При расчетах токов КЗ необходимо определить сопротивления элементов и ЭДС, входящих в расчетную схему сети. Для этого необходимо элемент представить его схемой замещения и определить параметры этой схемы.
Схема замещения – это электрическая схема, в которой все магнитные связи заменяются электрическими, источники питания представляются ЭДС и сопротивлениями, а элементы СЭС, связывающие источники питания с точкой КЗ – сопротивлениями.
Сопротивления одного провода воздушной или одной жилы кабельной линии электропередачи:
активное
; (2)
индуктивное сопротивление прямой последовательности
, (3)
где – погонное активное сопротивление проводов ВЛ или жил кабеля КЛ при расчетной температуре, , т.е. сопротивление провода ВЛ или жилы кабеля КЛ; принимается по каталожным данным, исходя из материала и сечения провода (жилы) и конструкции кабеля (приложения Б, В);
– длина линии, ;
– погонное индуктивное сопротивление прямой последовательности проводов ВЛ или жил КЛ; принимается по справочным таблицам для КЛ, исходя из сечения жил, конструкции и напряжения кабеля (приложение В), для ВЛ – марки (материала) и сечения провода, напряжения и среднего геометрического расстояние между проводами разных фаз (приложения А, Б); среднее геометрическое расстояние между проводами фаз ВЛ равно
|
|
. (4)
Если отсутствуют данные о сечениях проводов и жил, допустимо принимать для ВЛ напряжением до [1], для КЛ напряжением [3].
Схемы замещения выше рассмотренных элементов представляют цепочки из последовательно соединенных активного и индуктивного сопротивлений, рассчитываемых соответственно по формулам 2 и 3.
Для трехфазного двухобмоточного трансформатора необходимо определить активное и индуктивное сопротивления одной фазы трансформатора.
Условное графическое обозначение в расчетной схеме и упрощенная (без учета цепи намагничивания) схема замещения одной фазы этого трансформатора показаны на рисунке 4.
а) б)
Рисунок 4 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения одной фазы двухобмоточного трансформатора
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Активное сопротивление одной фазы
, (5)
где – активное сопротивление короткого замыкания;
– потери короткого замыкания, , (из приложений Г и Д);
– номинальное напряжение трансформатора на стороне КЗ, ;
– номинальная мощность трансформатора, .
Индуктивное сопротивление одной фазы
, (6)
где – индуктивное сопротивление короткого замыкания;
– номинальное напряжение короткого замыкания трансформатора, , (из приложений Г и Д).
|
|
Для трехфазного двухобмоточного трансформатора с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на две ветви, определяют индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения одной фазы трансформатора.
Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения показаны на рисунке 5.
а) б)
Рисунок 5 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения одной фазы трансформатора с расщепленной обмоткой НН
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Как видно из рисунка 5б, схема замещения представляет трехлучевую звезду, индуктивные сопротивления лучей которой
;
, (7)
где – индуктивное сопротивление фазной обмотки ВН;
– индуктивные сопротивления ветвей фазной обмотки НН;
– номинальное напряжение короткого замыкания между обмоткой ВН и параллельно соединенными ветвями обмотки НН, , (из приложений Г, Д);
– номинальное напряжение короткого замыкания между ветвями обмотки НН при разомкнутой обмотке ВН, , (из приложений Г, Д).
Для трехфазного трехобмоточного трансформатора определяют активное и индуктивное сопротивления обмоток одной фазы трансформатора.
Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения одной фазы этого трансформатора приведены на рисунке 6.
Рисунок 6 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения одной фазы трехобмоточного трансформатора
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Схема замещения представляет трехлучевую звезду, сопротивления ветвей которой равны сопротивлениям фазных обмоток ВН, СН и НН.
Активные сопротивления ветвей схемы замещения (фазных обмоток)
;
; (8)
,
где – активные сопротивления соответственно фазных обмоток ВН, СН и НН;
– потери короткого замыкания соответствующих пар обмоток, , (из приложений Г, Д).
Индуктивные сопротивления лучей схемы замещения (фазных обмоток)
;
; (9)
,
где – номинальные напряжения короткого замыкания соответствующих пар обмоток, , (из приложений Г, Д).
Если для трехобмоточного трансформатора приведено в справочных данных только значение для любой пары обмоток, то допустимо определить активное сопротивление короткого замыкания этой пары обмоток по формуле двухобмоточного трансформатора, найти отношение этих обмоток и принять его одинаковым для всех обмоток [1].
Одинарный токоограничивающий реактор имеет условное графическое обозначение и схему замещения, изображенные на рисунке 7.
|
|
Рисунок 7 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения одинарного реактора
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Активное сопротивление одинарного реактора
, (10)
где – номинальные потери мощности в реакторе, ;
– номинальный ток реактора, .
Индуктивное сопротивление одинарного реактора
, (11)
где – относительное индуктивное сопротивление реактора, ;
– номинальное напряжение реактора, .
Для сдвоенного токоограничивающего реактора определяют индуктивные сопротивления лучей схемы его замещения, которая представляет собой трехлучевую звезду.
Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения сдвоенного реактора изображены на рисунке 8.
Рисунок 8 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения сдвоенного реактора
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
|
|
Индуктивное сопротивление луча со стороны среднего зажима – зажима, обращенного в сторону источника питания
, (12)
где – коэффициент связи между ветвями реактора;
– номинальное индуктивное сопротивление реактора – сопротивление одной ветви реактора при отсутствии тока в другой.
Индуктивные сопротивления двух других лучей схемы замещения
. (13)
Условное графическое обозначение и схема замещения синхронного двигателя (СD) приведены на рисунке 9.
| |||||
Рисунок 9 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения синхронного двигателя
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Индуктивное сопротивление фазной обмотки статора СД
, (14)
где – сверхпереходное относительное индуктивное сопротивление по продольной оси; при отсутствии справочных данных можно принимать [3] .
– сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя
, (15)
где – сверхпереходная относительная ЭДС синхронного двигателя;
для перевозбужденных, для недовозбужденных СД;
– среднее напряжение сети в месте подключения СД.
Активное сопротивление фазной обмотки СД и обычно при расчетах токов КЗ не учитывается.
Условное графическое обозначение и схема замещения асинхронного двигателя (AD) показаны на рисунке 10.
| |||||
Рисунок 10 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения асинхронного двигателя
а) условное графическое обозначение;
б) схема замещения.
Индуктивное сопротивление фазной обмотки статора AД
, (16)
где – сверхпереходное относительное индуктивное сопротивление асинхронного двигателя; можно принять [3] .
– сверхпереходная ЭДС асинхронного двигателя
,
где – относительное значение сверхпереходной ЭДС асинхронного двигателя; .
Активное сопротивление фазной обмотки статора АД и в расчетах токов КЗ не учитывается.
Как показывает практика расчетов токов КЗ в сетях напряжением выше 1000В, необходимо обязательно учитывать индуктивные сопротивления электродвигателей, генераторов, трансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных ЛЭП, токопроводов и активные сопротивления проводов ВЛ и жил кабелей КЛ.
|
|