Добавил:
......................................................................................................... Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Переходные процессы в электроэнергетических системах Абрамова Е.Я.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
13.03.2018
Размер:
11.25 Mб
Скачать

Коэффициенты трансформации трансформаторов при выполнения приведения необходимо определять как отношение напряжения обмотки, расположенной со стороны выбранной основной ступени к напряжению другой или других обмоток.

В расчётах, использующих приближённое приведение и выполняемых в относительных единицах, необходимо задаться базисной мощностью Sб, МВА, а базисное напряжение выбрать равным среднему номинальному напряжению основной ступени. Тогда ЭДС и сопротивления

элементов схемы можно определить по формулам:

Е*б = Е*ном ,

 

 

X *б

= X

 

Sб

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

2

 

 

 

 

U ср

 

 

X *б

= X *ном

 

Iб

,

Iном

 

X *б

= X

*ном

Sб

 

,

Sном

 

(10)

(11)

(12)

(13)

где Uср – среднее номинальное напряжение той ступени, где включён приводимый элемент, кВ.

Выражение (11) следует применять для линий, выражение (12) – для реакторов, выражение (13) – для трансформаторов, генераторов, компенсаторов, двигателей и обобщённых нагрузок.

2 Методы расчёта токов короткого замыкания

В зависимости от поставленной цели для определения токов КЗ применяются различные методы [1,2], из которых в курсовой работе рекомендуется использовать два:

-метод эквивалентных ЭДС (МЭЭ);

-метод расчётных кривых (МРК).

9

Воснове МЭЭ лежит расчёт с помощью аналитических выражений,

вто время как в МРК ток КЗ находится с помощью специально построенных зависимостей, называемых расчётными кривыми.

2.1Расчёт трёхфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС

Дополнительно необходимо проработать разделы 6-6 /1/ и 4.7 /2/.По сравнению с МРК метод эквивалентных ЭДС имеет большую точность, но и более ограниченное применение, поскольку позволяет определить ток КЗ преимущественно (при ручном расчёте) в начальный момент времени (t=0) и в момент времени t=∞, т.е. когда переходный процесс закончился. Объясняется это сложностью определения параметров генераторов для моментов времени, отличных от указанных.

2.1.1Определение начального сверхпереходного тока

При расчёте начального сверхпереходного тока или, другими словами, начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания, должны быть учтены все генераторы, эквивалентированная часть электроэнергетической системы, удалённой от места КЗ, т.е. питающая система, синхронные и асинхронные двигатели мощностью 100 кВт и более (не отделённые от точки КЗ реакторами или трансформаторами), а также обобщённые нагрузки. Все эти элементы вводятся в схему замещения, называемую схемой замещения сверхпереходного режима КЗ, своими сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС, значения которых для приближённых расчётов могут быть приняты в соответствии с таблицей А1 .

При выполнении расчёта прежде всего необходимо выяснить характер двигательной нагрузки, т.е. её поведение при КЗ. Известно, что если напряжение на выводах двигателя уменьшится до некоторой величины, называемой остаточным напряжением (Uост.), и оно окажется меньше сверхпереходной ЭДС двигателя, то последний начнёт кратковременно генерировать ток, посылая его к месту КЗ наряду с генераторами станций. В противном случае двигатель будет потреблять ток КЗ.

Таким образом генерирующие нагрузки, подпитывая точку КЗ, увеличивают ток короткого замыкания в ней, а негенерирующие, потребляя ток КЗ, напротив, уменьшают его.

Очевидно, что вероятность генерирующего характера нагрузок будет

тем больше, чем ближе они к точке КЗ, т.к. при приближении к ней Uост. в местах подключения нагрузок уменьшается.

10

Характер нагрузок определяется расчётом, состоящим из следующих

этапов:

-составляется схема замещения сверхпереходного режима КЗ без учёта нагрузок;

-схема замещения преобразуется до простейшего вида;

-определяется ток КЗ;

-найденный ток распределяется по ветвям схемы пропорционально их сопротивлениям и определяются остаточные напряжения в местах подключения нагрузок;

-сравниваются значения остаточного напряжения со сверхпереходной ЭДС нагрузок и делается вывод о характере нагрузок.

Обозначим сверхпереходную ЭДС двигательной нагрузки в целом

через Е''. Тогда очевидно, при условии Uост.Е''нагрузка будет генерирующей, а если Uост. Е''– негенерирующей.

После определения характера нагрузок они вновь включаются в

схему замещения. При этом генерирующие нагрузки учитываются своей сверхпереходной ЭДС Е''/Таблица А1/, а негенерирующие ЭДС Е=0. При преобразовании схемы замещения негенерирующие нагрузки объединяются с генераторными ветвями в одну эквивалентную ветвь, в то время как нагрузки генерирующие выделяются в самостоятельную ветвь для учёта тока

подпитки от них.

Таким образом, в зависимости от характера нагрузок итоговая схема

замещения принимает вид, показанный на рисунке 1.

 

 

 

 

Ε ″экв

 

 

 

 

 

Ε″ G

Ε″ н

 

 

 

 

 

 

 

 

Хэкв

ХG

Хн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iо

а)

IG

б)

Iн

 

а)

без генерирующих нагрузок;

 

 

 

в)

с генерирующими нагрузками

 

Рисунок 1 – Вид итоговой схемы замещения

 

Искомая величина начального сверхпереходного тока КЗ, I''о, кА,

определяется

в зависимости от вида итоговой схемы замещения

11

по следующим формулам:

1) при отсутствии генерирующих нагрузок

Io′′ =

E*′′экв

 

 

Iб ,

(14)

X *′′экв

где Е''*экв – эквивалентная ЭДС;

 

X''*экв – эквивалентное (результирующее) сопротивление;

 

Iб базисный ток, кА.

