Для заданной схемы сети рассчитать ток КЗ и выбрать силовой выключатель в цепи понижающего трансформатора
Расчетные выражения для определения приведенных значений сопротивлений.
Элемент ЭУ | Исх. параметр | Именованные единицы | Относительные единицы |
Ген-р (G) | ; , МВА | ||
, % | |||
ЭС (С) | , МВА | ||
, кА | |||
; , МВА | |||
Тр-тр (Т) | , МВА | ||
Реактор (LR) | , Ом | ||
ЛЭП (W) | , Ом/км , км |
- мощность КЗ энергосистемы; - номинальный ток отключения выключателя; - среднее напряжение в месту установки данного элемента
При расчете в именованных единицах все напряжения приводят к одному базовому напряжению. Пересчет сопротивлений схемы замещения и токов КЗ с одной ступени напряжения ( ) на другую ( ) производится с использованием коэффициентов трансформации между этими ступенями:
; .
Если в общую ветвь объединяются источники с разным значением сверхпереходных ЭДС , может возникнуть необходимость определения эквивалентной объединенного источника.
Для выбора и проверки электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость в режиме КЗ, а также для проверки отключающей способности выключателей необходимо рассчитать:
- начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ (для момента начала КЗ );
- периодическую составляющую тока КЗ в момент времени , где ;
- апериодическую составляющую тока КЗ в момент ;
- ударный ток КЗ.
Расчет производится по формулам:
В относительных единицах (о.е.) | В именованных единицах |
, кА, где - базовый ток в кА; -базовая мощность, МВА; -среднее напряжение ступени КЗ, кВ; -результирующее сопротивление до точки КЗ (о.е.) | , кА, где , кВ; -результирующее сопротивление до точки КЗ (о.е.) |
для турбогенераторов мощностью до 100 МВт равна 1,08; 100-1000 МВт 1,13; для ЭС 1,0.
Расчет
Ударный ток имеет место через 0,01 с после начала КЗ, определяется:
, где - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ , которая определяется в зависимости от соотношения результирующих индуктивного и активного сопротивлений цепи КЗ, с: .
Определение апериодической и периодической составляющих тока КЗ для любого момента времени.
Апериодическая составляющая тока КЗ для момента времени равна: , а при условии определения ее максимального значения .
Если ЭС связана с точкой КЗ непосредственно, т.е. независимо от генераторов, распложенных вблизи места КЗ, то при трехфазном КЗ можно считать .
Выключатели выбираются 1) по напряжению UНОМ≥UСЕТ.НОМ; 2) длительному току IНОМ.ВЫКЛ≥IНОМ.ЦЕПИ; 3) IНОМ.ВЫКЛ≥IMAX.ЦЕПИ.
Проверку выключателей следует производить 1) на симметричный ток отключения по условию IОТКЛ.НОМ≥IПτ.
2) проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ , где - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени τ; βНОРМ – нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, % (по каталогам); -апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов τ; τ – наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, , где tЗ.MIN=0.01c – минимальное время действия релейной защиты; tС.В – собственное время отключения выключателя.
Если условие 1) соблюдается, а 2)-нет, то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току КЗ: .
3) по включающей способности проверка производится по условию ; , где - наибольший пик тока включения (по каталогу); - ударный ток КЗ в цепи выключателя; - номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей); - начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя.
4) на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ: ; , где - наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу; - действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ (по каталогу).
5) на термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ: , где - ток термической стойкости по каталогу; - длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с; - тепловой импульс тока КЗ по расчету. Если , то условие проверки .