Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания от электрических машин

При расчете начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ в исходную расчетную схему должны быть введены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если между электродвигателями и точкой КЗ отсутствуют токоограничивающие реакторы или силовые трансформаторы. В автономных электрических системах следует учитывать и электродвигатели меньшей мощности, если сумма их номинальных токов составляет не менее 1 % от тока в месте КЗ, определенного без учета этих электродвигателей.

Для расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ аналитическим методом по принятой исходной расчетной схеме предварительно следует составить эквивалентную схему замещения, в которой синхронные и асинхронные машины должны быть представлены предварительно приведенными к базисной ступени напряжения или выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Исходные значения сверхпереходных ЭДС следует принимать численно равными их значениям в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей сверхпереходную ЭДС в предшествующем режиме следует определять по формуле

а для синхронных компенсаторов по формуле

Здесь все величины предшествующего КЗ режима имеют индекс «0», а начального момента КЗ – «0». В формулах (6.3), (6.4) знак «+» относятся к синхронным машинам, которые к моменту КЗ работали в режиме перевозбуждения, а знак «-» - к работавшим с недовозбуждением.

Сверхпереходную ЭДС асинхронных электродвигателей (АД) в момент, предшествующий КЗ, следует определять по формуле

где: - сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного электродвигателя.

Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания в произвольной схеме

Модуль начального значения апериодической составляющей тока КЗ следует определять как разность мгновенных значений периодической составляющей тока в начальный момент КЗ и тока в момент, предшествующий КЗ. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае следует принимать равным амплитуде периодической составляющей тока начальный момент КЗ, т.е. .

Это выражение справедливо при следующих условиях:

• активная составляющая результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно расчетной точки КЗ значительно меньше индуктивной составляющей;

• к моменту КЗ ветвь расчетной схемы, в которой находится расчетная точка КЗ, не нагружена;

• напряжение расчетной (особой) фазы сети к моменту возникновения КЗ проходит через нуль

Если указанные условия не выполняются, то начальное значение апериодической составляющей тока КЗ меньше амплитуды периодической составляющей тока КЗ (случай, когда к момент» КЗ нагрузка имеет емкостной характер, исключается).

Для определения апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени предварительно должна быть составлена такая исходная схема замещения, чтобы в ней все элементы исходной расчетной схемы учитывались как индуктивными, так и активными сопротивлениями. При этом синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели должны быть учтены индуктивным сопротивлением обратной последовательности и сопротивлением обмотки статора постоянному току при нормированной рабочей температуре этой обмотки.

Если исходная расчетная схема (и соответственно схема замещения) является многоконтурной, то апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени представляет собой сумму токов, являющихся экспоненциальными функциями времени и затухающих с различными постоянными времени. Число экспоненциальных слагающих апериодической составляющей в цепи с активно-индуктивными ветвями равно числу независимых контуров. Поэтому точное значение апериодической составляющей может быть определено только путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений, составленных с учетом как индуктивных, так и активных сопротивлений всех элементов исходной расчетной схемы. Однако обычно используют приближенную методику расчета апериодической составляющей, причем такая методика зависит от конфигурации исходной расчетной схемы и положения расчетной точки КЗ. Если исходная расчетная схема является многоконтурной, но все источники энергии связаны с расчетной точкой КЗ общим сопротивлением (или схема содержит только один источник энергии), то при приближенных расчетах апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени допускается считать, что эта составляющая затухает во времени по экспоненциальному закону с некоторой эквивалентной постоянной времени.