Допущения при расчетах токов короткого замыкания

При решении большинства практических задач, связанных с расчетами токов КЗ, принимают ряд допущений, не вносящих существенных погрешностей в точность расчетов. Применительно к сетям напряжением выше 1 кВ основные допущения следующие:

- не учитывается насыщение магнитных систем всех элементов цепи КЗ (генераторов, трансформаторов и электродвигателей);

- все нагрузки представляют постоянными индуктивными сопротивлениями;

- пренебрегают активными сопротивлениями элементов схемы, если отношение результирующих сопротивлений от источника до точки КЗ , кроме случаев определения степени затухания апериодических составляющих токов КЗ;

- пренебрегают емкостными проводимостями на землю ВЛ напряжением до 220 кВ (для КЛ напряжением 110 кВ и выше емкостные проводимости необходимо учитывать);

- не учитывают сдвиг по фазе ЭДС источников энергии, входящих в расчетную схему;

- считают, что все элементы СЭС симметричны, а нарушение симметрии происходит только в месте КЗ;

- приближенно учитывают затухание апериодической составляющей тока КЗ в схемах с несколькими независимыми контурами;

- учитывают в виде обобщенных нагрузок центров питания все электроприемники, за исключением мощных электродвигателей, подключенных непосредственно в месте КЗ или на небольшом электрическом удалении от него;

- пренебрегают различием значений сверхпереходных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин.

Электрические сети напряжением до 1 кВ являются в основном распределительными, разветвленными, содержат значительное количество силовых элементов, устройств, аппаратов контроля и управления. Как правило, они питаются от одного мощного источника, для которого в аварийных режимах можно полагать U_с=const.

Расчеты токов КЗ в этих сетях выполняют с теми же допущениями, что и в сетях напряжением свыше 1 кВ, но с учетом активных сопротивлений силовых элементов сети. В расчетную схему короткозамкнутой цепи необходимо дополнительно включить и учитывать:

- сопротивления элементов РУ (проводников, кабелей и шин длиной 10-15 м и более, токовых катушек расцепителей автоматических выключателей, первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока, переходных сопротивлений контактов, коммутационных аппаратов);

- переходные сопротивления в месте КЗ;

- несимметрию сопротивлений фаз (например, при установке трансформаторов тока не во всех фазах).

Применение вычислительной техники для расчетов переходных процессов позволяет отказаться от некоторых допущений и тем самым повысить точность расчетов, более полно учесть явления, характеризующие переходной процесс.

 

Глава 2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТАМ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

 

Расчетные схемы

На первом этапе расчета аварийных режимов на основе принципиальной схемы СЭС составляют расчетную схему, исходя из нормальных условий работы системы:

- если на сборных шинах предусмотрен реактор, то он должен быть включен в работу;

- если предусмотрена параллельная работа вводов, секционный выключатель должен быть включен;

- на электростанции предполагается одновременная параллельная работа всех генераторов;

- все источники питания имеют автоматические регуляторы возбуждения (АРВ).

Принципиальная схема должна соответствовать предшествующему нормальному режиму эксплуатации с наибольшим числом включенных источников питания и подпиткой точек КЗ в последующих аварийных режимах.

Расчетная схема составляется для аварийного режима СЭС, и на ней, как правило, в однолинейном изображении показывают источники СЭС, точки КЗ, все силовые элементы (генераторы, синхронные компенсаторы, силовые трансформаторы и автотрансформаторы, реакторы; ВЛ и КЛ, связывающие источники с местом КЗ), по которым возможно протекание тока КЗ или его составляющих.

В соответствии с ГОСТом все КЗ подразделяются на удаленные и близкие. КЗ считается удаленным, если амплитуды периодической составляющей тока статора данной электрической машины в начальный и произвольный моменты КЗ практически одинаковы, и близким, если эти амплитуды отличаются.

В зависимости от постановки задачи на схеме намечают несколько расчетных точек КЗ и указывают виды КЗ.

При проверке электрических аппаратов и жестких проводников вместе с поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую стойкость расчетным видом КЗ является трехфазное КЗ.

При проверке гибких проводников на электродинамическую стойкость (тяжение, опасное сближение и схлестывание проводников) расчетным видом КЗ является двухфазное КЗ.

При проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость расчетным видом КЗ в общем случае является трехфазное КЗ.

При проверке электрических аппаратов на коммутационную способность расчетным видом КЗ может быть трехфазное или однофазное КЗ в зависимости от того, при каком виде КЗ ток КЗ имеет наибольшее значение.

Расчетная точка КЗ находится непосредственно с одной или с другой стороны рассматриваемого элемента ЭУ в зависимости от того, когда для него создаются наиболее тяжелые условия в режиме КЗ.

При проверке кабелей на термическую стойкость расчетной точкой КЗ является:

- для одиночных кабелей одной строительной длины - точка КЗ в начале кабеля;

- для одиночных кабелей со ступенчатым соединением по длине – точка КЗ в начале каждого участка нового сечения;

- для двух и более параллельно включенных кабелей одной кабельной линии – в начале каждого кабеля.

После составления схемы замещения рассчитываются ее параметры в именованных или относительных единицах, затем полученные значения приводятся к основной ступени напряжения.