6. Необходимость расчетов токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ необходим:

1. для выбора аппаратов, которые могли бы без повреждения для себя пропускать токи КЗ (по условиям термической и динамической стойкости);

2. для выбора рациональной схемы электрических соединений станций и подстанций;

3. для выбора разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН), Для определения числа заземляющих нейтралей и их размещения в ЭЭС;

4. для выбора средств ограничения токов КЗ и поддержания определенного уровня напряжения в энергосистеме;

5. для выбора и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

6. для анализа аварий в электрических установках;

7. для оценки устойчивой работы ЭЭС;

8. для проектирования заземляющих устройств.

7. Допущения при расчетах токов кз

Существуют уточненные и приближенные способы расчета. При уточненном расчете погрешность токов КЗ находится в пределах от 2 до 5 %. В приближенном расчете, допускаемая погрешность находится в пределах 10-15%.

Практические методы расчета токов КЗ основаны на ряде допущений и упрощений, к которым следует отнести:

1) отсутствие насыщения магнитных систем всех элементов цепи КЗ. При этом все схемы оказываются линейными, расчет которых становится значительно проще. Вследствие этого могут быть использованы любые формы принципа наложения;

2) пренебрежение токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов. При этом возможен переход от Т-образной схемы замещения трансформатора к схеме замещения с одним сопротивлением:

3) отсутствие несимметрии 3-ех фазной системы. Несимметрия возникает только в точке КЗ;

4) пренебрежение емкостными проводимостями ЛЭП при напряжении до 220 кВ включительно. При рассмотрении простых замыканий на землю это допущение непригодно;

5)приближенный учет нагрузок;

6)пренебрежение активным сопротивлениемэлементов схемы (сети выше 1 кВ);

7) отсутствие качания генераторов или другими словами не учет сдвига по фазе ЭДС источников энергии, входящих в расчетную схему;

8. Система относительных единиц

Представление любых физических величин не в именованых единицах, а в относительных, безразмерных единицах позволяет существенно упростить некоторые теоретические выкладки и придать им более общий характер. Также и в практических расчетах, такое представление величин придает результатам большую наглядность и позволяет быстрее ориентироваться в порядке определяемых величин.

Под относительным значением какой-либо величины следует понимать ее отношение к другой одноименной величине выбранной за единицу измерения. Следовательно, чтобы выразить отдельные величины в относительных единицах нужно установить базисные единицы или условия. Если за базисный ток и напряжение принять некоторые произвольные величины, то

(8.2)

Из четырех базисных величин две могут быть выбраны произвольно, а две других получены через формулы (8.1) и (8.2).

Таким образом, при выборе базисных условий относительные значения E, U, I, S, Z будут определяться:

(8.6)

(8.7)

Символ * - означает, что величины выражены в относительных единицах, а индекс (б) – величина приведена к базисным единицам.

Используя выражение (8.2) можно Z*(б) представить

(8.8)

или, если умножить числитель и знаменатель на, то

(8.9)

где Z – заданное сопротивление в Омах на фазу;

– базисный ток, кА;

– базисное напряжение, кВ (линейное);

– базисная мощность, МВА.

Поскольку выбор базисных условий произволен, то одна и та же величина может иметь разные численные значения при выражении ее в относительных единицах. Обычно относительные сопротивления элементов задаются при номинальных условиях, т.е. при Iном, Uном, Sном. Их величины определяются по выражениям (8.8), (8.9), где базисные единицы должны быть заменены соответствующими номинальными:

, (8.8а)

. (8.9а)

Для выполнения расчета в относительных единицах нужно все ЭДС и сопротивления элементов схемы выразить в относительных единицах (о.е.) при выбранных базисных условиях. Если они заданы в именованных единицах, то для перевода их в относительные единицы служат выражения (8.3), (8.8) или (8.9). Когда же они заданы в относительных единицах при номинальных условиях, то их пересчет к базисным условиям производится по следующим соотношениям:

, (8.10)

(8.11), умножим числитель и знаменатель на

тогда

. (8.12)

За базисную мощность целесообразно принимать простое круглое число кратное 10-ти (100, 1000 мВА и т.д.). Иногда задают часто повторяющуюся величину Sном в схеме или кратную ей.

За U_б рекомендуется принимать U_н или близкое к нему среднее номинальное напряжение – U_ср.ном, взятое по шкале средних напряжений:

3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 230; 340; 515; 765 кВ

При U_б = U_ср._ном – пересчет относительных ЭДС отпадает.

=

Исключения составляют реакторы. В тех случаях, когда реакторы использованы на напряжение ниже их номинальных напряжений (например, реактор на 10 кВ подключают к установке 6 кВ), пересчет их относительных сопротивлений по напряжениям обязателен.