RASChET_TOKOV_KZ_Pos_s_grifom_21

81

			Таблица 11
	Значение коэффициента ступени КЗ
Расчетная схема сети		Ступень КЗ	kст
		РУ на станциях и подстанциях	Значение переходного со-
			противления для точки К1
			определяется по [2]
		Первичные цеховые распределительные пунк-	2
		ты; зажимы аппаратов, питаемых радиальными
		линиями от щитов подстанций или главных ма-
		гистралей
		Вторичные цеховые распределительные пунк-	3
		ты; зажимы аппаратов, питаемых от первичных
		распределительных пунктов
		Аппаратура, установленная непосредственно у	4
		электроприемников, питающихся от вторичных
		распределительных пунктов

82

– если сопротивление задано в o. e.:

xб x*ном Uб2 106 / Sном ,

где Uб – напряжение ступени, на которой находится точка КЗ, кВ; Uср – среднее номинальное напряжение ступени, где включен соответству-

ющей элемент, кВ; Sном – номинальная мощность элемента, кВ∙А; x*ном –

сопротивление, выраженное в относительных единицах при номинальных условиях.

Результирующие сопротивления rрез.б и Xрез.б цепи КЗ находят путем преобразования схемы замещения с учетом rп после того, как все сопротивления привели к одной ступени напряжения.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ:

I (3) Uб 103 /(3rрез2 .б xрез2 .б ).

Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках до 1кВ:

iу ку 2I (3) ,

где ударный коэффициент:

ку 1 e 0,01/Та ;

постоянная времени:

Та xрез.б / ( rрез.б ),

где 2 f 2 50 314 – угловая частота.

ПРИМЕР 6.

Рассчитать начальное сверхпереходное значение тока КЗ в сети до 0,4 кВ для схемы на рис. 35, в точке, указанной на схеме, с учетом и без

учета сопротивления внешней сети X	*с	0,004 о. е. , приведенного

к номинальным условиям и напряжению высшей стороны 10 кВ. Сформулировать вывод. Определить ударный ток короткого замыкания.

Исходные данные:

Трансформатор T: Sном 630 кВА; Ктр 010,4 кВ; Uк 5,5 %;

Pк 7,6 кВт.

Выключатели: QF1 Xа 0,09 мОм; QF2 Xа 0,08 мОм.

83

Трансформатор тока: X тр. т

0,86 мОм.

Магистральный

шинопровод:

ШМА:

X

0, 2

мОм

;

уд

м

r

0,4

мОм

; l = 30 м.

у д

м

Радиальный шинопровод: ШРА: X

0,1

мОм

;

r

0,2

мОм

;

уд

м

уд

м

l = 20 м.

Кабельная линия

W: X

0,06

мОм

;

r 0,3

мОм

; l = 5 м;

уд

м

уд

м

а = 2,4 мм.

Т

QF1

TA1

ШМА ШРА

W

QF2 КЗ

Рис. 35. Расчетная схема задачи

Решение 1. Рассчитаем ток короткого замыкания без учета сопротивления

внешней сети. Составим схему замещения (рис. 36).

Хт

Rт

XQF1

Xтр т

Хшм

Rшм

Хшр R шр Хкл Rкл ХQF2 R п КЗ

Рис. 36. Схема замещения

Рассчитаем параметры трансформатора:

				2
		Pк							7,6				2
	Uк2			Uнн2	104
								5,52						0,42104
	10 Sном										630
X т									10
		Sном									630
13,97 мОм.

rт	P U 2		10 6		7,6 0,4210 6	3,06 мОм.
	к	нн
		Sном2			6302

84

Рассчитаем параметры кабельных линий, магистральных и радиальных шинопроводов:

Xкл X уд l 0,06 5 0,3 мОм;

Rкл rуд l 0,3 5 1,5 мОм;

Xшм X уд l 0, 2 30 6 мОм;

Rшм rуд l 0, 4 30 12 мОм;

Xшр X уд l 0,1 20 2 мОм;

Rшр rуд l 0, 2 20 4 мОм.

Рассчитаем переходное сопротивление:

								2,5	630 43 320 2, 4		7,6 мОм.
	r (2,5 S		тр	k3	320a) / S	тр
	п			ст					630

Свернем схему (рис. 37) и определим результирующие сопротивления.

ХΣ RΣ

Рис. 37. Результирующая схема замещения

X X т XQF1 X тр. т Xшм Xшр Xкл XQF 2

13,97 0,09 0,86 6 2 0,3 0,08 23,3 мОм;

R Rт Rшм Rшр Rкл Rп

3,06 12 4 1,5 7,6 28,16 мОм.

Рассчитаем ток КЗ:

I (3)		Uб			103								0, 4 103		6,32 кА.
	3				r2	x2				3 28,162 23,32

85

2. Рассчитаем ток короткого замыкания с учетом сопротивления внешней сети. К итоговой схеме замещения добавится сопротивление внешней сети Xс, которое необходимо привести к напряжению точки КЗ, то есть 0,4 кВ:

xб x*с Uб2 106 / Sном 0,04 0,42 106 / 630 1мОм.

