3.6 Определение начального и ударного токов короткого замыкания с учетом электродвигателей

Рассмотрим схему:

Т₁

L

КЛ Т₂

Д₁

Д₂

Д₃ Д₄

Произошло трехфазное короткое замыкание.

При коротком замыкании вблизи электродвигателя напряжение в точке короткого замыкания снижается до нуля, и двигатель переходит в генераторный режим. Этот режим обусловлен вращением ротора по инерции и тем, что в машине сохраняется магнитное поле. Эти два условия достаточны для работы двигателя в генераторном режиме.

Длительность сохранения магнитного поля в асинхронных и синхронных двигателях разная. В асинхронных двигателях магнитное поле существует, пока есть ток в обмотке ротора. Это длиться несколько сотых долей секунды, так как значение индуктивности небольшое, следовательно, ток затухает быстро. В синхронных двигателях магнитное поле поддерживается за счет тока возбуждения (пока не затухнет ток возбуждения). Обмотка возбуждения содержит несколько тысяч витков, поэтому значение индуктивности большое, следовательно, ток сохраняется несколько секунд. Значение ЭДС может быть длительно большим.

Установившийся ток подпитки равен нулю.

Выдержка из руководящих указаний по расчету токов короткого замыкания (пункт 5.2.1):

при расчете начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания I_ПО должны быть учтены АД и СД мощностью 100 кВт и более (Р_НОМ.≥100 кВт) напряжением выше 1 кВ, если между двигателем и точкой КЗ присутствуют токоограничивающие реакторы или силовые трансформаторы.

При определении токов короткого замыкания, учитывается подпитка тех двигателей, которые подключены непосредственно к точке КЗ или через кабельную линию. Это двигатели Д₁ и Д₂. Подпитка от двигателей Д₃, подключенного через реактор, и Д₄, подключенного через трансформатор, в приближенных расчетах может не учитываться.

Для двигателей, которые подключены непосредственно к точке КЗ, периодическая начальная составляющая тока равна

где Е_Д.=f(n, I_H) – ЭДС двигателя;

Z_ДВ. – определяется из схемы замещения АД, Z_ДВ.= Z_ПУСК.

При этом ток подпитки от двигателя

Если нет данных режима работы, то допускается принимать для:

- асинхронных двигателей, С=0,9;

- синхронных двигателей, С=1,1.

Если между двигателем и точкой КЗ присутствуют длинные кабельные линии, токоограничивающие реакторы или силовые трансформаторы, то I_ПО.ДВ. определяется по следующей формуле:

где Е_ДВ. – ЭДС, развиваемая двигателем в начале короткого замыкания;

- сопротивление между точкой короткого замыкания и двигателем, включая сопротивление самого двигателя

Z_ВН. – внешнее сопротивление;

Z_ДВ. – сопротивление двигателя.

Сопротивления электродвигателей.

Для АД,

- относительное безразмерное сопротивление, приведенное к параметрам двигателя (К_П – кратность пускового тока).

В относительных единицах

где S_Б – базисная мощность.

где S_НОМ. – номинальное скольжение.

В относительных единицах

Если СД, то - сверхпереходное сопротивление по продольной оси. Определяется по паспортным данным. Однако, если не известно в крайнем случае допускается вычислять - безразмерная величина, приведенная к номинальным значениям.

В относительных единицах

Активное сопротивление обмотки статора двигателя определяется из паспортных данных, либо рассчитывается

где Т_а – постоянная времени определяется из паспортных данных.

В случае, если нет паспортных данных, то

• для СД, у которых Р_НОМ.>1000 кВт;

• для СД, у которых Р_НОМ. <1000 кВт.

ЭДС двигателя зависит от его режима работы до короткого замыкания, а для СД зависит еще и от тока возбуждения

U, I - напряжение и ток в момент короткого замыкания.

Знак «+» - режим перевозбуждения, знак «-» - режим недовозбуждения.

Для асинхронного двигателя

На практике пользуются приближенными формулами

, чаще

Это верхние предельные значения.

3. Определение ударного тока двигателя i_{у. дв.}

В инженерной практике допускается (но не в учебном проектировании):

К_у=1,6 для всех АД;

К_у=1,8 для СД до 2000кВ;

К_у=1,9 для СД свыше 2000кВ.

Рассмотрим пример:

Т1 Т2

К1

IСШ Q11 IIСШ

6кВ РУ

Q3 Q5 Q7 Q9 Q4 Q6 Q8 Q10

a

КЛ КЛ

Д1 Д2 Д3 Д4

Q2 – выключен;

Q11 (секционный) – включен.

Токи КЗ считаем для поверки аппаратов на термическую и динамическую стойкость и для проверки сечений КЛ на термическую стойкость. Следовательно, токи нужно считать через аппараты (через выключатели).

Расчет выполняют следующим образом:

Сначала рассматривают точку КЗ (точкаК1) – на шинах, и определяют ток КЗ от системы. I_КС.

Затем точку КЗ последовательно переносим за каждый из выключателей. Например, для выключателя Q3 в точку a.

Для Q3: (1)

Q5

Q4

Q6

1. Определяем I_к от системы;

2. Определяем I_к от всех электродвигателей ЭД.

Q	от системы		от ЭД		ток
	Iпо	Iу	Iпо	Iу	Iпо	Iу
Q3, Q5 Q4, Q6
Q 1, Q2 Q7
Q8
Q9
Q10

Для Q7 ток КЗ

.

На практике ограничиваются только выражением (1) и Q7, Q8, Q9 и Q10 не считают. То есть считают один ток, а по нему выбирают все оборудование.