 

2) при наличии генерирующих нагрузок

 

Io′′ = IG′′ + Iн′′,

(15)

где I''G – начальный сверхпереходный ток КЗ, обусловленный генераторами станций и питающей систеиы с учётом влияния негенерирующих нагрузок, кА.

I''н – ток подпитки от генерирующих нагрузок, кА.

Очевидно, что указанные токи, в свою очередь могут быть найдены:

IG′′ =

E*′′G

Iб ,

(16)

X*′′G

где Е''*G – эквивалентная ЭДС ветвей схемы без учёта генерирующих нагрузок;

X''*G – эквивалентное сопротивление тех же ветвей.

Iн′′ =

Е*′′н

Iб ,

(17)

X *′′н

где Е''– ЭДС генерирующих нагрузок;

X''– эквивалентное сопротивление ветвей с генерирующими

нагрузками.

Выполняя расчёт сверхпереходного режима КЗ необходимо, кроме начального сверхпереходного тока, определить ещё и ударный ток.

Для схемы, показанной на рисунке 1а, ударный ток iу, кА, находится по формуле:

12

iy

= K y 2Io ,

(18)

гдеКy

ударный коэффициент

(может быть принят для

высоковольтных сетей равным 1,8).

При наличии генерирующих нагрузок необходимо учитывать их влияние на ударный ток в месте КЗ, помня о том, что периодическая и апериодическая составляющая тока КЗ от нагрузки затухают очень быстро с практически одинаковой постоянной времени и ударный коэффициент для обобщённой нагрузки К= 1,0.Таким образом, ударный ток для схемы, соответствующей рисунку 1б, должен определяться по формуле:

iy = K y 2IG′′ + 2I H′′

(19)

Обобщая всё сказанное, алгоритм расчёта сверхпереходного режима КЗ при заданной расчётной схеме может быть представлен в виде, показанном на рисунке 2.

Составление схемы замещения

Определение ЭДС и сопротивлений элементов схемы замещения

Определение характера нагрузок

Преобразование схемы замещения с учётом характера нагрузок

Схема на рисунке 1а

Определение тока I''0 по формуле

Определение тока iy по формуле

(16)

Схема на рисунке 1б

Определение тока I''0 по формуле

Определение тока iy по формуле

(17)

Рисунок 2 – Блок – схема алгоритма расчёта сверхпереходного режима КЗ методом эквивалентных ЭДС

13

2.2 Расчёт несимметричных коротких замыканий методом расчётных кривых

Дополнительно необходимо проработать разделы 10-4, 10-5, 13-2, 13-3, 13-4 /1/ и 5.3 /2/.

Рассматриваемые несимметричные режимы ограничены условием, что несимметрия возникает только в одном каком-либо месте системы, в то время как вся остальная часть остается строго симметричной.

Анализ несимметричных режимов производится на основе метода симметричных составляющих, согласно которому при возникновении несимметрии рассматриваются отдельно схемы замещения прямой , обратной и нулевой последовательностей данной системы, вычисляются токи и напряжения в них и на их основе определяются фазные величины, например:

В соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определен как ток при трехфазном коротком замыкании в точке, удалённой от действительной точки КЗ на

дополнительное сопротивление , определяемое видом КЗ:

 

 

,

 

(20)

где

результирующая ЭДС схемы прямой последовательности;

 

результирующее

сопротивление

схемы

прямой

последовательности относительно точки КЗ.

При этом токи обратной и нулевой последовательностей, а также напряжения всех последовательностей пропорциональны току прямой последовательности в месте КЗ. Эти соотношения, а также величины их для различных видов КЗ приведены в таблице 1.

Правило эквивалентности прямой последовательности позволяет применять при расчете любого вида несимметричного КЗ практические методы и приемы расчета переходного процесса при трехфазном КЗ. Для проведения расчетов необходимо составить схемы замещения прямой, обратной, нулевой последовательностей и определить результирующие сопротивления этих схем относительно точки КЗ.

14

Таблица 1

КЗ

0

0

2.2.1 Составление схемы замещения прямой последовательности

Схема прямой последовательности соответствует обычной схеме, используемой для расчета любого симметричного трехфазного режима. Генераторы и нагрузки вводятся в нее соответствующими реактивностями и ЭДС ( . Все остальные элементы входят в схему замещения

неизменными во времени сопротивлениями.

Началом схемы прямой последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей. Концом схемы прямой последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия, т.е. точку КЗ.

2.2.2 Составление схемы замещения обратной последовательности

Эта схема по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие состоит в том, что в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих элементов принимают равными нулю. Кроме того, сопротивление обратной последовательности генераторов несколько отличается от их сопротивления прямой последовательности. Если этим обстоятельством пренебречь, то схемы замещения обоих последовательностей можно считать идентичными. Начало и конец схемы обратной последовательности определяется так же, как и для схемы прямой последовательности.

15

2.2.3 Составление схемы замещения нулевой последовательности

Эта схема в значительной мере определяется соединением обмоток входящих в нее трансформаторов. Составление схем нулевой последовательности следует начинать, как правило, от точки, где возникла несимметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуты между собой накоротко и к ней приложено напряжение нулевой последовательности.

Далее следует выявить в пределах каждой электрически связанной цепи возможные пути протекания токов нулевой последовательности. Для циркуляции токов нулевой последовательности необходима по меньшей мере одна заземленная нейтраль в той же электрически связанной цепи, где приложено напряжение нулевой последовательности.

В схему замещения нулевой последовательности выйдут лишь те элементы схемы, через которые протекают токи нулевой последовательности. В частности, поскольку синхронные генераторы присоединяются к системе через трансформаторы со схемой соединения обмоток , а сами генераторы работают с изолированной или

компенсированной нейтралью, то это исключает протекание через них токов нулевой последовательности (ток циркулирует внутри замкнутого контура, каковым является обмотка, соединённая в треугольник, не выходя за его пределы). Величина сопротивления нулевой последовательности трансформаторов определяется их конструкцией и соединением обмоток. Со стороны обмотки, соединенной в Д или Υ независимо от того, как соединены другие обмотки, токи нулевой последовательности течь не могут, т.к. для них нет пути возврата через землю. В этом случае для трансформаторов = Путь для циркуляции токов нулевой

последовательности имеет место лишь в тех трансформаторах, которые со стороны места повреждения имеют обмотку, соединенную в звезду с заземленной нейтралью. В этом случае сопротивление трансформаторов должно быть учтено в схеме замещения нулевой последовательности.

