Расчет трёхфазного короткого замыкания в сложной электрической системе.
Для электрической системы, упрощённая принципиальная схема которой приведена на рисунке– 1выполнить расчёт трёхфазного к.з. в указанной точке: точка К(3)=1.
При расчёте определить:
In0, Int – действующие значения периодической слагающей тока к.з. в точке к.з. и протекающего через выключатель с тем же номером, что и номер точки к.з., соответственно для t=0; 0.2 c;
iу – ударные токи к.з., соответствующие In0;
iat, It, Skt – апериодическую слагающую, действующее значение полного тока к.з. и мощность к.з., протекающих через выключатель для t=0.2 c;
распределение периодических слагаемых токов по ветвям схемы (кА) и остаточных линейных напряжений (кВ) в её узлах для начального момента времени.
При расчёте режима к.з. влияние синхронного и асинхронного двигателей учесть, если они электрически связаны со ступенью к.з. При расположении этих двигателей за одной или двумя ступенями трансформации от узла к.з. их влиянием можно пренебречь.
Большая часть аварий в электрических системах вызывается короткими замыканиями. Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушение изоляции токоведущих частей электрических устройств, что возможно вследствие естественного старения (износа) изоляции, своевременно не выявленного путём профилактических испытаний изоляции, а также каких-либо повреждений её в процессе эксплуатации электрооборудования.
Короткие замыкания связаны со снижением напряжения в узлах и увеличением токов, которые могут значительно превышать токи нагрузок ветвей. Значительные по величине токи в первый момент к.з. вызывают большие электродинамические усилия, что может привести к разрушению крепящих частей токопроводов. Большой нагрев токоведущих частей приводит к повреждению их изоляции. Понижение напряжения в питающей сети нарушает нормальную работу электроприёмников. Момент вращения асинхронных электродвигателей пропорционален квадрату подведённого к ним напряжения (Мвр≡U2), поэтому даже при сравнительно небольшом снижении напряжения вращающий момент может оказаться недостаточным для вращения механизма – двигатель останавливается.
В трёхфазных системах с заземлённой нейтралью могут возникать следующие виды коротких замыканий в одной точке: трёхфазное, двухфазное, однофазное и двухфазное на землю, т.е. замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю.
Простейшим видом короткого замыкания следует считать трёхфазное короткое замыкание. Оно является симметричным, поскольку в этом случае углы сдвига между токами и напряжениями отдельных фаз равны 120 ○, как и в нормальном режиме, лишь токи возрастают, а напряжения уменьшаются. Все остальные виды к.з. являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся в неодинаковых условиях. Возникновение трёхфазного к.з. является весьма редким, однако во многих случаях трёхфазное к.з. связано с более тяжёлым режим вследствие больших значений небалансов мощностей на валах генераторов.
При расчётах тока к.з. в сложных электрических сетях напряжением выше 1 кВ и в соответствии с ГОСТ 27514-87 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ» принимается ряд упрощений.
Рассматриваемая энергосистема строго симметрична при трёхфазном коротком замыкании.
Не учитывается намагничивающий ток трансформаторов и автотрансформаторов. Не учитывается насыщение магнитной системы указанных элементов, что позволяет считать их сопротивления постоянными.
Не учитываются активные сопротивления элементов энергосистемы.
Для воздушных линий напряжением до 220 кВ включительно не учитывается емкостная проводимость; для кабельных линий емкостная проводимость учитывается, начиная с напряжения 35 кВ и выше.
Вышеперечисленные допущения сравнительно мало влияют на техническую точность расчёта токов короткого замыкания (в пределах 5 %) и, как правило, несколько завышают результаты.
Расчеты параметров схемы
Турбогенераторы ТГ1-ТГ3
Трансформаторы Т1, Т2 и Т3
Линия Л5 и Л6
Линия Л4
т.к. линия двухцепная
Линии Л3
Линия Л2
Линия Л1
Синхронный двигатель
Автотрансформаторы АТ4 и АТ5
Система
Реактор ЛР
;
Нагрузка
При рассмотрении переходного процесса в достаточно сложных системах индивидуальный учёт каждого двигателя не только чрезмерно сложен, но практически даже не выполним из-за отсутствия сведений о составе, схеме присоединения и режиме работы всех потребителей. Поэтому в практических расчётах начального сверхпереходного тока обычно учитывают отдельно лишь крупные двигатели, находящиеся вблизи места короткого замыкания, участие которых проявляется заметно. Все же остальные двигатели вместе с другими токоприёмниками целесообразно учитывать в виде обобщённых нагрузок крупных узлов системы, характеризуя такие нагрузки средними параметрами, полученными для типового состава потребителей промышленного района и типовой схемы питающей его сети. Исходя из указанных соображений, установлено, что в начальный момент короткого замыкания такая обобщенная нагрузка может быть приближенно представлена эквивалентной ветвью со своей переходной реактивностью и сверхпереходной э.д.с., относительные величины которых при полной рабочей мощности нагрузки и среднем номинальном напряжении той ступени, где она присоединена.
Асинхронный двигатель
