27 Вопрос

Выбор расчетных токов КЗ. Расчетная схема и схема заземления.

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, а также выбора уставок срабатывания защит и проверки их на чувствительность срабатывания. С целью упрощения расчетов токов КЗ для решения большинства практических задач вводят допущения, которые не дают существенных погрешностей [15]:

трехфазная сеть принимается симметричной; не учитываются токи нагрузки;

не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушной и кабельной сетях;

не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

не учитываются токи намагничивания трансформаторов.

При определении токов КЗ используют, как правило, один из двух методов:

метод именованных единиц – в этом случае параметры схемы выражают в именованных единицах (омах, амперах, вольтах и т. д.);

метод относительных единиц – в этом случае параметры схемы выражают в долях или процентах от величины, принятой в качестве основной (базисной).

Метод именованных единиц применяют при расчетах токов КЗ сравнительно простых электрических схем с небольшим числом ступеней трансформации.

Метод относительных единиц используют при расчете токов КЗ в сложных электрических сетях с несколькими ступенями трансформации, присоединенных к районным энергосистемам.

Если расчет выполняют в именованных единицах, то для определения токов КЗ необходимо привести все электрические величины к напряжению ступени, на которой имеет место КЗ.

При расчете в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВА.

В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой произошло КЗ (Uср = 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230 кВ). Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям в соответствии стабл. 5.1.

Таблица 5.1

Средние удельные значения индуктивных сопротивлений воздушных и кабельных линий электропередачи

Линия электропередачи	xуд, Ом/км
Одноцепная воздушная линия, кВ:
6−220	0,4
220−330 (при расщеплении на два провода в фазе)	0,325
400−500 (при расщеплении на три провода в фазе)	0,307
750 (при расщеплении на четыре провода в фазе)	0,28
Трехжильный кабель, кВ:
6−10	0,08
35	0,12
Одножильный маслонаполненный кабель 110−220 кВ	0,16

Расчет токов КЗ начинают с составления расчетной схемы электроустановки. По расчетной схеме составляется электрическая схема замещения. На рис. 5.1 приведен пример расчетной схемы, а нарис. 5.2 – соответствующая ему схема замещения.

При составлении схемы замещения для электроустановок выше 1000 В учитывают индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий. Средние удельные значения индуктивных сопротивлений воздушных и кабельных линий электропередачи приведены в табл. 5.2. Активные сопротивления учитывают только для воздушных линий с проводами небольшого сечения и со стальными проводами, а также для протяженных кабельных линий с небольшим сечением.

Активное сопротивление трансформаторов учитывают в случае, когда среднее номинальное напряжение ступени, где находится точка короткого замыкания, Uср ≤500 В и мощность трансформатораSном.т <1000 кВА или

питающая и отходящая линии выполнены из стальных проводов [19].

После составления схемы замещения необходимо определить ее параметры. Формулы для определения параметров схемы замещения приведены в табл. 5.2.

Далее схему замещения путем постепенного преобразования приводят к простейшему виду так, чтобы источник питания был связан с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением. Преобразования схемы замещения производятся для каждой точки КЗ отдельно.

Зная результирующее сопротивление до точки КЗ, по закону Ома определяют токи КЗ [8].

При расчете в именованных единицах

	Iкб=		U б				,		(5.1)
					Zрез
			3

где Iкб − ток КЗ, приведенный к базисной ступени напряжения;Uб – напря-

жение базисной ступени напряжения; Zрез – полное сопротивление (если учитываются индуктивные и активные сопротивления) от источника питания до точки КЗ.

Рис. 5.1. Расчетная схема Рис. 5.2. Схема замещения

5. РАСЧ Если напряжение ступени КЗ отличается от напряжения, принятого при расчете за базисное напряжение, полученный ток КЗ необходимо привести к реальному напряжению ступени КЗ по выражению

Iк= Iкб	Uб	,	(5.2)
	Uсрн

где Uсрн – напряжение ступени КЗ.

При расчете в относительных единицах:

	Iк= Iб/ Z рез;								(5.3)
	Iб=		Sб				.		(5.4)
					Uб
			3

где Iб – базисный ток той ступени, на которой определяют ток КЗ;Zрез – полное приведенное сопротивление от источника питания до точки КЗ;Sб – базисная мощность.

При расчете токов КЗ в большинстве случаев требуется знать следующие значения:

Iпо( I ′′) – начальное действующее значение периодической состав-

ляющей тока КЗ (сверхпереходной ток); iу – ударный ток КЗ;

Iу – действующее значение полного тока КЗ за первый период;I∞ – ток установившегося режима;

Iпt – периодическая составляющая тока КЗ в момент времениt = τ.

ЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