Сопротивления элементов в схеме нулевой последовательности в общем случае существенно отличается от их сопротивлений в схеме прямой и обратной последовательностей.

 

Для всех двухобмоточных трансформаторов со схемой соединения

обмоток

индуктивное сопротивление нулевой последовательности

равно:

 

т.е. равно сопротивлению прямой последовательности.

В зависимости от конструкции трансформаторов в схеме учитывается реактивность намагничивания нулевой последовательности .

Для группы из трех однофазных трансформаторов, а также броневых трансформаторов ток намагничивания нулевой последовательности очень мал, т.к., в этом случае условия для магнитного

16

потока практически те же, что и при питании трансформатора от источника напряжения прямой последовательности. Поэтому можно считать

Иные условия в трехфазных трехстержневых трансформаторах, где магнитные потоки нулевой последовательности замыкаются через

изолирующую среду и кожух трансформатора. Для проведения магнитного потока по пути со столь высоким магнитным сопротивлением необходим достаточно большой ток намагничивания. Поэтому реактивность

X µ 0 у трансформаторов такого типа значительно меньше, чем X µ 1

. В

зависимости от конструкции этого типа трансформатора она находится

в

пределах X µ 0 = (0.3 - 1.0) X µ 1 . Имея в виду, что величина сопротивления

обмотки низшего напряжения Хнн все же значительно меньше X µ 0 , можно практически считать, что и для трехстержневого трансформатора с соединением обмоток У0/Д X µ 0 = ∞.

Аналогично вводится в схему замещения трехфазный трехобмоточный трансформатор, у которого имеется обмотка, соединенная в треугольник. В схеме замещения трансформатора не участвует обмотка, соединенная в звезду с незаземленной нейтралью, т.к. в ней не могут циркулировать токи нулевой последовательности.

Обмотка, соединенная в звезду с заземленной нейтралью и расположенная не со стороны точки КЗ (на рисунке 3 это обмотка среднего напряжения) вводится в схему замещения при условии, что на стороне этой обмотки обеспечен путь для тока нулевой последовательности, т.е. в ее цепи имеется по меньшей мере еще хотя бы одна заземленная нейтраль, показанная на рисунке 3 пунктиром. Обмотка, соединённая в треугольник, подлежит учёту в схеме замещения.

Рисунок 3 – Поясняющая схема и схема замещения нулевой последовательности трёхобмоточного трансформатора

В случае автотрансформатора в схеме замещения участвуют все обмотки, поскольку через автотрансформатор токи нулевой последовательности могут переходить со стороны высшего напряжения на сторону среднего напряжения и наоборот, т.к. обмотки ВН и СН имеют общую заземлённую нейтраль.

Сопротивление схемы замещения находят по тем же формулам, как и случае трехфазного к.з.

Воздушные линии имеют сопротивление значительно большее,

чем сопротивление прямой (обратной) последовательности. Это обусловлено тем, что при токе прямой (обратной) последовательности взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фаз, тогда как при токе нулевой последовательности индукция между фазами увеличивает сопротивление фаз. Для одноцепной линии сопротивление нулевой последовательности определяется как

а сопротивление прямой последовательности:

где и – индуктивность фазы и сопротивление взаимоиндукции

между фазами, определенные с учетом возврата тока нулевой последовательности чtрез землю.

Сопротивление нулевой последовательности каждой цепи двухцепной линии дополнительно увеличивается, благодаря взаимоиндукции с проводами параллельной цепи:

где - сопротивление взаимоиндукции между цепями.

При наличии у линии заземленных тросов ее индуктивное сопротивление нулевой последовательности снижается за счет реакции от наведенных токов в тросе:

где - сопротивление взаимоиндукции между провод и тросом; - сопротивление троса.

Впрактических расчетах принимают:

-для одноцепной линии с хорошо проводящими грозозащитными тросами

-для каждой цепи двухцепной линии с хорошо проводящими

тросами

x0W = 3x1W .

2.2.4 Последовательность расчёта

Расчётные кривые представляют собой графическую зависимость

I пt = f (x расч , t) , в которой:

I пt - относительное значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени t , для которого определяется этот ток;

x расч - расчётное сопротивление.

Метод расчётных кривых позволяет определять значения токов КЗ в широком временном диапазоне: от 0 до .

Расчёт выполняется в следующей последовательности:

1Выбираются базисные условия;

2Составляются схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.(для двухфазного к.з. составляются только схемы прямой и обратной последовательностей, т.к. при этом виде КЗ ток нулевой последовательности не протекает). При составлении схемы прямой последовательности надо помнить, что ЭДС источников в схему не включаются, т.к. они не используются при определении тока КЗ; нагрузки также не включаются в схему, т.к. их влияние на ток КЗ усреднённо учтено при построении расчётных кривых, за исключением подключенных непосредственно в месте короткого замыкания для учёта тока подпитки от этих нагрузок; ветви, по которым ток КЗ не протекает, не учитываются в схеме замещения; генераторы учитываются своими сверхпереходными сопротивлениями;

3Определяются значения сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей элементов схемы в относительных единицах по приближенной схеме замещения (с учетом средних номинальных напряжений ступеней);

4Выбирается способ расчёта: по общему или индивидуальному изменению токов от источников. При наличии в расчётной схеме питающей системы, а также при существенно различной удалённости генераторов станций от места КЗ рекомендуется вести расчёт, учитывая индивидуальное изменение токов от источников. Это означает, что ток КЗ от каждого выделенного источника определяется отдельно, в затем все токи суммируются в месте короткого замыкания.

