1.6 Назначение расчетов токов кз
При проектировании и эксплуатации СЭС для решения многих технических вопросов необходимо производить расчеты электромагнитных переходных процессов, в частности, процессов при внезапном КЗ.
Под расчетом электромагнитного переходного процесса понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных условиях. В зависимости от назначения такого расчета находят указанные величины для заданного момента времени или находят их изменение в течение всего переходного процесса.
Целью расчета токов КЗ может быть:
1. Выбор и проверка электрических аппаратов и проводников по условиям термической и электродинамической стойкости.
2. Проектирование и настройка средств релейной защиты и автоматики.
3. Выбор рациональной схемы электрических соединений электрических станций, подстанций и систем электроснабжения в целом.
4. Проектирование заземляющих устройств.
5. Выбор разрядников для защиты от перенапряжений.
6. Оценка устойчивости работы СЭС и ее узлов нагрузки.
7. Координация и оптимизация значений токов КЗ.
8. Определение влияния токов КЗ на линии связи и сигнализации.
9. Анализ аварий в ЭУ.
10. Выявление условий работы потребителей при возможных КЗ и определение допустимости того или иного режима.
11. Проведение различных испытаний в СЭС.
Особенностью расчетов при решении задач, встречающихся в эксплуатации СЭС, является необходимость учета конкретных условий рассматриваемого переходного процесса. Напротив, при проектировании СЭС часто довольствуются приближенными данными. Поэтому в первом случае требуется большая точность расчета.
Так, например, благодаря тому, что интервалы между параметрами, характеризующими различные типы аппаратов в отношении их устойчивости при КЗ, достаточно большие, точность расчета для выбора таких аппаратов может быть небольшая. Напротив, точность расчета для выбора уставок релейной защиты и автоматики должна быть значительно выше.
1.7 Допущения при расчетах токов кз
1. Пренебрегают насыщением магнитных систем всех элементов цепи КЗ (генераторов, трансформаторов и электродвигателей), что позволяет считать постоянными и независящими от тока, индуктивные сопротивления всех элементов КЗ цепи.
2. Пренебрегают емкостными проводимостями воздушных линий (ВЛ) напряжением до 220кВ и кабельных линий (КЛ) напряжением до 110кВ.
3. Пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов (тр-ров).
4.
Пренебрегают активными сопротивлениями
элементов схем, если выполняется условие
x
r
и если не требуется определять постоянные
времени затухания свободных токов.
5. Считают, что все элементы СЭС симметричны, а нарушение симметрии происходит только в месте КЗ, поэтому схема замещения может быть составлена только для одной фазы.
6. Приближенно учитывают нагрузку. Все электроприемники учитывают в виде обобщенных нагрузок, за исключением мощных электродвигателей, подключенных к месту КЗ или на небольшом электрическом удалении от него.
7. Пренебрегают различием сверхпереходных индуктивных сопротивлений по продольной и по поперечной осям синхронной машины (СМ).
Расчеты токов КЗ в сетях напряжением ниже 1кВ выполняются с такими же допущениями, что и в сетях напряжением больше 1кВ, за исключением некоторых, которые следуют из особенностей расчета, рассмотренных ниже.
Сети напряжением меньше 1кВ содержат значительное количество силовых элементов, устройств, аппаратуры контроля и управления, сопротивления которых нужно учитывать при определении результирующего сопротивления КЗ цепи. В расчетную схему сети меньше 1кВ включаются дополнительно сопротивления элементов распределительных устройств (РУ): проводников, кабелей, участков сборных, магистральных и распределительных шин, токовых катушек автоматических выключателей и реле, первичных обмоток трансформаторов тока, а также переходные сопротивления контактов коммутационных аппаратов, переходные сопротивления в месте КЗ, дополнительные сопротивления в фазах, которыми учитывается несимметрия фаз.
Эти сети обычно питаются от одного мощного источника, для которого в режиме КЗ принимают ЭДС источника питания равным напряжению сети. В сетях напряжением ниже 1кВ учитываются активные сопротивления элементов СЭС. Если в КЗ цепи напряжением ниже 1кВ выполняется условие x r , то пренебрегают индуктивными сопротивлениями.
Указанные допущения не оказывают заметного влияния на точность расчетов, но позволяют в значительной степени упростить расчет и определить предельные значения токов КЗ и других параметров аварийных режимов с достаточной для инженерных заключений и обоснований точностью.