Расчет токов короткого замыкания

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 43Следующая ⇒

6 Расчет токов короткого замыкания

При выполнении курсовых и дипломных проектов расчеты токов КЗ и остаточных напряжений проводятся для выбора аппаратов, проводников, проектирования и настройки релейной защиты и автоматики.

В электроустановках переменного тока свыше  расчет токов КЗ должен проводиться согласно [11].

Расчет токов КЗ можно проводить различными методами.

6.1 Расчет токов короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС

При учебном проектировании будем применять метод эквивалентных ЭДС. Он используется для расчета токов трехфазного короткого замыкания и токов прямой последовательности несимметричных КЗ. Наиболее часто определяются токи в начальный момент короткого замыкания.

Расчет производят исходя из следующих положений. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой. Синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе. Расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (среднее номинальной напряжение), а именно: 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23; 0,133 .

Учитывают влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывают при единичной мощности АД до , если электродвигатели отдалены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя и более ступенями трансформации.

В электроустановках напряжением выше  учитывают индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, токопроводов. Активные сопротивления следует учитывать только для воздушных линий с проводами малых площадей сечений и стальными проводами, а также для протяженных кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением при условии, если .

В электроустановках напряжением до  учитывают индуктивные и активные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи (переходные контакты аппаратов, токовые катушки, переходные сопротивления и т.д.). При этом следует отметить, что влияние сопротивления энергосистемы на результаты расчета токов КЗ на стороне до  невелико.

Расчетная схема для определения токов КЗ представляет собой схему в однолинейном исполнении, в которую введены генераторы, компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели, оказывающие влияние на ток КЗ, а также элементы системы электроснабжения (линии, трансформаторы, реакторы), связывающие источники электроэнергии с местом КЗ. По расчетной схеме составляют схему замещения. Элементы системы электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники электроэнергии – сопротивлениями и ЭДС. Сопротивления и ЭДС схемы замещения должны быть приведены к одной ступени напряжения (основная ступень). В практических расчетах за основную ступень удобно принимать ступень, где определяются токи КЗ. Параметры элементов схемы замещения можно выражать в именованных или относительных единицах.

Алгоритм расчета следующий:

1. Составить схему замещения сверхпереходного режима.

2. Привести сопротивления элементов и ЭДС к одной ступени напряжения и к одинаковым базисным условиям.

3. Свернуть схему относительно места КЗ. Определить суммарные ЭДС и сопротивление в начальный момент времени.

4. Найти начальный сверхпереходный ток в месте КЗ.

5. Распределить ток КЗ по ветвям схемы и определить остаточные напряжения.

Рассмотрим каждый пункт алгоритма.

1. Схема замещения составляется только для особой фазы, т.е. фазы, находящейся в условиях, отличных от других фаз. Так при замыкании фазы  на землю особой будет фаза , а при замыкании между собой фаз  и  особой будет фаза .

Все источники (генераторы, крупные компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели мощностью  и выше, а также обобщенная нагрузка) вводится в схему замещения своими сверхпереходными параметрами –  и . Фазная сверхпереходная ЭДС:

                                             ,                                      (74)

где , ,  – фазное напряжение, ток и угол сдвига между ними в предшествующем режиме (для синхронных генераторов, двигателей и перевозбужденных синхронных компенсаторов берется знак «+», для асинхронных двигателей и недовозбужденных синхронных двигателей – «-»).

Для упрощения расчетов принимают, что сверхпереходные индуктивные сопротивления по продольной ( ) и поперечной ( ) осям одинаковы и равны .

Если требуется определить ток только в месте КЗ, то принимают следующие допущения: учитываются только двигательные нагрузки, расположенные в месте короткого замыкания; генераторы, имеющие нагрузку на генераторном напряжении, вводятся в схему замещения ЭДС:  (соответствует эквивалентной ЭДС нагруженного генератора и обобщенной нагрузке). Если нет полных данных о действительных значениях сверхпереходных сопротивлений, нагрузке и других параметрах источников, то можно принимать средние значения и  (см. табл. 6.1).

В современных энергосистемах имеются достаточно мощные источники (крупные электростанции или энергосистемы), электрически удаленные от места КЗ или от ветви, в которой определяется ток. Напряжение в месте подключения такого источника неограниченной мощности практически остается неизменным и его ЭДС в относительных единицах принимают равным единице, в именованных – номинальному напряжению, а сопротивление – равным нулю.

Для более близко расположенных источников иногда отсутствуют данные о сопротивлениях, но известны ток  или мощность  короткого замыкания в сети. В этом случае сопротивление находят по выражениям из таблицы 6.2.

Таблица 6.1 - Средние значения параметров^*

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США