5 Выполняется преобразование схем замещения в соответствии с выбранным в п.4 способом расчёта. При использовании расчёта по индивидуальному изменению каждая схема упрощается до N- лучевого вида, где число лучей N определяется количеством выделенных источников и

определяются

значения суммарных сопротивления схем прямой

,

обратной

и нулевой

последовательностей,;

 

2

6 Определяется дополнительное сопротивление

для

соответствующего вида КЗ. При этом следует помнить, что в расчёте по общему изменению дополнительное сопротивление, а также токи всех последовательностей находятся через суммарные сопротивления схем замещения различных последовательностей (таблица 1). В том же случае, если выполняется расчёт по индивидуальному изменению, эти величины находятся отдельно для каждой ветви выделенных источников через результирующие сопротивления различных последовательностей этой ветви, полученных в результате преобразования схем замещения, а не через суммарные сопротивления этих схем.

7 В расчёте по индивидуальному изменению находятся значения результирующих сопротивлений ветвей выделенных источников в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, т.е.,

например, для i - той ветви

x(nрез) = x1i + x(ni ) ,

где дополнительное

 

i

 

сопротивление находится в соответствии с видом КЗ через сопротивления

обратной

и нулевой

последовательностей ветви.

 

 

В

расчёте по

общему изменению

x(n)

= x

+ x(n) ,

где

рез

1Σ

дополнительное сопротивление находится через суммарные сопротивления схем замещения обратной и нулевой последовательностей.

8 Рассчитываются значения расчётных сопротивлений:

8.1 В расчёте по общему изменению по формуле:

x(n)

= x(n)

SнΣG

,

(21)

 

расч

рез

Sб

 

 

 

где SнΣG - суммарная номинальная мощность всех источников,

имеющихся в расчётной схеме, МВА; 8.2 В расчёте по индивидуальному изменению для каждой

выделенной ветви по формуле:

x(n)

= x(n)

SнΣGi ,

(22)

расчi

резi

Sб

 

где SнΣGi - суммарная номинальная

мощность генераторов

выделенной ветви, МВА; 9 По расчётным кривым для нужных моментов времени по

определённым в п. 8.2 расчётным сопротивлениям находятся относительные значения токов прямой последовательности в месте КЗ (расчёт по общему изменению) или от отдельных источников (расчёт по индивидуальному изменению); При ток практически не изменяется во времени и

3

поэтому его величина для всех моментов времени определяется по формуле, а не по кривым:

Периодическую составляющую тока КЗ от системы бесконечной мощности также считают незатухающей во времени и определяют (в именованных единицах) как

IkGS =

1

Iб ;

 

 

X резGS

10 Осуществляется перевод полученных в п. 9 значений из относительных единиц в именованные по выражению:

o

Iк(1n) = I (кn1) I нΣG ,

o

где I нΣG - суммарный номинальный ток генераторов, приведенный к ступени, где рассматривается короткое замыкание, кА.

Вычисляется этот ток по выражению:

o

SнΣG

 

I нΣG =

,

 

 

3 Uкз

где Uкз - напряжение ступени, где рассматривается КЗ.

11 При выполнении расчёта по индивидуальному изменению находится ток прямой последовательности в месте КЗ суммированием токов, найденных от отдельных источников;

12 Определяются токи обратной и нулевой последовательностей в месте короткого замыкания, а также напряжения всех последовательностей по выражениям, приведенным в таблице 1;

13 Определяются фазные величины токов и напряжений для точки КЗ, которые равны геометрической сумме составляющих отдельных последовательностей.

Модули токов КЗ в поврежденных фазах могут также определяться с

помощью коэффициентов пропорциональностей

, которые зависят от

вида КЗ, по формуле:

 

.

4

Значения коэффициента приведены в таблице 2.

Таблица 2- Коэффициент m(n)

 

 

Значения коэффициента

Вид КЗ

Обозначение

 

m(n)

К(n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(2)

 

√3

Двухфазное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(1)

3

 

Однофазное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухфазное КЗ

К(1.1)

 

 

 

на землю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Примеры расчётов токов короткого замыкания

3.1 Расчёт трёхфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС

Расчёт ведётся в именованных единицах с использованием способа точного приведения.

Принципиальная схема электрической системы приведена на рисунке 4.

5

Рисунок 4 – Расчётная схема

Исходные данные:

 

 

 

 

 

Генераторы:

 

 

 

 

 

 

 

Sн (МВА)

COS

(кВ)

 

(о.е.)

 

G1

 

62,5

0,8

6,3

0,13

 

 

G2

 

100

0,9

13,8

0,22

 

 

Трансформаторы:

 

 

 

 

 

Sн (МВА)

(кВ)

 

 

 

 

 

 

В

С

Н

В-С

В-Н

С-Н

Т1

63

242

-

6,3

-

11

-

Т2,3

16

230

-

6,6

-

12

-

Т4,5

63

242

121

13,8

12,5

24

10.5

Т6,7

250

230

121

11

10,5

22

9,5

Линии:

W1

W2

 

W3

W4

W5

 

 

L(км)

150

100

 

120

50

10

 

Нагрузка:

Н-1

S=22 МВА

 

 

 

Система:

SнGS=2600 МВА

 

=0,3 о.е.

 

=10 Ом.

Задание:

При КЗ в точке схемы определить аналитическим способом

начальное значение периодической составляющей тока КЗ и величину ударного тока.

1 Составляется схема замещения сверхпереходного режима, как показано на рисунке 5.

2 Параметры элементов схемы выражаются в именованных единицах с учетом действительных коэффициентов трансформации трансформаторов. За основную ступень принята ступень напряжения, где находится точка КЗ (осн=6,6 кВ). Для этого необходимо определить

коэффициенты трансформации:

Кт1=Uв/Uн=230/6.3=38.508; Кт2=Uн/Uв=6.3/230=0.027; Кт4= Uв/Uн=230/13.8=16.666; Кт6=Uв/Uс=230/110=2.09

3 Определяются фазные ЭДС источников питания.