Определим новое суммарное сопротивление:

X 1 X Xс 23,3 1 24,3 Ом.

Рассчитаем ток КЗ с учетом внешнего сопротивления:

I ''(3)

Uнн 103

0, 4 103

6, 22 кА.

к1

3 r2 x2

3 28,162 24,32

Iк''1(3) незначительно отличается от I (3) ,

из чего видно, что сеть

низкого напряжения удалена от внешних источников и расчет без особой погрешности можно вести без учета внешнего сопротивления, так как для практических расчетов допустима погрешность 10–15 %.

3. Определим ударный ток КЗ. Для этого сначала определим постоянную времени:

	Та	xрез.б	/ ( rрез.б )	24,3		0, 003,
				314	28,16

и ударный коэффициент:

0,01

ку 1 e 0,01/ Та 1 e0,003 1,036.

Ударный ток КЗ будет равен:

i у ку 2I (3) 1,036 2 6, 22 9,086 кА.

86

3.8. Практический расчет несимметричных коротких замыканий

3.8.1. Основные рекомендации

Расчет рекомендуется выполнять в относительных единицах при базисных условиях.

В качестве основных допущений принимают те, которыми руководствуются при расчете трёхфазного КЗ.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1.Построение схем замещения различных последовательностей.

2.Определение параметров схем замещения отдельных последовательностей.

3.Эквивалентирование схем замещения различных последовательностей.

4.Расчет токов и напряжений отдельных последовательностей.

5.Построение диаграмм токов и напряжений для заданного вида КЗ.

6.Определение значений токов и напряжений в фазах.

3.8.2.Построение схем замещения различных последовательностей

При вычислении несимметричных токов КЗ составляют схемы замещения для прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Схема прямой последовательности идентична схеме, которую составляют для расчета трехфазного КЗ.

Схема обратной последовательности по конфигурации анало-

гична схеме прямой последовательности. Как уже отмечалось ранее, различие между двумя схемами состоит в том, что ЭДС генерирующих ветвей в схеме обратной последовательности считают равными нулю, а сопротивления синхронных машин и нагрузок постоянны и не зависят от вида и условий возникновения КЗ.

Схема нулевой последовательности принципиально отличается от двух предыдущих, так как ее конфигурация определяется протеканием токов нулевой последовательности. Зона протекания этих токов ограничивается, в частности, обмотками трансформаторов и автотрансформаторов.

Рекомендуется схему нулевой последовательности составлять, начиная от точки КЗ, прослеживая возможные пути для протекания тока нулевой последовательности.

При соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Y0 (рис. 38, а) на стороне высокого напряжения нет пути протекания

87

для тока нулевой последовательности, поэтому схема замещения разомкнута на стороне высокого напряжения и сопротивление такого трансформатора равно:

X 0 X н X 0 .

Значение величины Хµ0 зависит от конструкции трансформатора. Для группы трех однофазных трансформаторов и трехфазного

с четырьмя или пятью магнитопроводами ток намагничивания очень мал и Хµ0 = ∞. Для трехфазных трехстержневых трансформаторов Хµ0*н = 0,3...1. Но учитывая, что сопротивления рассеяния обмоток значительно меньше Хµ0, можно считать, что Хµ0 = ∞ и в этом случае. При соединении обмоток по схеме Y0/ (рис. 38, б) ЭДС нулевой последовательности трансформатора полностью расходуется на проведение тока через реактивность рассеяния обмотки, соединенной треугольником, так как этот ток не выходит за его пределы. Поэтому в схеме замещения закорачивают ветвь с хн. Это означает, что в данной ветви заканчивается путь тока нулевой последовательности.

Рис. 38. Типы соединений обмоток (слева) и схемы замещения нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов (справа):

а – по схеме соединения Y/Y0; б – по схеме соединения Y0/ ; в – с соединением обмоток

Y0 / Y0 /

Для	трехобмоточного	трансформатора	(автотрансформатора)
с соединением обмоток Y0		/ Y0 / (рис. 38, в) предполагается, что
путь для	токов нулевой последовательности		на стороне среднего

88

напряжения обеспечен, то есть в сети, питаемой от обмотки среднего напряжения, есть хотя бы одна заземленная нейтраль какого-либо трансформатора или элемента этой сети. В схему замещения нулевой последовательности такой трансформатор вводится сопротивлениями прямой последовательности, пропорциональными UK каждой обмотки. Для трехобмоточных трансформаторов всегда можно считать,

что Хµ0 = ∞.

Ток нулевой последовательности, проходя через нейтраль элемента электрической сети (трансформатор, генератор, нагрузка и др.), равен утроенному значению токов фаз. Поэтому, если у этих элементов в нейтраль включено сопротивление, то его в схему замещения нулевой последовательности вводят в виде утроенного значения.

