Системы электроснабжения в базисных единицах

Выражения для определения сопротивлений элементов

Расчет в симметричных координатах

Расчет трехфазного КЗ. В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах токов КЗ выделяются два характерных случая [32, 5]: КЗ в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности, и КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.

Системой бесконечной мощности условно считают источник, напряжение на шинах, которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи. Отличительной особенностью такого источника является малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи КЗ.

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической слагающей тока КЗ во времени не изменяется, а, следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и ее действующее значение

.

Если на предприятии имеется собственный источник питания (обычно ТЭС) или питание осуществляется от источников, расположенных вблизи данного предприятия, то и значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t следует определять по расчетным кривым.

Расчет токов КЗ в установках напряжением выше 1 кВ имеет ряд особенностей по сравнению с расчетом токов КЗ в установках напряжением до 1 кВ. Эти особенностизаключаются в следующем:

- активные сопротивленияэлементов системы электроснабжения при определении токов КЗ не учитывают, если выполняется условие, где суммарные реактивные и активные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки КЗ;

- при определении тока КЗ учитывают подпитку от двигателейвысокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ; подпитку от асинхронных двигателей − только в ударном токе КЗ.

Расчет токов КЗ выполняют в именованных или относительных единицах. Если расчет выполняют в именованных единицах, то для определения тока КЗ необходимо привести все электрические величины к напряжению ступени, на которой имеет место КЗ. Для приведения используют следующие соотношения:

где Е, U, I, Z, X, R − соответственно ЭДС, напряжение, ток, полное, индуктивное и активное сопротивление, приводимые к ступени с точкой КЗ; k_Т1, k_Т2,..., k_Тn − коэффициенты трансформации последовательно включенных трансформаторов, определяемые в направлении от источника питания к ступени с точкой КЗ.

В практических расчетах токов КЗ обычно вместо номинальных напряжений используют средние значения напряжений.

При расчетах в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность S_б и базисное напряжение U_б. За базисную мощностьпринимают мощность одного трансформатора главной понизительной подстанции (ГПП) или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВА.

В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (U_ср = 0,133; 0,23; 0,4; 0,525; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ).

Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям в соответствии с табл. 2.1 [32, 5].

Таблица 2.1

Элемент системы электроснабжения	Исходный параметр	Сопротивление элемента, о.е.
Генератор
Продолжение табл. 2.1
Генератор
Энергосистема
Трансформатор двухобмоточный
Автотрансформатор ил трехобмоточный трансформатор
Трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения
Реактор
Линия
Синхронные и асинхронные электродвигатели, компенсаторы

Для определения токовКЗна расчетной схеме намечают характерные точки КЗ, в которых токи имеют максимальное значение. Как правило, это сборные шины ГПП, распределительных устройств (РУ), распределительных пунктов (РП) или начало линий. Точки КЗ нумеруют в порядке их рассмотрения, начиная с высших ступеней. На основании расчетной схемы составляют схему замещения, которую путем последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования звезды сопротивлений в треугольник и обратно приводят к простому виду. Ток КЗв рассматриваемой точке определяют из выражения:

,

где I_б − базисный ток той ступени, на которой рассматривают ток КЗ; ∑Х − суммарное приведенное индуктивное сопротивление от источника питания до точки КЗ.

Наличие в системе электроснабжения двигателей высокого напряжения приводит к увеличению тока КЗ за счет подпитки места КЗ. Подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ. Полное начальное значение периодической составляющей тока КЗ при этом определяют арифметическим суммированием токов КЗ от источника питания и синхронного двигателя.

Сверхпереходный ток синхронного двигателя (периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени) определяют из выражения

,

где I_ном,СД − номинальный ток двигателя, А; − приведенное сверхпереходное реактивное сопротивление двигателя по продольной оси; − приведенное значение сверхпереходной ЭДС, о.е., в начальный момент КЗ, которое можно определить по формуле

где − номинальный коэффициент мощности двигателя; «−» − принимается для асинхронных двигателей; «+» − принимается для синхронных двигателей, компенсаторов, генераторов.

Приближенные значения сверхпереходной ЭДС и сверхпереходного сопротивления даны в табл. 2.2.

Таблица 2.2