18 Сопротивление элементов короткозамкнутой цепи. Расчетная схема. Схема замещения , система относительных единиц при расчете ткз.

Для вычисления ТКЗ составляют расчетную схему соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения. Расчетная схема составляется по анализу принципиальной схемы. В расчетной схеме учитывают сопротивление питающих генераторов. По расчетной схеме составляют схему замещения. На расчетной и схеме замещения указывают выбранные точки КЗ, а далее для генераторов, трансформаторов, коротких участков ЛЭП учитывают только индуктивные сопротивления СК. При значительных сопротивлениях ЛЭП учитывают активные сопротивления РК.

Система относительных единиц. При расчете ТКЗ в относительных единицах все расчетные данные приводятся к базовому напряжению и базовой мощности. За базовое напряжение принимают номинальное напряжение U_ном = 0,23; 0,4; 0,69; 6,3; 10,5; 37; 115; 230. За базисную мощность S_б при расчетах ТКЗ можно принять единицу или любое число кратное 10.

r_* = r S_н/U_н²

x_{* = x} S_н/U_н²

r_б = r_* S_б/U_н²

x_б = x_* S_б/U_н²

Расчетная схема и схема замещения

19 Расчет ткз в электроустановках напряжением до 1 кВ

Расчеты токов КЗ в электроустановках до 1 кВ обычно проводят в именованных единицах. При составлении схем замещения необходимо учитывать:

индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи (включая проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей);

активные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

значения параметров синхронных и асинхронных двигателей.

Параметры элементов расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах (мОм).

При составлении схемы замещения допускается максимально упрощать и эквивалентировать внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ.

Если питание электроустановок осуществляется непосредственно от энергосистемы, то можно считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного напряжения через эквивалентное сопротивление системы. Значение этого сопротивления (Хс) в миллиомах, приведенное к ступени низшего напряжения, определяется по формуле

Активные и индуктивные сопротивления понижающего трансформатора (Rт и Хт), приведенные к ступени низшего напряжения сети рассчитываются по формулам, мОм

где Sтном – номинальная мощность трансформатора, кВА; Ркном - номинальные потери КЗ в трансформаторе, кВт; Uннном – номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ; Uк – напряжение КЗ трансформатора, %.

Активное и реактивное сопротивления токоограничивающего реактора (Rр и Хр) рассчитываются по формулам

; ,

где - потери активной мощности в фазе реактора при номинальном токе, Вт; - номинальный ток реактора, А; - угловая частота напряжения сети, рад/с; L – индуктивность катушки трехфазного реактора, Гн; M – взаимная индуктивность, Гн.

Активное и реактивное сопротивления шинопроводов (Rш и Хш) определяются экспериментальным или расчетным путем.

При расчетах токов КЗ могут быть использованы параметры шинопроводов, указанные в нормативно-технической документации или расчетные данные.

Значения активного и индуктивного сопротивления кабелей принимают как указано изготовителем.

Активное и реактивное сопротивления контактов и контактных соединений (Rк и Хк) следует определять на основании данных экспериментов и расчетных методик. Для приближенного учета контактов принимают: Rккl=0,1 мОм (контактные соединения кабелей); Rкш=0,01 мОм (шинопровода); Rка=1 мОм (коммутационные аппараты).

Активное сопротивление электрической дуги следует учитывать при определении минимального значения тока КЗ и допускается рассчитывать по формуле

где - начальное действующее значение периодической составляющей тока в месте КЗ, определяемое с учетом сопротивления дуги; lд - длина дуги, мм:

где и - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления цепи КЗ, мОм; а – расстояние между фазами, мм.

При питании от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

где - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм; - cреднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ, В.

Значение сопротивлений

;

где , - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм; , - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока, мОм; - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения; , - активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматических выключателей, мОм; , - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов, мОм; - суммарное активное сопротивление различных контактов, мОм; активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабелей, мОм; - активное сопротивление дуги в месте КЗ, мОм, рассчитываемое в зависимости от условий КЗ.

Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, то начальный ток с учетом подпитки от электродвигателей или нагрузки следует определить как сумму токов от энергосистемы и от электродвигателей , или комплексной нагрузки :

= + +

или

= + .

Начальный ток от синхронных электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

где - сверхпереходная ЭДС синхронного электродвигателя, В; - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления двигателя, мОм; - индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности кабелей между точкой КЗ и электродвигателем, мОм.

Начальный ток от асинхронных электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

где - сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя, В; - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления двигателя, мОм; - индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности кабелей между точкой КЗ и электродвигателем, мОм.