3.8.3. Определение параметров схем замещения отдельных последовательностей

Параметры схемы замещения прямой последовательности вычисляются по тем же выражениям, что и при расчете трехфазного КЗ.

Значения параметров элементов схемы замещения обратной последовательности принципиально не отличаются от значений параметров прямой последовательности. Поэтому в практических расчетах несимметричных КЗ для всех элементов сети значения параметров схемы обратной последовательности можно считать равными значениям параметров схемы прямой последовательности. Это позволяет избежать построения схемы замещения обратной последовательности и дополнительного определения значений ее параметров.

При определении значений параметров схемы замещения нулевой последовательности следует принимать во внимание наличие взаимоиндукции между фазами элементов электрической сети. К таким элементам относят линии электропередачи, синхронные машины, обобщенную нагрузку, трансформаторы и автотрансформаторы.

Для синхронных машин (генераторов синхронных двигателей и компенсаторов) значения параметров схемы замещения нулевой последовательности определяют по выражению:

X X 0 SSб ,

ном

где X 0 – относительное номинальное сопротивление нулевой после-

довательности; Sб – базисная мощность, МВ∙А; Sном – номинальная

полная мощность синхронной машины, МВ∙А.

89

При наличии в электрической сети нагрузочных ответвлений (обобщенной нагрузки) на напряжении 110 кВ и выше, а также электрической системы большой мощности определить точное значение параметров нулевой последовательности этих элементов не представляется возможным.

Это объясняется тем, что данные элементы сети включают в себя группы различных более мелких элементов, объединенных в разветвленную электрическую сеть. В данном случае можно предположить, что значения сопротивлений этих элементов для схемы замещения нулевой последовательности не отличаются от значений сопротивлений прямой последовательности. Если нагрузочные ответвления присоединены на напряжении 6–35 кВ, то путей для тока нулевой последовательности здесь нет. Следовательно, реактивное сопротивление такого нагрузочного ответвления в схему замещения нулевой последовательности входить не будет.

Значения сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов зависят от их конструктивного исполнения, схем соединения обмоток, способа заземления нейтрали и т. д. Значение сопротивления нулевой последовательности данных элементов со стороны обмотки, соединенной в треугольник или в звезду с незаземлённой нулевой точкой, равно бесконечности, что исключает протекание тока нулевой последовательности через данную обмотку.

Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов со стороны обмотки, соединенной в звезду с заземленной нулевой точкой, зависит от схемы соединения других обмоток. Со схемами соединения обмоток трансформаторов и автотрансформаторов, а также с их схемами замещения для токов нулевой последовательности, можно подробно ознакомиться в [2]. В схеме замещения нулевой последовательности трансформатора присутствует реактивное сопротивление намагничивания нулевой последовательности, во много раз превышающее сопротивление его обмоток. Поэтому в практических расчетах значение сопротивления намагничивания нулевой последовательности принимают бесконечно большим, и трансформатор в схеме замещения нулевой последовательности представляется в виде индуктивного сопротивления.

Индуктивное сопротивление нулевой последовательности ЛЭП зависит от материала и количества грозозащитных тросов, сопротивления земли, а также наличия параллельных цепей. Для практических расчетов токов КЗ средние значения соотношений между индуктивными сопротивлениями нулевой последовательности X 0 и прямой по-

следовательности X1 для ВЛ можно принять по табл. 12.

90

Таблица 12

Средние значения индуктивных сопротивлений нулевой последовательности для ВЛ

Воздушные линии	X 0
Одноцепная ЛЭП без тросов	3,5 X1
то же со стальными тросами	3 X1
то же с хорошо проводящими тросами	2 X1
Двухцепная ЛЭП без тросов	5,5 X1
то же со стальными тросами	4,7 X1
то же с хорошо проводящими тросами	3 X1

Сопротивление нулевой последовательности КЛ зависит от типа кабеля, способа его прокладки, характера заземления, параметров оболочки кабеля и т. п. Поэтому сопротивление нулевой последовательности КЛ изменяется в пределах X0 (3,5 4,5)X1 и может быть достаточно точно

определено только путем непосредственных замеров.

3.8.4. Расчет действующего значения периодической слагающей тока несимметричного короткого замыкания

Расчет обычно ведут в относительных единицах. Порядок расчета периодической слагающей тока несимметричного КЗ следующий:

1. После построения схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей рассчитывают параметры этих схем, а затем преобразуют их к точке КЗ. В результате преобразований получают зна-

чения E*1рез , X*1рез , X*2рез , X*0р ез .

2. В зависимости от задания вычисляют дополнительное сопротивление X*(n) :

– для однофазного:

X (1)	X			*2рез	X	*0рез	;
*
– двухфазного:
	X	(2)		X	*2рез	;
	*
– двухфазного на землю:
X (1,1)			X*2рез X*0рез .
*			X*2рез X*0рез