовой состав нагрузки отдельных отраслей, выраженный в процентах от суммарной установленной мощности узла и приведенный в табл. 5.3.
Таблица 5.3 Типовой состав комплексной нагрузки
Состав потребителей узла комплексной нагрузки, % | ||||||||||
№ п/п | Отрасль народного хозяйства | СД высоко-вольтн. | АД высоко-вольтн. | АД низко-вольтн. | Элек-три-ческое осве-щение | Элек-тро-тер-мич. уста-новки | Элек-тросва-рочн. установки | Пре-обра-зова-тели | Про-чая наг-рузка | Итого, % |
1. | Черная металлургия | 29,5 | 2,5 | - | ||||||
2. | Цветная металлургия | 27,5 | 1,5 | - | - | |||||
3. | Горнорудная | - | - | - | ||||||
4. | Химия* | 35±7 | 15±6 | 29±8 | 2±0,4 | 3±0,2 | 1±0,05 | 10±2 | - | |
5. | Тяжелое транспортное и энергетическое машиностроение | - | ||||||||
6. | Электротехническая | 8,5 | 6,5 | - | ||||||
7. | Сельскохозяйствен-ное машиностроение | - | - | |||||||
8. | Автомобилестроение | - | ||||||||
9. | Машиностроение | - | ||||||||
10. | Коммунально-бытовая (большой город) | - | - | - | - | |||||
11. | Нефтедобыча | - | - | - | ||||||
12. | Электротяга | - | - | - | - | - | ||||
13. | Целлюлозно-бумажная | - | - | |||||||
14. | Нефтепереработка | - | - | - | ||||||
15. | Бытовая | - | - | - | - | - | - | |||
16. | Газовая, ас. привод | - | - | - | - | - | ||||
17. | Газовая, синх. привод | - | - | - | - | - | - | |||
18. | Сельскохозяйствен-ная | - | - | - | - | - | - | |||
19. | Легкая | - | - | - | - | - | ||||
20. | Угледобыча шахтная | - | - | - | ||||||
21. | Угледобыча открытая | - | - | - | - | |||||
22. | Пищевая | - | - | 91,5 | 1,5 | - | - | |||
23. | Приборостроение | - | - | - | - | |||||
24. | Энергосистема 1 | - | ||||||||
25. | Энергосистема 2 | - | ||||||||
26. | Энергосистема 3 | - | - |
_____________
* Среднеквадратичное отклонение (s)
5.7.4. Метод расчета тока КЗ от комплексной нагрузки зависит от характера исходной схемы замещения узла и положения точки КЗ (рис. 5.14).
5.7.5. При радиальной расчетной схеме (рис. 5.14, б) допускается не учитывать влияние статических потребителей (преобразователей, электротермических установок и др.).
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, ударный ток, а также периодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени от синхронных и асинхронных электродвигателей следует рассчитывать в соответствии с п. 5.6.
5.7.6. При КЗ за общим сопротивлением для различных потребителей узла нагрузки (рис. 5.14, в) начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ рекомендуется определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузки, используя выражение
, (5.30)
где и - результирующая ЭДС и сопротивление узла нагрузки. Их значения можно определить по данным табл. 5.1 или 5.2, в зависимости от относительного состава потребителей;
- внешнее сопротивление до точки КЗ.
Значения апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени и ударного тока КЗ следует определять в соответствии с пп. 5.3 и 5.4.
Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени с учетом электродвигателей и статической нагрузки узла рекомендуется определять как
, (5.31)
где - периодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени от электродвигателей. Она определяется с использованием соответствующих типовых кривых;
- суммарный ток статических потребителей до КЗ.
5.7.7. При КЗ за общим для узла нагрузки и системы сопротивлением (рис. 5.14, г) начальное значение периодической составляющей тока в точке трехфазного КЗ следует определять по формуле
, (5.32)
где и - ЭДС соответственно системы и узла нагрузки;
- результирующее сопротивление со стороны системы до сборных шин узла (см. рис. 5.14, г);
- эквивалентное сопротивление нагрузки, включая цепь ее подключения;
- эквивалентное сопротивление элементов, включенных между точкой КЗ и шинами узла нагрузки.
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от узла нагрузки
, (5.33)
где - напряжение в точке М (рис. 5.14, г):
.
Значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от узла нагрузки следует рассчитывать с учетом влияния электродвигателей по формулам (5.25), причем коэффициенты gtсд и gtад рекомендуется определять по расчетным кривым, приведенным на рис. 5.15 и 5.16, в зависимости от значения напряжения в точке М..
Рис. 5.14. Схема узла комплексной нагрузки и ее преобразование
Рис. 5.15. Расчетные кривые для синхронного электродвигателя | Рис. 5.16. Расчетные кривые для асинхронного электродвигателя |