RASChET_TOKOV_KZ_Pos_s_grifom_21

71

нии электропередачи, трансформаторы и т. д. вместе с остальной частью электроэнергетической системы должны быть представлены в другой ветви неизменной по амплитуде эквивалентной ЭДС E"*с и эквивалентным сопротивлением X*с. В третью ветвь включают сопротивление элемента, который при коротком замыкании «связывает» обе ветви, содержащие ЭДС, с точкой короткого замыкания.

Из полученной схемы легко найти действующие значения периодической составляющей тока генератора (компенсатора) и тока в месте короткого замыкания в начальный момент короткого замыка-

ния, т. е.			I		и I .
				п.г
		Далее действуют следующим образом. Если удаленность точки
		I				I
КЗ		п.г			2 или соотношение	п.г	0,5	либо одновременно вы-
	I					I
		г. ном

полняются оба условия, то принимают, что действующее значение периодической составляющей тока в месте короткого замыкания

остается неизменным во времени, т. е.			Iп г t	1 .
	п t		I

п. г

Если же не выполняется хотя бы одно условие, т. е. для выделенного генератора (компенсатора) короткое замыкание является близким и его влияние на ток в месте короткого замыкания оказывается существенным, то для определения действующего значения периодической составляющей тока в месте короткого замыкания в заданный момент времени необходимо сначала найти значение коэф-

фициента к t IIп t . Его приближенное значение может быть опре-

делено с помощью вспомогательных кривых рис. 21, б, построенных

	I
для разных отношений	п. г	, в пределах от 1 до 0,5 [1]
	I

Расчет действующего значения периодической составляющей тока в месте короткого замыкания в заданный момент времени с использованием дополнительных кривых проводят в следующем порядке.

1.В соответствии с заданной расчетной схемой составляют схему замещения для определения начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания.

2.Путем преобразования схемы замещения в звезду находят эквивалентные индуктивные сопротивления ветвей ближайшего к месту короткого замыкания генератора (компенсатора) X*г и источников

снеизменной по амплитуде ЭДС X*с до узловой точки (см. рис. 13), эквивалентную ЭДС E*с, а также индуктивное сопротивление общего элемента Хк, который «связывает» генератор (компенсатор) и систему

сточкой короткого замыкания.

72

3. Находят Х*рез и Е *рез для определения начального значения периодической составляющей тока в точке КЗ по формуле (22).

E

I *рез ;

Х*рез

4.Вычисляют начальное значение периодической составляю-

щей тока КЗ в ветви генератора, выраженное в кА, пользуясь выражением: *

I	(E"	I ''	x	)I	б	/ x	;
п г	*г	*	*к			*г

		5.	Определяют			удаленность точки			КЗ	Iп.г	и отноше-
										Iг. ном
	ние	Iп. г	Если		Iп.г	2 о. е. и	Iп.г	0,5	, то выбирают типовую
		I		I	г. ном		I

кривую, соответствующую удаленности, и для заданного расчетного момента времени по выбранной типовой кривой находят п t .

По этому коэффициенту, используя дополнительные типовые

I

кривые (рис. 21, б) со значением п. г устанавливают значение коэф-

I

	фициента			Iп t	;
		к t		I

6. По найденному коэффициенту к t вычисляют периодическую составляющую тока в точке КЗ в заданный момент времени:

I	п t		к t	I .

ПРИМЕР 5.

Рассчитать ток трехфазного КЗ для момента времени 0,4 сек, используя типовые кривые генераторов для схемы, имеющей связь генератора с системой через общее сопротивление (рис. 30).

73

GSc = 400 МВА Х*c = 0,5 о.е.

	W1	115 кВ
		L = 140 км
		Х0 = 0,4 Ом/км
	T	S тр = 60 МВА
		Uк = 10,5 %
		W2
	6,3 кВ	К(З)
		L = 1 км
		Х0 = 0,08 Ом/км

G1	G2
	Sг = 100 МВА
	X"*d = 0,143

Рис. 30. Расчетная схема примера 5

Решение Составим схему замещения (рис. 31). Рассчитаем параметры

схемы замещения в относительных единицах ( Sб 1000 МВ∙А). Система имеет параметры:

E*c 1;

X*1 X*c Sб 0,51000 1,25.

