Расчет токов короткого замыкания

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке короткого замыкания амплитуда периодической слагающей тока во времени не изменяется, а следовательно, остается также в течение всего процесса короткого замыкания и ее действующее значение Iп0=Iпt=I∞.

Особенности расчета токов короткого замыкания в установках выше 1000 в.

1.Активные сопротивления элементов системы электроснабжения при определении токов короткого замыкания не учитывают, если выполняется условие r∑<(x∑/3), где r∑, x∑ – суммарное активные и реактивные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки короткого замыкания.

2.При определении токов короткого замыкания учитывают подпитку от двигателей высокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном так и в отключаемом токе короткого замыкания; подпитку от асинхронных двигателей только в ударном токе короткого замыкания.

Для расчета токов короткого замыкания составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на токи короткого замыкания Здесь же указываются точки, в которых необходимо определить токи короткого замыкания. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Расчет токов короткого замыкания выполняют:

а) в именованных единицах – для определения токов короткого замыкания все электрические параметры приводят к напряжению ступени, на которой имеет место короткое замыкание. Коэффициентом приведения является коэффициенты трансформации.

б) в относительных единицах – все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимается мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВА.В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени на которой имеет место КЗ (6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230)

Для определения токов короткого замыкания:

1) на расчетной схеме намечают характерные точки короткого замыкания, в которых токи имеют максимальные значения. Как правило, это сборные шины ГПП, РУ, РП или начало питающих линий,

2) точки короткого замыкания нумеруют в порядке их рассмотрения, начиная с высших ступеней;

3) на основании расчетной схемы составляют схему замещения, которую путем последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования звезды сопротивлений в треугольник и обратно приводят к простому виду;

4) токи короткого замыкания в рассматриваемой точке определяют из выражения

Iк=Iб/∑x_*

где Iб – базисный ток той ступени, на которой рассматривается ток короткого замыкания;

∑x_* - суммарное приведенное индуктивное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания (если учитывается активное сопротивление, то вместо ∑x_* в формулу входит ∑z_* - полное приведенное сопротивление от источника питание до точки короткого замыкания);

5. определяют ударный ток короткого замыкания (наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания), необходимый для выбора и проверки электрооборудования на электродинамическую стойкость

iуд= IпоKуд,

где Iпо – значение периодической составляющей тока короткого замыкания. в начальный момент времени (если рассматривают систему бесконечной мощности, то Iпо=I∞);

Kуд – ударный коэффициент (приводится в таблицах или определяется по графику в зависимости от Та);

Та=xк/rк - постоянная времени апериодической составляющей тока короткого замыкания;

хк и rк – соответственно активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания.

При расчете токов короткого замыкания необходимо учитывать сопротивления следующих элементов: генераторов, электродвигателей, силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, энергосистемы. Сопротивления определяются в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

В курсовом проекте рассматриваются:

1) Сопротивления силовых трансформаторов

где u_к.з – напряжение короткого замыкания в % (берется по каталогам);

S_н.т – номинальная мощность трансформатора (берется из предыдущих расчетов)

2) Сопротивления воздушных и кабельных линий

_.;

где х₀ – сопротивление 1км линий (для воздушных линий х₀=0,4 Ом/км, для кабельных линий х₀=0,08 Ом/км);

l – длина линии в километрах;

3) Сопротивления энергосистемы

для системы бесконечной мощности

x_*=0;

при задании мощности системы конкретным числом

x_*=S_б/S"_с.