Для системы:

ЭДС генераторов (определяются исходя из предположения, что генераторы до аварии работали в номинальном режиме ) :

Для G-1

кВ,

где

=1,08.

Для G-2

кВ,

где

.

==0,44.)

Для нагрузки

( E//он = 0,85 ,

т.к.

нагрузка генерирующая,

поскольку подключена

непосредственно в месте КЗ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е2 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0906

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E "

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

0,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,8

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0018

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,031

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0,019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,044

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,031

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,304

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 , 037

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0955

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0955

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,304

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

0 ,304

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0842

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0843

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,693

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1061

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 3 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E4 "

 

 

 

 

 

 

3,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Схема замещения

4 Определяются сопротивления элементов схемы.

Система:

=

0,005 Ом;

Линии электропередач:

2

0,044 Ом;

0,031 Ом;

0,037Ом;

0,0155 Ом;

X 21 = XW 5 = X 0W lw5 KT22 = 0, 4 10 ( 2306, 6 )2 = 0,0033 Ом,

где - взято усредненное значение погонного сопротивления для воздушных линий [2].

Автотрансформаторы Т-6,7:

Так как через обмотки низшего напряжения автотрансформаторов Т- 6,7 ток КЗ не протекает (нагрузка отсутствует), эти обмотки не включены в схему замещения. Поскольку сопротивления обмоток среднего напряжения этих же автотрансформаторов емкостного характера ими

пренебрегают ( в силу принятых допущений [2,7] ) .

;

Трансформатор Т1:

= 0,078 Ом.

Трансформаторы Т4,5 (аналогично Т6,7):

Так как через обмотки среднего напряжения трансформаторов Т4,5 ток КЗ не протекает, эти обмотки не включены в схему замещения.

3

= 0,0995 Ом.

= 0,0842Ом.

Трансформаторы Т2,3:

= 0,304 Ом.

Нагрузка Н1:

=0,693 Ом.

Генераторы: Генератор G1:

= 0,0906 Ом;

Генератор G2:

= 0,1061Ом.

Полученные результаты вносятся в схему замещения, приведенную на рисунке 5.

5 Схема поэтапно преобразуется для определения эквивалентной ЭДС EΣ// и эквивалентного сопротивления xΣ// .

X27 = X21 + X218 =0,0033 + 0,3042 =0,155 Ом

4

В результате получится схема, представленная на рисунке 6.

 

 

 

 

 

 

23 / 0,019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E "

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е 2 "

0 ,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

4 ,34

3 ,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

0,0155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,188

 

6

0 ,044

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1837

 

 

 

 

 

 

0 ,1837

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

27

0 , 037

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(3)

 

 

17

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1061

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,693

 

 

 

 

 

 

 

 

E 4 "

 

 

 

 

E 3 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,45

 

 

 

 

 

 

3,24

Рисунок 6

Дальнейшие преобразования очевидны из схемы, приведенной на рисунке 6:

.

Треугольник с сопротивлениями 6-25-9 преобразовывается в звезду с сопротивлениями 30-31-32.

5

Ом;

Ом.

Получится схема, представленная на рисунке 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е 2 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,00717

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ,34

 

 

0 ,005

 

0,0095

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ,8

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0039

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,188

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0169

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,693

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0919

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 3 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1061

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 4 "

4,45

Рисунок 7

Получается схема, показанная на рисунке 8.

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

Е 2 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,188

 

 

4 ,34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E "

 

0 ,0059

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,0216

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(3)

0 ,693

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,155

 

 

 

 

 

E 3

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 4 "

 

 

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 , 2149

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,45

Рисунок 8

Получится схема (рисунок 9).

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е 2 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ,34

 

 

 

 

 

 

E5 "

0,0255

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,188 27

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(3)

 

 

 

 

 

E 3 "

3,860

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,155

 

 

0 ,693

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,24

Рисунок 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ом

В результате получится итоговая схема замещения ( рисунок 10), содержащая две ветви, одна из которых ветвь генерирующей нагрузки

7

E 6 "

К(3)

 

E

3

"

3,917

38

20

3,24

 

 

 

 

 

0,1805

0 ,693

 

 

 

Рисунок 10

6 Находятся начальные значения периодической составляющей тока короткого замыкания в каждой ветви:

//

E//

 

3, 24

 

Iп0н =

3

=

 

= 4,675 кА.

X20//

0,693

 

 

 

Ток в месте КЗ:

Iп//0 = I||п0G +Iп//= 21,7 +4,675 = 26,375 кА.

7 Определяется ударный ток короткого замыкания (мгновенное значение):

где ударный коэффициент генераторной ветви / 1 /.

iуН = 2 Кун Iп//= 2 1,8 4,675 =8,088 кА,

где Кун =1- ударный коэффициент ветви обобщённой нагрузки.

Ударный ток в месте КЗ:

iу = iyG +iyH = 67,57 +8,088 = 75,658 кА.

3.2 Расчёт однофазного короткого замыкания методом расчётных кривых

Расчёт производится в относительных единицах с использованием способа приближённого приведения.

8

3.2.1 Выбор базисных условий

Примем базисную мощность Sб=100МВА, а базисное напряжение

Uб=230 кВ.

Тогда

I

б

=

Sб

=

100

=0,263 кА

и

x

=

Uб

=

230

=

 

 

 

 

 

 

3

Uб

 

3 230

 

б

 

3 Iб

 

3 0, 263

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 483,527 Ом.

3.2.2 Составление схемы замещения прямой последовательности

Схема составляется с учётом особенностей метода расчётных кривых, указанных в п. 2.2.4. Схема изображена на рисунке 12.

3.2.3 Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

Система:

Автотрансформаторы Т6,7 :

(т.к.

