1.8 Понятие о расчетной схеме и расчетных условиях

Исходные расчетные условия и расчетная схема СЭС определяются целевым назначением проводимого на практике расчета токов КЗ.

Под расчетной схемой понимают упрощенную однолинейную схему с указанием всех элементов ЭУ: источников питания (ЭС, генераторов), участву­ю­щих в подпитке точки КЗ и элементов сети (ЛЭП, трансформаторов, реакторов), связывающих источники питания с точками КЗ, а также параметров всех упомянутых выше элементов, необходимых для расчета. Эти параметры выбираются из принципиальной схемы и паспортов этих элементов, из справочников по электрооборудованию, по известному типу элемента.

Электродвигатели напряжением выше 1кВ вводятся в расчетную схему в качестве дополнительного генерирующего источника, если они связаны с местом КЗ непосредственно кабельными линиями, токопроводами или через линейные реакторы, то есть связаны с точкой КЗ электрически.

В общем под выбором расчетных условий нужно понимать выбор:

1) расчетной схемы СЭС;

2) режимов КЗ;

3) места и вида КЗ;

4) моментов времени, для которых находят ток КЗ.

Набор исходных расчетных условий весьма разнообразен при решении задач. Наибольшее разнообразие расчетных условий встречается при выполнении расчетов для выбора и настройки устройств релейной защиты и автоматики. В них устанавливаются исходные предшествующие режимы заданной системы, число и расположение заземленных нейтралей, вид повреждений, последовательность отключения поврежденного участка.

Режимы КЗ. В зависимости от поставленной задачи может потребоваться определение не только максимальных, но и минимальных значений тока в месте КЗ и в элементах расчетной схемы, а также остаточных напряжений в различных точках сети. Расчеты тока КЗ должны производиться по режимам, соответствующим прохождению по рассматриваемому участку сети наибольшего или наименьшего тока КЗ.

Для этого производится исследование расчетной схемы и выясняется, какие элементы расчетной схемы должны быть дополнительно включены или выведены для получения большего или меньшего значения тока КЗ, большего или меньшего остаточного напряжения на шинах. Такого рода предварительная работа с расчетной схемой называется выбором расчетных режимов.

Если расчетная схема составлена для нормальных условий работы сети, а в большинстве случаев это бывает так, то исходный режим, при котором рассчитывается КЗ, называется нормальным режимом. Все остальные режимы, выбранные для расчета и отличные от нормального, обычно характеризуются другими параметрами энергосистемы или измененным состоянием элементов расчетной схемы. Например, в нормальном режиме генераторы ТЭЦ работают параллельно, в минимальном – раздельно. Расчетным режимам придаются смысловые названия, исходя из значения тока КЗ, полученного при расчете: нормальный, максимальный, минимальный или сообщается цифровая нумерация: I, II, III и т. д.

При перспективных расчетах максимальные режимы КЗ следует определять с учетом перспективного развития сети.

Не следует искусственно усложнять условия.

Место и вид КЗ определяется задачей расчета. При проверке электрооборудования на электродинамическую или термическую стойкость местоположение точки КЗ следует располагать таким образом, чтобы при этом проверяемое оборудование находилось в наиболее неблагоприятных условиях.

При выборе уставок релейной защиты местоположение точки КЗ принимается в зависимости от назначения выполняемого расчета, в конце или в начале защищаемого участка.

Вид КЗ определяется задачей расчета. Так, например, проверка аппаратов на электродинамическую стойкость или механическое действие тока КЗ должна проводиться по трехфазному КЗ, дающему наибольшее электромеханическое усилие между проводниками в начальный момент КЗ.

Стойкость оборудования к термическому (тепловому) действию тока КЗ также проверяется по трехфазному КЗ.

В расчетах релейной защиты, смотря по обстоятельствам, могут быть использованы токи трехфазного, двухфазного, двухфазного на землю и однофазного КЗ.

С этой целью исходят из предположения, что КЗ происходит в то время, когда включено наибольшее число генераторов, что вид КЗ такой, при котором ток достигает наибольшей величины, что КЗ металлическое и что оно произошло, например, у выводов самого выключателя. Помимо этого устанавливают расчетное время размыкания контактов выключателя, а значит и соответственно моменты времени, для которых будет определяться ток КЗ.

Моменты времени, для которых находят ток КЗ. Момент в процессе КЗ, для которого должны быть определены токи или остаточные напряжения, полностью зависит от характера расчета. Например, для проверки отключающей способности выключателя производится расчет тока КЗ для времени , равного собственному времени отключения выключателя с добавлением 10мс; для проверки же чувствительности токовой защиты, действующей с выдержкой времени, необходимо определить ток для момента КЗ, соответствующего выдержке времени защиты. В большинстве случаев для проверки чувствительности релейной защиты допустимо пользоваться значением тока КЗ для начального момента времени, что упрощает расчет. При этом уменьшение тока КЗ с течением времени учитывается соответствующим коэффициентом.

Обоснование расчетных условий для конкретных технических задач является одним из важных вопросов соответствующих специальных дисциплин. Так, например, проверка электротехнического обо­ру­до­вания на термическое и электродинамическое действие тока КЗ должна проводиться по наиболее тяжелому режиму, когда по рассматриваемому элементу проходит максимальный ток КЗ. Проверка же чувствительности релейной защиты ведется по минимальному току КЗ, соответствующему минимальному режиму. В зависимости от конкретной постановки задачи в качестве расчетного выбирается тот или иной вид КЗ, его местоположение, моменты времени, для которых необходимо определить токи КЗ.

7