Короткое замыкание на шинах нагрузки

 

Выключатель В замкнут (см. рис. 1.1). Короткое замыкание находится на объединенных шинах нагрузок Н5 и Н6. Точку КЗ в начальный момент замыкания подпитывают токи от нагрузок Н4, Н5, Н6. Наибольший ток в точку КЗ будет поступать от системы С и генераторов Г1, Г2, Г3 с шин Ш5. Нагрузки Н1, Н2 и Н3 из-за большой электрической удаленности могут быть отброшены.

Генераторы Г1, Г2, Г3 заменяем эквивалентным генератором по аналогии с предыдущим примером, рассмотренным для КЗ в точке К4. Схема замещения этой части системы представлена на рис. 1.20,а (см. также рис. 1.18), а после упрощения – на рис. 1.20,б.

 

 

Рис. 1.20

Упрощение схемы замещения части системы справа от шин Ш5 (см. рис. 1.8) выполняем с учетом симметрии нагрузки трансформаторов Т4 и Т5. В этом случае средние точки звезды схемы замещения трансформаторов Т4 и Т5 могут быть объединены как имеющие равные потенциалы. После упрощения полная схема замещения при КЗ в точке К7 принимает вид, представленный на рис. 1.21.

 

 

Рис. 1.21

 

Точка короткого замыкания К7 делит систему на две независимые части.

Ток подпитки от нагрузок Н5 и Н6 справа от точки КЗ

 

 

Схему слева от точки КЗ изобразим в виде, более удобном для расчета (рис. 1.22).

 

     

Рис. 1.22

 

Потенциал точки короткого замыкания принимаем равным нулю:  φ₀ = 0. Неизвестные потенциалы узлов 1 и 2 обозначим φ₁ и φ₂. Составим матричное уравнение по методу узловых потенциалов:

 

где  сумма проводимостей ветвей, примыкающих к узлу 1;

 сумма проводимостей ветвей, примыкающих к узлу 2;

          проводимость между узлами 1 и 2, взятая со знаком минус;

                  сумма токов ветвей с источниками ЭДС, примыкающих к узлу 1;

      сумма токов ветвей с источниками ЭДС, примыкающих к узлу 2.

Определитель матрицы проводимостей

 

 

Для определения потенциала φ₁ на место первого столбца матрицы проводимостей ставим столбец матрицы - столбца токов (справа от знака равенства матричного уравнения) и находим определитель полученной матрицы:

 

 

тогда потенциал точки 1

 

 

Аналогично находим

 

 

тогда потенциал точки 2

 

Находим токи ветвей. Ток ветви от точки 1 до точки КЗ

 

 

тогда суммарный ток в точке КЗ в начальный момент замыкания

 

 

Базисный ток на ступени 6,3 кВ

 

 кА,

 

тогда суммарный начальный ток короткого замыкания

 

I_KΣ = 2,926 ^. 18,33 = 53,63 кА.

 

Составляющая тока КЗ от системы С, генераторов Г1 – Г3 и нагрузки Н4

 кА.

 

Отдельно ток от нагрузки Н4

 

 

Суммарный ток от системы С и генераторов Г1 – Г3

 

 

Отдельно ток от системы С

 

 

и генераторов Г1 – Г3

 

 

Проверка по первому закону Кирхгофа показывает, что расчет выполнен правильно.

Расчеты ударных токов ветвей, периодической составляющей в заданный момент времени t = τ, апериодической составляющей в момент τ выполняются так же, как это было сделано при расчете токов короткого замыкания для точек КЗ К1 – К4.

Если выключатель В будет разомкнут, то расчет короткого замыкания для нагрузок Н5 и Н6 должен выполняться по несколько видоизмененной схеме замещения, чем схема, изображенная на рис. 1.21.

Пусть замыкание происходит в той же точке К7 при разомкнутом выключателе В (на нагрузке Н5). Рассмотрим преобразование схемы замещения двух трансформаторов Т4, Т5 (см. рис. 1.8) с учетом разомкнутого выключателя В. Предшествующий режим работы этих трансформаторов является симметричным, следовательно, нейтральные точки их схем замещения могут быть объединены. С учетом этого участок схемы замещения справа от шин Ш5 примет вид рис. 1.23.

 

 

Рис. 1.23

 

Полная схема замещения, изображенная в виде, удобном для расчета, показана на рис. 1.24.

 

 

Рис. 1.24

Результаты расчета токов короткого замыкания по ветвям, выполненные по методу узловых потенциалов, проставлены около стрелок на схеме замещения (см. рис. 1.24). Стрелки обозначают направление токов. Сравнивая рис. 1.24 и 1.22, можно сделать вывод, что при разомкнутом выключателе В в случае короткого замыкания все токи КЗ оказываются меньше, причем нагрузка, кроме аварийной ветви, не переходит в генераторный режим и не подпитывает током точку КЗ.

Все остальные расчеты по определению суммарного тока КЗ, ударных токов и токов в заданный момент времени τ проводятся так же, как в рассмотренных ранее примерах.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назвать этапы переходного процесса КЗ и дать им краткую характеристику.

2. Изобразить примерный вид осциллограммы тока КЗ вблизи генератора с АРВ.

3. Назвать слагаемые тока КЗ и постоянные затухания переходных токов КЗ.

4. Как определяется постоянная затухания простой активно-индуктивной цепи с сопротивлениями r и Х?

5. Какие параметры генераторов используют для определения начальных токов КЗ?

6. Дать определение схемы замещения. Сущность представления параметров схемы замещения в относительных единицах.

7. При каких базисных условиях определяются сопротивления Х_d и Х_q генератора, приводимые в каталожных данных?

8. Физический смысл напряжения короткого замыкания трансформатора.

9. Какие основные базисные величины выбираются при расчетах КЗ в электрических системах? Записать основные соотношения между базисным напряжением, током, сопротивлением и мощностью.

10. Какие параметры переходного процесса КЗ используют для проверки динамической устойчивости шин и аппаратов.

11. Условия выбора (проверки) аппаратов по отключающей способности.