Способы определения ударного коэффициента и ударного тока короткого замыкания

Способ расчета ударного тока КЗ зависит от требуемой точности расчета и конфигурации исходной схемы.

При расчете ударного тока КЗ с целью проверки проводников и электрических аппаратов по условиям КЗ допустимо считать, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент наступления ударного тока равна амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ.

В практических расчетах ударный ток находят при наибольшей апериодической составляющей. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей при холостом ходе в предшествующем режиме и когда вектор напряжения проходит через нуль.

С учетом этих условий выражение для ударного тока КЗ можно записать

,                   (2.53)

 

где К_УД – ударный коэффициент, характеризующий превышение ударного тока над амплитудой периодической составляющей тока КЗ, зависит от Т_а (рис. 2.26).

 

Ударный коэффициент рекомендуется определять по формуле:

.                                                                                  (2.54)

Ударный коэффициент зависит от постоянной времени затухания апериодической составляющей . При     К_УД →1, а при    К_УД →2, т.е. значение ударного коэффициента изменяется в пределах 1< К_УД <2.  

где К_УД – ударный коэффициент, зависящий от Т_а (рис. 2.26).

Значение отношения х/r элементов систем электроснабжения и постоянных времени типичных радиальных ветвей даны в таблицах 2.5 и 2.6.

Таблица 2.5

Средние значения отношения х"/r для элементов системы электроснабжения

 

Элемент	х"/r
Подстанция энергосистемы, с которой ГПП связана, на напряжение:35 кВ 110 – 150 кВ 220 – 330 кВ	6,3 6,3 – 10 10 – 13
Электростанция, состоящая из блоков турбогенератор - трансформатор, при мощности генератора: 100 – 200 МВт: 300 МВт 500 МВт	80 100 110
Заводская ТЭЦ, связанная с предприятием на генераторном напряжении, с турбогенераторами мощностью 12 – 60 МВт	50 – 80
Воздушные линии электропередачи напряжением:35 кВ 110 кВ 150 кВ 220 кВ 330 кВ	0,6 – 1 1,3 – 2,6 3 – 3,5 3,6 – 4 4 – 4,5
Кабельные линии электропередачи напряжением 1/6 – 10/35 кВ, выполняемые трехжильным кабелем сечением алюминиевой жилы: 25 мм2 35 мм2 50 мм2 70 мм2 95 мм2 120 мм2 150 мм2 185 мм2	0,06/0,06/0,1 0,08/0,09/0,13 0,11/0,13/0,20 0,16/0,18/0,27 0,21/0,24/0,36 0,27/0,31/0,46 0,35/0,40/0,60 0,44/0,50/0,75
Силовые трансформаторы двухобмоточные 6 – 10/0,4 – 0,69 кВ номинальной мощностью 25 – 2500 кВ·А	2,8/5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 35 кВ номинальной мощностью 1000 – 10000 кВ·А	5,4-11,5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 110 кВ номинальной мощностью 10000 кВ·А: 16000 кВ·А	17,5 18,5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 110 кВ: с расщепленной обмоткой НН, номинальной мощностью 25000 – 80000 кВ·А при параллельном соединении обмоток НН	40 – 65   26 – 45
Токоограничивающий реактор при номинальном токе до 630 А 1000 А и выше	15 – 70 40 – 80

Таблица 2.6

Средние значения отношения x_РЕЗ /r_РЕЗ и постоянной времени T_А ударного коэффициента К_УД для характерных радиальных ветвей системы электроснабжения напряжением выше 1 кВ

 

Схема	Точка КЗ	Ветвь	хРЕЗ /rРЕЗ	ТА	КУД
	К1	Энергосистема	10	0,03	1,72
	К2	Энергосистема и ВЛ 110-220 кВ	15	0,05	1,8
	К3	Энергосистема, ВЛ и трансформатор ГПП 25-80 МВ·А	35-50	0,12-0,16	1,92-1,94
	К4	Линейный реактор Iном ³ 1кА Iном £ 0,63кА	72 35	0,23 0,11	1,96 1,91
	К5	Трансформатор 10 (6) / 0,4 - 0,69 кВ	6-10	0,02-0,03	1,6-1,7
	К6	Кабельная линия 10 (6) кВ длиной 200 – 300м	3	0,01	1,4
		Асинхронный электродвигатель	13	0,04	1,6
		Синхронный электродвигатель мощностью, МВт: до 1,6 2 - 4 выше 4	16 22 32	0,05 0,07 0,10	1,8 1,9 1,9

 

Если исходная расчетная схема является многоконтурной, но все источники энергии связаны с расчетной точкой КЗ общим сопротивлением, то при приближенных расчетах ударного тока КЗ рекомендуется использовать формулу (2.53) , а ударный коэффициент определить по формуле:

,

где Т_а.эк – эквивалентная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ рассчитывается по формуле:

,                                                                            (2.55)

где X_рез(R=0) - результирующее индуктивное сопротивление схемы, найденное при отсутствии всех активных сопротивлений (R_рез = 0);

R_рез(Х=0) - результирующее активное сопротивление схемы при отсутствии всех индуктивных сопротивлений (X_рез = 0), найденных относительно точки КЗ.

В тех случаях, когда исходная расчетная схема является многоконтурной, но точка КЗ делит ее на несколько независимых частей, то ударный ток допустимо принимать равным сумме ударных токов от соответствующих частей схемы, т.е.

,                                                                         (2.56)

где I_П0i – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от i – й части схемы;

К_УДi – ударный коэффициент тока КЗ от от i – й части схемы.

В приближенных расчетах эквивалентную постоянную времени не определяют, а принимают усредненные значения ударного коэффициента для ветви с  гидрогенераторами – K_УД.Г  = 1,9;  для ветви с турбогенераторами – K_УД.Т = 1,8: для ветви с системой – K_УД.С =1,4.

Ударный ток КЗ для сложной схемы определяют по формуле

i_УД  = (I_П0.Г ·K_УД.Г + I_П0.Т ·K_УД.Т + I_ПС  ·K_УД.С).                                  (2.57)

 

Рис. 2.26. Зависимость К_УД от постоянной времени Т_А

(или от отношения ) при I_пt=I_п0