где и взяты из предыдущего расчёта (п. 3.1)

9

Рисунок 12 – Схема замещения прямой последовательности Линии электропередач:

=

=

=

=

Трансформатор Т1:

Генератор

Генератор

Трансформатор Т4,5:

где взяты из предыдущего расчёта.

Генератор

Полученные результаты вносятся в схему замещения, приведенную на рисунке 12.

3.2.4 Преобразование схемы замещения прямой последовательности и определение взаимных сопротивлений между источниками и точкой КЗ

Получится схема, показанная на рисунке 13.

Дальнейшее преобразования очевидны:

ТреугольникX6 X9 X25 преобразуем в звезду X30 X31 X32 :

Рисунок 13

Схема приобретает вид, как показано на рисунке 14.

Рисунок 14

При расчёте методом расчётных кривых неодинаково удалённые генераторы и система выделяются в отдельные ветви, как показано на рисунке15. Для замены сопротивлений X31, X33 и X34 сопротивлениями X35 и X36 можно воспользоваться формулой преобразования звезды в эквивалентный треугольник (сторона треугольника, заключённая между источниками, не учитывается).

Рисунок 15

Взаимные сопротивления от системы и второго генератора до точки КЗ могут быть определены и с помощью коэффициентов распределения C, показывающих долю участия каждого источника в общем токе КЗ /1/.

При правильно определённых коэффициентах распределения их сумма должна равняться единице, т.е. СGS +CG2 =1.

3.2.5 Определение суммарного сопротивления схемы замещения прямой последовательности

XΣ1

=

 

 

 

1

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

 

= 0,053.

 

1

+

1

+

1

 

 

1

+

1

 

+

1

 

 

 

 

 

X36

X26

 

 

0,068

0,587

0, 4204

 

 

 

 

 

 

X35

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.6

Составление

 

 

схемы

 

замещения

обратной

последовательности

Если пренебречь различиями в схемах прямой и обратной последовательностей, то можно считать, что суммарные сопротивления этих схем одинаковы, т.е.

XΣ2 = XΣ1 =0, 053.

Итоговая же схема обратной последовательности будет аналогична схеме прямой последовательности (рисунок 16).

2

Рисунок 16

3.2.7 Составление схемы замещения нулевой последовательности

Схема нулевой последовательности составляется в соответствии с принципами и рекомендациями, приведенными в п. 2.2.3. Вид схемы показан на рисунке 17.

3.2.8 Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

Сопротивление системы:

X1 =

XGS 0

=

10 Ом

= 0, 021;

 

483,527 Ом

 

Xб

 

Сопротивления трансформаторов те же, что и в схеме прямой последовательности. Необходимо лишь определить дополнительно сопротивление обмоток низшего напряжения автотрансформаторов:

 

X16

= X17 =

uкн

 

 

Sб

=

10,5

 

 

100

= 0,042.

 

 

 

Sн

 

 

 

 

100

 

 

100

 

250

 

 

Сопротивление линий электропередачи:

X6

= 2 X6(1) = 2 0,1134 = 0,2268;

 

 

 

X7

= X8 = 3 X7(1) = 3 0,0756 = 0,2268;

X9

= 2 X9(1) = 2 0,0907 = 0,1814;

 

 

 

X10

= 2 X10

(1) = 2 0,0378 = 0,0756,

 

 

 

 

где

X 6(1) , X 7(1) , X 9

(1) , X10 (1) -

сопротивления линий из схемы прямой

последовательности.

3.2.9 Упрощение схемы замещения нулевой последовательности

После ряда очевидных преобразований получится схема, показанная на рисунке 18.

X18

= X16 // X17 = 0,042

=0,021;

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

X19

= X4

// X5

=

 

0,046

=0,023;

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 21

= X7

// X8

=

 

0,2268

=0,1134;

 

2

 

 

X 22

= X11 + X10

 

 

 

 

= 0,1746 +0,0756 = 0,2502.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 17 – Схема замещения нулевой последовательности

Рисунок 18

 

 

 

 

 

Сопротивление X18

объединяется с ветвью системы:

 

X23 =

X1 X18

+ X19

=

0,021 0,021

+0,023 = 0,0335;

 

 

 

 

 

X1 + X18

0,021+0,021

 

 

Треугольник X 6 , X 21 , X9 заменяется

эквивалентной

звездой

X 24 , X 25 , X 26 и одновременно складываются последовательно соединённые сопротивления.

X 24

=

 

 

X 6 X 21

 

 

=

 

0,2268 0,1134

= 0,049;

X 6

+ X 21 +

 

 

0,2268 +0.1134 +0,1814

 

 

 

X9

 

X 25

=

 

 

X 6 X9

 

=

 

0,2268 0,1814

= 0,079;

 

X 6

+ X 21 +

 

 

0,2268 +0,1134 +0,1814

 

 

 

 

X9

 

 

X 26

=

 

 

X9 X 21

 

=

 

0,1814 0,1134

= 0,039;

 

X 6

+ X 21 +

 

 

0,2268 +0,1134 +0,1814

 

 

 

 

X9

 

 

X 27

= X 23 + X 24

= 0,0335 +0,049 = 0,0825;

 

 

X 28

= X 20 + X 25

= 0,1403 +0,079 = 0,2193.

 

 

В результате получается схема, приведенная на рисунке 19.

Рисунок 19

Итоговая схема замещения показана на рисунке 20, где:

X 29

= X 27

+ X 26

+

 

X 27 X 26

= 0,0825 + 0.039 +

0,0825 0,039

= 0,136;

X 28

0,2193

 

 

 

 

 

 

 

X30

= X 28

+ X 26

+

 

X 28 X 26

 

= 0,2193 + 0,039 +

0,2193 0,039

= 0,361.

 

X 27

0,0825

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 20

Суммарное сопротивление схемы нулевой последовательности:

X0Σ =

 

 

 

1

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

= 0, 071.