Sс 400

Воздушные линии имеют параметры:

X*2 X*3 0,4 140 1000 4,23; 1152

X*8 0,08 1 1000 2,02. 6,32

Трансформаторы:

74

X*4 X*5 10,5100 100060 1,75.

Генераторы:

X*6 X*7 0,143 1000100 1,43;

E*г1 E*г2 1,08.

Эквивалентируем схему, преобразуя параллельные ветви (рис. 32):

	X			X*2	X*3		4,23 4,23		2,115;
		*9		X*2	X*3		4,23 4,23

	X				X*4	X*5		1,75 1,75		0,875;
		*10			X*4	X*5		1,75 1,75
	X				X*6	X*7		1,43 1,43		0,715.
			*11		X*6	X*7		1,43 1,43
	Поскольку X*6 X*7 , то E*г							E*г1 1,08

			75
E*с			E*с
X*1			X*1
X*2	X*3		X*9
X*4	X*5		X*10
X*6	X*7	X*8	X*11	X*8
E*г1
	E*г2	КЗ	E*г	КЗ
Рис. 31. Схема замещения			Рис. 32. Промежуточная схема замещения

Преобразуем далее последовательные и параллельные ветви

(рис. 33, 34):

X*12 X*1 X*9 X*10 1,25 2,115 0,875 4,24;

X

X*12 X*11

4,24 0,715

0,612;

*13

X*12 X*11

4,24 0,715

Е

X*11 E*с X*12 E*г

0,715 1 4,24 1,08

1,06 ;

*экв

X*12 X*11

0,715 4,24

X*экв X*13 X*8

0,612 2,02 2,632.

Рассчитаем базисный ток:

Iб

Sб

1000

91,75 кА.

3Uср. к

3 6,3

Определим начальное значение периодической составляющей тока КЗ:

I		E*рез		1,06	0,4 о.е.
*		X*рез		2,632

	76
E*с	E*рез
X*12	X*13

X*11

X*8

X*8

E*г

КЗ

КЗ

Рис. 33. Промежуточная

Рис. 34. Промежуточная

схема замещения

схема замещения

Вычисляем начальное значение тока КЗ в ветви генератора:

1,08 2,02 0,4

91,75 34,9 кА.

Iп.г

0,715

Номинальный ток генератора:

Iг ном

Sн

2 100

18,4 кА.

Uср к

6,3

3

3

Определим соотношения:

I

34,9

1,9;

п г

Iг ном

18,4

I

34,9

0,95.

п г

I

0,4 91,75

Поскольку удаленность точки КЗ меньше двух, это значит, что

коэффициент п t

близок к единице и нет необходимости пользовать-

ся типовыми кривыми в данном случае. Периодическую составляющую тока трехфазного КЗ для момента времени t = 0,4 с определим по выражению:

					77
I	п г t		п t	I	1 34,9 34,9 кА.
				п г

Очевидно, что коэффициент к t 1. Тогда

I	п t		к t	I 1 0,4 91,75 36,7 кА.

При длине линии электропередачи W2 0,5 км значения параметров составили бы:

X*8 0,08 0,5 1000 1,01. 6,32

X*рез X*13 X*8 0,612 1,01 1,622.

		E*рез		1,06		0,65 о.е.
I*		X*рез		1,622

I		1,08 1,01 0,65									91,75 54,34 кА.
п г					0,715
								54,34
					Iп г
												2,95;
				Iг ном					18,4
								54,34
			Iп г										0,91.
							0,65 91,75
			I

В этом случае необходимо воспользоваться типовыми кривыми. Для удаленности, равной 3 о. е., по основным кривым можем найти

п t		Iп г t	0,785 по дополнительным исходя из найденного значе-
		I
		п г

I

0,91. Получим

ния

и известного отношения

п г

0,82 .

