Тема 1 Методи розрахунків струмів короткого замикання план

1. Методи розрахунків струмів короткого замикання.

Література

1. Електропостачання агропромислового комплексу: підруч. / Козирський В.В., Каплун В.В., Волошин С.М. - К.: Аграрна освіта, 2011. – 448с.

арк.. 314 – 321,

2. Притака І.П., Козирський В.В. Електропостачання сільського господарства. – К.: Урожай,

1995, - 304 с.

арк.. 169 - 208

3. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.

- М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с

арк. 172…200.

Методи розрахунків струмів короткого замикання

Розрахунки струмів короткого замикання потрібні для :

1) вибору схеми електричних з’єднань;

2) вибір проводів, кабелів, шин і апаратури;

3) визначення впливу лінії електропередачі на лінії зв’язку;

4) аналізу роботи споживачів в аварійних режимах;

5) проектування і налагодження релейного захисту;

6) перевірки стійкості енергосистеми;

7) вибір характеристик розрядників.

При обчисленні струмів короткого замикання вибирають розрахункові умови – розрахункову схему, вид і місцезнаходження точки короткого замикання та ін. Розрахункову схему беруть в однолінійному зображенні з нанесенням всіх елементів мережі і з точки короткого замикання.

На схемі користуються шкалою середніх номінальних напруг: 787, 526, 345, 230, 162, 115, 37, 21, 15.75, 10.5, 6.3, 3.15, 680, 400, 230 В.

Користуючись розрахунковою схемою складають схему заміщення. На цій схемі для всіх елементів позначають опори. Магнітно зв’язані кола замінюють колами зв’язаними електрично. Всі опори і е.р.с. зводять до одного ступеня напруги. У схему заміщення не входять елементи розрахункової схеми, по яких не проходить струм короткого замикання. Потім користуючись методом перетворювання, схему спрощують до одного еквівалентного елемента, з одного боку якого е.р.с., а з другого точка короткого замикання. Опір кінцевого елемента називається результуючим опоромі позначають Z рез., а е.р.с. – Е рез.

Струм короткого замикання визначають

І к. = ;

Струм короткого замикання у відносних одиницях

І_*=;

де І_*- струм короткого замикання у відносних замиканнях

Е_*рез. – еквівалента е.р.с. у відносних одиницях

Z_*рез. – результуючий опір у відносних одиницях.

За струмом у відносних одиницях можна визначити струм короткого замикання в іменованих одиницях.

І к = І_* ∙ І б І б =;

де І б – базисний струм на ступені точки короткого замикання.

Ударний струм короткого замикання визначають

ί у = К у ∙ І п. о

де І п. о – початкове значення періодичної складової струму

короткого замикання ( t = 0 ).

К у – ударний коефіцієнт

Отже, розрахунок с. короткого замикання виконується в такому порядку;

1. Для заданої схеми електропостачання складають розрахунковусхему, а за нею – електричну схемузаміщення.

2. Шляхом поступового перетворення схему заміщення зводять до найбільш простого вигляду з Z рез. І Е рез.

3. Користуючись законом Ома, за Z рез. І Е рез знаходять І п.о початкове значення періодичної складової струму короткого замикання, потім ί у і Sк = ∙ U І к.

Однолінійна розрахункова Схема заміщення

схема

Є два основних методи розрахунку струмів короткого замикання:

а) метод відносних одиниць;

б) метод іменованих одиниць.

Метод відносних одиниць– це такий, при якому всі параметри схеми виражають у частинах від прийнятих базисних значень.

Метод іменованих одиниць– це метод, при якому параметри схеми виражають в іменованих одиницях.

Відносний опір будь-якого елемента– це відношення абсолютного спаду напруги на елементі до напруги всього кола.

Х_*===;

щоб спростити розрахунки, відносні величини зводять до однакових умов, які називають базисними.

Х_*б = Х_*-;

За базисну потужність S б беруть довільну величину, яка дорівнює сумарній потужності всіх генераторів або довільному числу ( 100 мВА).

Відносний опір системи до шин підстанції, зведений до базисної потужності

Х_*б.с =;

де S б – базисна потужність, мВА;

Sк.ш – потужність короткого замикання на шинах підстанції, мВА.

Відносний індуктивний опір лінії електропередачі, зведений до базисної потужності

Х_*б.л = Х о ∙ ℓ;

де ℓ - довжина лінії в км;

Хо – опір 1 км, Ом/км.

Для наближених розрахунків повітряних мереж, виконаних проводами з кольорових металів, опір 1 км можна брати

для ліній до 1 кВ – Хо = 0.30 Ом/км

для ліній до 6…20 кВ - Хо = 0.40 Ом/км

для ліній до 110 кВ - Хо = 0.45 Ом/км

Індуктивний опір стальних проводів на 1 км довжини визначають як суму зовнішнього Хо зовн. та внутрішнього Хо вн. Опорів

Хо = Хо зовн. + Хо вн.

Хо зовн. = 0.4 Ом/км

Хо вн. – залежить від величини струму, що протікає по проводу.

Відносний активний опір лінії електропередачі, зведений до базисної потужності

R_*б.л = Rо ∙ ℓ;

де Rо – опір 1 км лінії ( для стальних проводів беруть із таблиці)

для проводів із кольорових металів

Rо = Ом/км;

де γ – питома провідність матералу проводу м/Ом ∙ мм^2:

для міді - γ = 53 м/Ом ∙ мм^2:;

для алюмінії - γ 32 м/Ом ∙ мм^2:;

F – поперечний розріз, мм².

Відносний індуктивний опір силового трансформатора зведений до базисної потужності

Х_*б.т. =;

де U к% - напруга короткого замикання трансформатора у відсотках

S н – номінальна потужність трансформатора, МВА.

Для розрахунку струмів короткого замикання в установках до 1000 В враховують як індуктивний ток і активний опори трансформатора.

Відносний активний опір трансформатора зведений до базисної потужності

R_*б.т. =;

де Р к.з. – втрати короткого замикання, КВТ.

Відносний індуктивний опір трансформатора

Х_*б.т. =;

Порядок розрахунку струмів короткого замикання в мережі, що живиться від потужної енергосистеми:

1. Складають розрахункову та заміщення схеми до точки короткого замикання.

2. Визначають відносні опори всіх елементів кола до точки короткого замикання.

3. Визначають результуючий опір до точки короткого замикання.

Z_*б.р. =

4. Розраховують базисний струм

І б = , кА

5. Визначають струм трифазного короткого замикання

І⁽³⁾_к.з. =, кА

6. Розраховують ударний струм

ί у = ∙ К у ∙ І⁽³⁾_к.з. , кА

7. Визначають повний ударний струм

І у = ( 1 … 1.52 ) І⁽³⁾_к.з. , кА

а) К у = 1.8 для шин 10 і 35 підстанцій високого ступеня понад 110 кВ;

б) К у = 1.5 на шинах 10 і 35 кВ підстанцій з вищим ступенем напруги 35 кВ;

в) К у = 1.0 в мережах 10 кВ і 0.38/0.22 кВ

8.Розраховують потужність короткого замикання

S к. з. = U ср. І⁽³⁾_к.з. , М.В.А.

9. Визначають двофазний струм короткого замикання

І⁽²⁾_к.з. = 0.87 ∙ І⁽³⁾_к.з. , кА