 

1

+

1

+

1

 

 

1

+

1

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X29

X30

 

 

 

0, 2502

0,136

0, 361

 

 

 

X22

 

 

 

 

 

 

 

3.2.10 Определение результирующих сопротивлений по ветвям

X рез(1) G1 = X26(1) + X(1)G1 = X26(1) +( X26(2) + X30(0) ) =

= 0, 4204 +(0, 4204 +0,361) =1, 202;

X рез(1) G2 = X36(1) + X(1)G2 = X36(1) +( X36(2) + X22(0) ) =

= 0,181+(0,181+0, 2502) = 0, 612;

X рез(1) GS = X35(1) + X(1)GS = X35(1) +( X35(2) + X29(0) ) =

= 0, 0686 +(0, 0686 +0,136) = 0, 273.

В приведенных выражениях нижние индексы в скобках при сопротивлениях означают принадлежность к схеме замещения соответствующей последовательности.

3.2.11 Определение расчётных сопротивлений

Т.к. ток КЗ от системы обычно находится приближённо, расчётные сопротивления определяются только для генераторных ветвей:

X (1)

 

= X (1)

 

 

SнG1

 

=1, 202

62,5

 

= 0, 751;

 

 

 

Sб

100

 

расчG1

резG1

 

 

 

 

 

 

X расч(1)

G 2

= X рез(1) G 2

 

 

SнG 2

= 0, 612

100

= 0, 612.

 

Sб

 

 

 

 

 

 

 

100

 

3.2.12 Определение токов прямой последовательности от каждого источника и в месте короткого замыкания

Ток от системы принимается неизменным во времени и определяется по формуле:

I (1)пt1GS =

 

1

 

Iб =

 

1

 

0, 263 = 0,96 кА.

 

X рез(1)

 

0, 273

 

 

GS

 

 

Т.к. X расч(1)

G1 и X расч(1)

G2

<3 , то токи от обоих генераторов

определяются по расчётным кривым (в относительных единицах). Найденные значения выражаются в именованных единицах по выражению:

Iп(1)t1Gi = I (1)пt1Gi

o

= I (1)пt1Gi

SнG

 

 

I нGi

 

,

3 U

 

 

 

 

КЗ

o

 

 

 

 

 

где I нGi - номинальный

ток i-того генератора,

приведенный к

ступени напряжения, где рассматривается КЗ, кА;

UКЗ - напряжение ступени, где рассматривается КЗ, кВ.

Значения тока для различных моментов времени, найденные по кривым заносятся в таблицу 3.

Таблица 3 – Значения токов короткого замыкания

t, c

0

0,1

0.2

0.5

1,0

2,0

4,0

Iпt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (1)

 

 

1,32

1,16

1,16

1,12

1,16

1,25

1,35

1,42

пt1G1

I (1)

 

 

1,61

1.55

1,38

1,32

1,38

1,45

1,55

1,61

пt1G 2

I (1)

 

, кА

0,216

0,19

0,19

0,184

0,19

0,205

0,221

0,233

пt1G1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iп(1)t1G 2

, кА

0,422

0,406

0,362

0,346

0,362

0,38

0,406

0,422

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iп(1)t1GS

, кА

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (1)

, кА

1,598

1,556

1,512

1,49

1,512

1,545

1,587

1,615

пt1Σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (1)

, кА

4,794

4,668

4,536

4,47

4,536

4,635

4,761

4,845

пtΣ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток прямой последовательности в месте КЗ определяется путём суммирования токов, найденных от каждого источника для всех моментов времени:

I (1)Σ = I (1) + I (1) + I (1) .

пt1 пt1G1 пt1G 2 пt1GS

Полученные значения заносятся в таблицу 3.

3.2.13 Определение фазных токов в месте короткого замыкания

Т.к. при однофазном КЗ токи в неповреждённых фазах В и С отсутствуют, то определению подлежит ток только в фазе А, который может быть найден по выражению:

I (1)Σ = m(1) I (1)Σ = 3 I (1)Σ.

пt пt1 пt1

2

Полученные для каждого момента времени значения заносятся в таблицу 3.

3.2.14 Определение напряжений в месте короткого замыкания

При однофазном КЗ напряжение в повреждённой фазе отсутствует, поэтому определяются напряжения в фазах В и С.

3.2.14.1 Расчёт начинается с определения напряжения прямой последовательности, которое в рассматриваемом примере находится только для начального момента КЗ (t=0):

Uк(1)0 А1 = Iп(1)01Σ X(1) Xб = Iп(1)01Σ ( XΣ2 + XΣ0 ) Xб =

=1,598 (0,053 +0,071) 483,527 =95,81 кВ.

Напряжения обратной и нулевой последовательностей определяются

в соответствии с выражениями второго закона Кирхгофа:

Uк(1)0 A2

= −Iп(1)02Σ XΣ2

Xб

= −Iп(1)01Σ XΣ2

Xб

=

= −1,598 0,053 483,527 = 40,95 кВ;

 

Uк(1)0 A0

= −Iп(1)00Σ XΣ0

Xб

= −Iп(1)01Σ XΣ0

Xб

=

=1,598 0,071 483,527 =54,86 кВ;

3.2.14.2Фазные напряжения рассчитываются по известным из

метода симметричных составляющих, выражениям:

(1)

U к0B = a2Uк(1)0 A1 +aUк(1)0 A2 +Uк(1)0 A0 = (0,5 j0,866) 95,81+

+(0,5 + j0,866) (40,95) +(54,86) = −45, 42 j78, 667 + +16, 735 j27, 253 54,86 = −88, 055 j105,92;

(1)

U к0C = a Uк(1)0 A1 +a2Uк(1)0 A2 +Uк(1)0 A0 = (0,5 + j0,866) 95,81+

+(0,5 j0,866) (40,95) +(54,86) = −45, 42 + j78, 667 + +16, 735 + j27, 253 54,86 = −88, 055 + j105,92;

3

Модули фазных напряжений:

| Uк(1)0 B |=| Uк(1)0C |= (88,055)2 +(105,92)2 =137,741 кВ.

