Глава 4 Расчет параметров короткого замыкания

4.1. Общие положения

Расчет параметров цепи короткого замыкания необходим для дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по режиму короткого замыкания термическую и электродинамическую стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты.

Последствиями термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания могут быть:

- механическое разрушение сборных шин, частей аппаратуры, токоведущих частей генераторов и трансформаторов;

- перегрев и расплавление проводов;

- оплавление контактов коммутационных аппаратов;

- поломка изоляторов в местах крепления жестких токоведущих частей.

Для предотвращения возникновения коротких замыканий и обеспечения надежности электроснабжения следует делать правильный выбор:

- схемы электрических соединений электроустановки;

- оборудования, стойкого против термических и динамических действий токов короткого замыкания;

- средств ограничения токов короткого замыкания;

- надежной релейной защиты;

- заземляющих устройств.

Для осуществления указанных мероприятий необходимо уметь определять электрические параметры короткозамкнутой цепи.

Расчет параметров цепи короткого замыкания с учетом реальных характеристик и режимов работы всех элементов энергосистемы, представленных на схеме внешнего электроснабжения заданного региона электрообеспечения, состоящего из источников электропитания, подстанций и связывающих их ЛЭП, достаточно сложен. Однако для решения задач по надежному электроснабжению, о которых говорилось выше, допускается введение в расчеты ряда допущений, которые значительно упрощают расчеты и не вносят существенных погрешностей в них.

Основными допущениями являются следующие.

1. Считается, что фазы ЭДС генераторов не изменяются в течение всего периода короткого замыкания.

2. Не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные со­противления всех элементов цепи короткого замыкания.

3. Не учитываются намагничивающие токи силовых трансформаторов подстанций.

4. Не учитываются емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю.

5. Считается, что трехфазная система является симметричной.

6. Влияние нагрузки на ток короткого замыкания учитывается приближенно.

7. При вычислении параметров цепи короткого замыкания учитывают только индуктивное сопротивление цепи, а активными сопротивлениями пренебрегают ввиду их малой величины. Активное сопротивление учитывается только в тех схемах, где отношение индуктивного сопротивления к активному менее трех (в установках напряжением свыше 1000В).

8. Не учитываются сопротивления шин распределительных устройств подстанций, электрических аппаратов (выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока и напряжения), кабельных и воздушных перемычек небольшой длины из-за их малых значений.

9. При вычислении токов короткого замыкания все расчеты относят к одной фазе, которая может оказаться в наиболее тяжелых условиях при трехфазном коротком замыкании. Все расчеты относятся ко всем трем фазам, так как каждая может оказаться в самых тяжелых условиях при коротком замыкании.

Все эти основные допущения существенно сокращают вычислительные работы и приводят к некоторому увеличению тока короткого замыкания против реальных значений, однако получающаяся при принимаемых допущениях погрешность не превышает допустимых значений.

Расчетным видом короткого замыкания по электродинамическому и термическому действию во всех точках системы является трехфазное короткое замыкание.

В настоящее время наиболее перспективным методом расчета пара­метров цепи короткого замыкания является метод относительных единиц при базисных условиях, дающий результаты, наиболее приближенные к реальности.

По этому методу расчет параметров при трехфазном коротком замыкании выполняется в следующей последовательности:

1. На основании заданной схемы внешнего электроснабжения составляется расчетная схема.

2. Определяются базисные условия (параметры) для всех рас­четных точек короткого замыкания.

3. На основании расчетной схемы составляется схема замещения.

4. Производится расчет относительных сопротивлений схемы замещения.

5. Преобразование схемы замещения и приведение ее к наиболее простому виду с одновременным расчетом относительных со­противлений для каждой вновь составленной схемы.

6. После определения результирующих относительных сопро­тивлений до всех точек короткого замыкания производится расчет параметров цепи короткого замыкания.

В рассмотренной последовательности производится расчет параметров цепи короткого замыкания в максимальном и ми­нимальном режимах.