4. Расчёт токов короткого замыкания

4.1. Постановка задачи (цель и объём расчёта, вид кз)

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.

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 КЗи при необходимости – периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени.

4.2. Составление расчётной схемы сети

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 КЗ так, чтобы аппараты и токоведущие части схемы находились в наиболее тяжелых условиях работы.

Рис. 22. Расчётная схема ТЭЦ для определения токов короткого замыкания

4.3. Составление схемы замещения

При составлении схемы замещения примем следующие допущения:

• При расчёте токов КЗ в точках K-1 –K-4 не будем учитывать влияние двигателей собственных нужд, так как мощность этих источников невелика и они удалены от точек КЗ, поскольку приложены за значительными сопротивлениями;

• Нагрузка на ГРУ приложена за реакторами и за кабельными линиями, имеющими помимо большого индуктивного значительное активное сопротивление. Нагрузка, питающаяся от ОРУ 110 кВ, находится за протяжёнными линиями, также имеющими довольно большое сопротивление. Сама же нагрузка подключается в лучшем случае на напряжение 6-10 кВ (наиболее крупные двигатели), поэтому на участке от ОРУ 110 кВ до нагрузки имеется ещё и несколько трансформаций. По этим причинам столь удалённые нагрузки в схему замещения вводить не будем.

Составляем схему замещения, состоящую из ЭДС и сопротивлений. Поскольку напряжение электроустановки больше 1000 В и в ней нет кабельных линий, то в схему замещения согласно [2] войдут только индуктивные сопротивления.

Рис. 23. Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

Расчёт будем проводить в относительных единицах. Зададимся базисными условиями для расчёта токов КЗ. Примем базисную мощность равной , а базисные напряжения ступеней будем брать равными средненоминальному напряжению ступений. Определим базисные напряжения и токи всех ступеней:

,;

,;

,;

Теперь рассчитываем значения параметров схемы замещения.