7. Практические методы расчёта токов короткого замыкания
7.1. Расчёт начального тока при трёхфазном кз
Одной из важнейших характеристик тока КЗ является его начальное значение, которое определяется, используя эквивалентную ЭДС системы, равную напряжению предшествующего нагрузочного режима в рассматриваемой точке; напряжение принимается равным среднему номинальному или расчётному значению. Нагрузки в схему не вводятся. Начальный сверхпереходный ток КЗ (в именованных и относительных единицах):
;
.
В расчётах систему
можно представить как источник бесконечной
мощности. Если известно значение тока
КЗ
или мощности КЗ
в некоторой точке системы, то реактивность
системы относительно этой точки
; 
.
Минимально возможную
реактивность системы можно определить
из условия предельного использования
номинального отключающего тока
выключателя
,
установленного в данном узле системы.
В этом случае
.
7.2. Расчёт тока при несимметричном кз
Вычисление токов
в момент времени
при несимметричных КЗ производится в
следующей последовательности:
составляются схемы замещения: при междуфазных замыканиях прямой и обратной последовательностей; при замыканиях на землю – прямой, обратной и нулевой последовательностей;
схемы замещения сворачиваются и находятся эквивалентные сопротивления прямой
,
обратной
и нулевой
последовательностей;из схемы замещения прямой последовательности ещё находится эквивалентная ЭДС
;определяется
и ток прямой последовательности
;
вычисляется ток КЗ
.
Определение апериодической составляющей тока КЗ производится по аналогии с трёхфазным КЗ, но в зависимости от вида несимметрии дополнительные активные и реактивные сопротивления определяются по формулам:
, 
.
7.3. Расчёт периодической составляющей тока короткого замыкания с помощью типовых кривых
Наиболее важным и характерным является начальное значение периодической слагающей тока КЗ. Однако, в ряде случаев требуется вычислять изменение периодической слагающей тока КЗ во времени: для проверки термической устойчивости аппаратов, анализа поведения релейной защиты и т.п.
Для расчёта
периодической слагающей тока КЗ в разные
моменты времени переходного режима
используется инженерный метод типовых
кривых (рис. 7.1., а, в). Параметры
турбо- и гидрогенераторов различны,
поэтому характер изменения тока во
времени различен даже при одинаковой
удалённости КЗ. Типовые кривые получены
путём решения дифференциальных уравнений
синхронной машины и представляют собой
средние кривые изменения тока во времени
в относительных единицах (для турбо- и
гидрогенераторов). Максимальная
погрешность усреднения не превышает
10%, что является приемлемым для практических
расчётов. Использование типовых кривых
рекомендуется для турбогенераторов
мощностью 12,5
800 МВт, гидрогенераторов до 500 МВт и
крупных синхронных компенсаторов.
Типовые кривые
представляют собой относительные
значения токов (отнесены к сверхпереходным
токам генератора) для различных моментов
времени
.
Для учёта удалённости КЗ введено
отношение начального тока КЗ генератора
к его номинальному току
,
т.е.
,
характеризующие кратность тока КЗ к
номинальному току.
Таким образом,
типовые кривые представляют собой
семейство кривых
при различных значениях
,
которые характеризуют изменение во
времени относительного тока.
Во многих случаях систему нельзя представить одним генератором, так как многие электрические станции имеют различную удалённость от места КЗ и, следовательно, различную скорость затухания периодической слагающей. В этом случае схему замещения представляют в виде двух источников: эквивалентного генератора станции и системы бесконечной мощности, у которой постоянная периодическая слагающая тока КЗ (рис.7.2).
Для учёта влияния
системы Ульянов С.А. предложил ввести
ещё одну зависимость
(рис. 7.1, б, г), удобную для
непосредственного определения тока в
месте КЗ. Кривые на рис. 7,1, а, б
построены для диапазона времен 0-0,5 с;
кривые на рис.7.1, в, г – для
диапазонов времен 0,5-3 с.
а) б)
в) г)
Рис.7.1. Типовые кривые синхронной машины
Рис.7.2. Схема замещения системы в виде двух источников: эквивалентного