3.3 Расчёт двухфазного короткого замыкания на землю методом расчётных кривых

Большая часть этого расчёта совпадает с расчётом однофазного КЗ (до п. 3.2.10) и поэтому здесь не приводится. Различия появляются на стадии

X (n)

определения и использования дополнительного сопротивления Λ .

Поэтому расчёт начинается с определения сопротивлений, связывающих источники с местом КЗ.

3.3.1 Определение результирующих сопротивлений по ветвям

X рез(1,1)G1

= X26(1) + X(1,1)G1 = X26(1) +( X26(2) // X30(0) ) =

= 0, 4204 +(

0, 4204 0,361

) = 0, 614;

 

 

0, 4204 +0,361

X рез(1,1)G2

= X36(1) + X(1,1)G2 = X36(1) +(X36(2) // X22(0) ) =

= 0,181+( 0,181 0, 2502 ) = 0, 286; 0,181+0.2502

X рез(1,1)GS = X35(1) + X(1,1)GS = X35(1) +( X35(2) // X29(0) ) =

= 0, 0686 +( 0.0686 0,136 ) = 0,114. 0, 0686 +0,136

3.3.2 Определение расчётных сопротивлений

X (1,1)

= X (1,1)

 

 

SнG1

 

= 0, 614

62,5

= 0,384;

 

 

Sб

100

расчG1

резG1

 

 

 

 

 

X расч(1,1) G 2

= X рез(1,1)G 2

 

 

SнG 2

= 0, 286

100

= 0, 286.

 

Sб

 

 

 

 

 

 

100

 

4

3.3.3 Определение токов прямой последовательности от каждого источника и в месте короткого замыкания

Ток от системы принимается неизменным во времени и определяется по формуле:

I (1,1)пt1GS

=

 

1

 

Iб =

1

0, 263 = 2,304 кА.

 

 

 

 

0,114

 

 

 

X рез(1,1)GS

 

 

 

Т.к.

X расч(1,1) G1

и X расч(1,1) G2 <3 ,

то

токи от обоих

генераторов

определяются

по

расчётным

кривым

(в относительных

единицах).

Найденные значения выражаются в именованных единицах по выражению:

o

 

 

SнG

 

 

Iп(1,1)t1Gi = I (1,1)пt1Gi I нGi

= I (1,1)пt1Gi

 

 

,

 

 

 

 

 

3 UКЗ

o

 

 

 

 

 

где I нGi - номинальный ток

 

i-того

генератора, приведенный к

ступени напряжения, где рассматривается КЗ, кА;

UКЗ - напряжение ступени, где рассматривается КЗ, кВ.

Значения тока для различных моментов времени, найденные по кривым заносятся в таблицу 4.

Ток прямой последовательности в месте КЗ определяется путём суммирования токов, найденных от каждого источника для всех моментов времени:

Iп(1,1)t1Σ = Iп(1,1)t1G1 + Iп(1,1)t1G 2 + Iп(1,1)t1GS .

Полученные значения заносятся в таблицу 4.

5

Таблица 4 – Значения токов короткого замыкания

t, c

 

 

 

 

 

 

 

 

Iпt

0

0,1

0.2

0.5

1,0

2,0

4,0

I (1,1)

2.6

 

 

 

 

 

 

 

пt1G1

2,25

2,0

2,07

1,85

1,95

2,0

2,1

 

 

(1,1)

 

 

 

 

 

 

 

 

I пt1G 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,6

2,95

2,65

2,42

2,28

2,22

2,28

2,33

Iп(1,1)t1G1, кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,426

0,369

0,328

0,339

0,303

0,32

0,328

0,344

Iп(1,1)t1G 2 , кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,943

0,773

0,694

0,634

0,597

0,582

0,597

0,61

Iп(1,1)t1GS , кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,304

2,304

2,304

2,304

2,304

2,304

2,304

2,304

Iп(1,1)t1Σ, кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,673

3,446

3,326

3,277

3,204

3,206

3,229

3,258

Iп(1,1)tΣ ,кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,528

5,186

5,005

4,93

4,82

4,825

4,859

4,903

3.3.4 Определение фазных токов в месте короткого замыкания

Т.к. при двухфазном КЗ на землю ток в неповреждённой фазе А отсутствует, то определению подлежат токи в фазах В и С, которые могут быть найдены по выражению:

Iп(1,1)tΣ

= m(1,1) Iп(1,1)t1Σ.

 

 

 

 

 

 

Коэффициент пропорциональности

m(1,1)

 

определяется по

выражению, приведенному в таблице 2:

 

 

 

 

 

m(1,1) = 3 1

XΣ2 XΣ0

=

3

1

 

0, 053 0, 071

=1,505.

(XΣ2 + XΣ0 )2

(0, 053 +0, 071)2

 

 

 

 

 

 

 

6

Полученные значения заносятся в таблицу 4.

3.3.5 Определение напряжений в месте короткого замыкания

При двухфазном КЗ напряжение в повреждённых фазах отсутствует, поэтому определяются напряжение только в фазе А.

3.3.5.1 Расчёт начинается с определения напряжения прямой последовательности, которое в рассматриваемом примере находится только для начального момента КЗ (t=0):

Uк(1,1)0 А1 = Iп(1,1)01Σ X(1,1) Xб = Iп(1,1)01Σ ( XΣ2 // XΣ0 ) Xб =

=3,673 ( 0, 053 0, 071 ) 483,527 =53,896 кВ. 0,053 +0,071

3.3.5.2 Ввиду равенства симметричных составляющих напряжения при этом виде КЗ фазное напряжение в фазе А может быть найдено по простому выражению:

Uк(1,1)0 A = 3 Uк(1,1)0 A1 = 3 53,896 =161, 687 кВ.

7