3. Расчет параметров схемы замещения

3.1. Общие сведения о схеме замещения прямой последовательности

Важным обстоятельством в расчете переходного процесса является учет синхронных генераторов, а так же синхронных и асинхронных двигателей. В начальный момент короткого замыкания напряжение на шинах указанных элементов скачкообразно снижается и тем значительнее, чем ближе точка короткого замыкания к их шинам. В этих условиях использовать напряжение синхронных и асинхронных машин для расчета токов в начальный момент КЗ в системе электроснабжения не возможно. Как известно, сверхпереходная ЭДС генераторов и двигателей в начальный момент внезапного нарушения режима остается неизменной и равной своему значению в предшествующем режиме . Этой ЭДС в схеме замещения соответствует сверхпереходная реактивность ( ). Неизменность при определяет ее практическую ценность и позволяет рассчитывать начальное значение периодической слагаемой тока переходного режима (в дальнейшем, при , изменяется до значения, соответствующего новому установившемуся режиму машины). Термины «сверхпереходная ЭДС», «сверхпереходная реактивность» следует относить к тому, что вместе с позволяют оценить переход от нормального режима к режиму короткого замыкания. Следует особо подчеркнуть, что начальное значение определяется по параметрам напряжения и тока ( и ), с которыми машина работала до нарушения режима. В этом смысле называют «расчетной», поскольку её нельзя измерить.

Синхронные и асинхронные двигатели, расположенные в непосредственной близости к точке короткого замыкания, переходят в генераторный режим и являются дополнительными источниками подпитки места короткого замыкания, что требует своего учета. Тем не менее, следует отметить, что это влияние, как правило, носит локальный характер и существенно зависит от следующих факторов: типа двигателя, его мощности, электрической удаленности до места короткого замыкания и стадии переходного процесса.

Наличие относительно мощной двигательной нагрузки характерно для сетей и электроустановок 6 – 10 кВ и относительно маломощных – для распределительных сетей 0.4 кВ.

Ток, генерируемый двигателями, учитывается при проверке аппаратов, шинопроводов и проводников распределительных устройств (РУ) 6, 10 кВ и электроустановок до 1000 В, а также при выборе и расчете устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики электрооборудования. Математические выражения для расчета сверхпереходных параметров синхронных двигателей ( , ) приведены в табл.3.4 и для асинхронных ( , ) – в табл.3.5.

В качестве внешнего источника питания системы электроснабжения энергорайона (предприятия) является электроэнергетическая система. При расчете режимов КЗ энергосистему представляют в виде эквивалентного источника с реактивностью ( ), за которой приложена неизменная ЭДС ( ). Информацию по указанным параметрам внешнего источника питания может предоставить энергоснабжающая организация по официальному запросу. Возможен и косвенный способ их расчета. При известной величине начального сверхпереходного тока или мощности при трехфазном КЗ в узле присоединения энергосистемы к рассматриваемому энергорайону можно определить реактивность (табл.3.1). За этой реактивностью считают подключенным источник бесконечной мощности с ЭДС . При отсутствии точной информации можно принять , где – среднее номинальное напряжение ступени в узле присоединения энергосистемы к СЭС энергорайона. В курсовой работе для питающей энергосистемы заданы её ЭДС и мощность трехфазного КЗ.

Для заданной схемы электроснабжения составляется схема замещения прямой последовательности, в которую: электроэнергетическая система (ЭЭС) вводится ЭДС ( ) и эквивалентным реактивным сопротивлением ( ), синхронные и асинхронные двигатели, подлежащие учету, вводят в схему замещения своими сверхпереходными сопротивлениями и ЭДС . Воздушные и кабельные линии, трансформаторы, реакторы учитываются активно – индуктивными сопротивлениями. Учет асинхронных двигателей в сети 6 (10) кВ целесообразен при их активной мощности 600 кВт и более и непосредственной электрической связью с узлом КЗ или через кабельную линию. Особенности учета переходных сопротивлений в электроустановках до 1000 В изложен в разделах 4, 5.

При расчете сверхпереходных ЭДС синхронных и асинхронных двигателей считают, что до возникновения КЗ они работали в режиме номинальной загрузки. Специфика учета двигательной нагрузки в зависимости от вида, места короткого замыкания и назначения расчетов обсуждаются в разделах 4 и 5.

Расчетные выражения для определения параметров электрической схемы замещения в системе именованных и относительных единиц приведены в табл. 3.1 – 3.6. Рекомендуется расчеты в сетях 110, 6 (10) кВ осуществлять в системе относительных единиц, а в электроустановках до 1000В – в системе именованных единиц (при этом границей системы исчисления принимаются шины 6 (10) кВ трансформаторов 6 (10) /0,4 (0,6) кВ).