п t

I

к t

Ток от генераторов в заданный момент времени

I

п г t

п t

I

0,785 54,34 42,66 кА.

п г

Таким образом, искомое действующее значение периодической составляющей тока в месте короткого замыкания в заданный момент времени равно:

78

Iп t к t I 0,82 0,65 91,75 48,9 кА.

3.7.Расчет токов трехфазного короткого замыкания

вэлектроустановках до 1 кВ

Особенности расчета токов КЗ:

1.Электроустановки (ЭУ) до 1 кВ характеризуются большой электрической удаленностью относительно источников питания (которые, как правило, являются источниками большой мощности), по-

этому можно считать Iпt = const при КЗ на стороне низкого напряжения трансформатора 10 кВ (цехового).

2.В качестве основной ступени при расчете обычно выбирается ступень низкого напряжения.

3.Расчет выполняется в именованных единицах.

4.Результирующее сопротивление состоит из сопротивлений всех силовых элементов сети: участки сборных шин, магистральных

ираспределительных шинопроводов, сопротивлений токовых катушек АВ и реле, обмоток трансформаторов тока, контактов коммутационных аппаратов, переходных контактов и дуги в месте КЗ.

5.Расчет проводят с учетом активных сопротивлений цепи КЗ.

Определение сопротивлений силовых элементов коротко-

замкнутой цепи. Параметры определяются в мОм. Сопротивления трансформатора определяются по следующим формулам.

Полное

zтр Uк Uном2 .Н 104 / Sтр .

Активное

rтр Pк Uном2 .Н 106 / S 2тр .

Реактивное

xтр Uк.pUном2 .Н 104 / Sтр Uк2 (Pк / (10 Sтр ))2Uном2 .Н 104 / Sтр ,

где Uк , U к.p – полное напряжение и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %; Uном. Н – номинальное напря-

жение низкой стороны трансформатора, кВ; Sтр – полная номинальная мощность трансформатора, кВ∙А, Pк – активная мощность короткого

замыкания, кВт.

79

Для шин и шинопроводов значения активного сопротивления r и реактивного сопротивления x задаются на единицу длины и являются справочными данными.

Для воздушных (ВЛ) и кабельных линий (КЛ) значения r и х также задаются на единицу длины и являются справочными данными. Приближенно удельные сопротивления х0 = 0,4 мОм/м – для ВЛ; х0 = 0,08 мОм/м – для КЛ.

Для коммутационных аппаратов, реле и трансформаторов тока реактивное сопротивление x f (Iном) , где Iном – номинальный ток

аппарата, находится по справочнику.

Активные сопротивления некоторых элементов входят в состав результирующего переходного сопротивления в месте короткого замыкания:

rп rк rа rтр. т rд ,

где rк – сопротивление контактов токоведущих шин; rа – активное сопротивление автоматических выключателей; rтр. т – активное сопротивление трансформаторов тока; rд – сопротивление дуги в месте КЗ.

Для сети, находящейся за комплектной трансформаторной подстанцией (КТП):

rп (2,5Sтр kст3 320a) / Sтр ,

где Sтр – полная номинальная мощность трансформатора, кВ∙А; kст – коэффициент ступени короткого замыкания, определяют по табл. 11; а – расстояние между фазами проводов сети в месте КЗ (справочное значение).

Если необходимо учесть индуктивное сопротивление внешней системы до понижающего трансформатора, то его следует привести к ступени низкого напряжения:

xc б xс'' Uб2 /Uср2 . В ,

где xс '' – сопротивление внешней сети до шин высокого напряжения

понижающего трансформатора, приведенной к ступени высшего напряжения трансформатора, выраженное в мОм; Uб – напряжение ступени, на которой находится точка КЗ, кВ; Uср. В – среднее номинальное напряжение ступени обмоток высокого напряжения трансформатора.

В тех случаях, когда номинальное напряжение элемента отличается от базисного, сопротивления рассматриваемых элементов

80

цепи КЗ приводятся к базисным условиям на основании следующих выражений:

– если сопротивление задано в именованных единицах:

xб x Uб2 /Uср2 ;