8. Расчет токов короткого замыкания.

Для выбора электрооборудования, аппаратов, шин, кабелей, токоограничивающих реакторов и т. д., а также для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики необходимо знать токи короткого замыкания. Коротким замыканием (КЗ) называют всякое непредусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод).

КЗ возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Проводники и контакты должны быть термически стойкими, то есть без повреждений переносить в течение заданного времени нагрев токами КЗ. Протекание токов КЗ сопровождается также значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Токоведущие части, аппараты и электрические машины должны быть сконструированы так, чтобы выдержать без повреждений усилия, возникающие при протекании токов КЗ, то есть обладать электродинамической стойкостью. Для обеспечения надежной работы и предотвращения повреждения оборудования при КЗ необходимо быстро отключать поврежденный участок.

В соответствии с [18] в качестве расчетного вида короткого замыкания следует принимать:

• для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями – трехфазное КЗ;

• для определения термической стойкости аппаратов и проводников – трехфазное КЗ;

• для выбора аппаратов по коммутационной способности – по большему из значений токов, получаемых для случаев трехфазного и однофазного КЗ на землю в сетях выше 35 кВ.

Стоит отметить, что в реальности ток двухфазного короткого замыкания на землю или ток однофазного короткого замыкания могут оказаться больше тока трехфазного короткого замыкания. Для проверки на коммутационную способность выбирают значение тока однофазного, двухфазного на землю или трехфазного короткого замыкания (в зависимости от того, какой ток больше). Для уменьшения токов однофазного короткого замыкания используется ряд мероприятий, таких как разземление нейтралей трансформаторов или установка дополнительных сопротивлений в нейтрали (то есть увеличение результирующего сопротивления схемы замещения нулевой последовательности). В данном курсовом проекте принимается, что данных мероприятий достаточно для того, чтобы ток однофазного короткого замыкания оказался меньше, тока трехфазного короткого замыкания. Ток двухфазного короткого замыкания не определяется по указанию преподавателя.

Поэтому достаточно определить ток трехфазного короткого замыкания в месте повреждения, а в некоторых случаях – распределение токов в ветвях схемы, непосредственно примыкающих к этому месту. При расчете определяют периодическую составляющую тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе.

Расчет токов при трехфазном КЗ выполняют в следующем порядке:

• для рассматриваемой установки составляют расчетную схему;

• по расчетной схеме составляют электрическую схему замещения;

• путем постепенного преобразования приводят схему замещения к простому виду – так, чтобы каждый источник питания или группа источников с результирующей ЭДС были связаны с точкой КЗ одним сопротивлением ;

• определяют начальное значение периодической составляющей тока КЗ , затем ударный ток КЗ и при необходимости – периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени .

Составление расчётной схемы.

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов. На расчетной схеме намечают точки к.з. так, чтобы аппараты схемы попадали в наиболее тяжелые условия работы.

Рисунок 16. Структурная схема КЭС.