Источники, питающие точку короткого замыкания

ГЛАВА 7. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ

Общие положения

Для электроустановок характерны четыре режима работы: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

По режиму кз электрооборудование проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а коммутационные аппараты - также на коммутационную способность.

Расчет токов кз регламентируют следующие документы:

– Правила устройства электроустановок.

– ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. – М.: Издательство стандартов, 1985.

– ГОСТ Р 52735- 2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. – М.: Издательство стандартов, 2007.

– ГОСТ Р 50270-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках напряжением до 1 кВ. – М.: Издательство стандартов, 1993.

– ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. – М.: Изд-во стандартов,1993.

В соответствии с ГОСТ 652735-2007 различают следующие виды коротких замыканий:

трехфазное, условное обозначение – К⁽³⁾;

двухфазное, условное обозначение – К⁽²⁾;

двухфазное на землю, условное обозначение – К^(1,1);

однофазное на землю, условное обозначение – К⁽¹⁾;

Двойное короткое замыкание на землю – К^{1.1}.

Схемы коротких замыканий приведены на рис. 7.1.

Трехфазное кз называют симметричным коротким замыканием, а остальные виды кз – несимметричными. Несимметричные кз а также несимметричные нагрузки представляют различные виды поперечной несимметрии, в отличие от продольной несимметрии, вызванной, например, обрывом или отключением одной из фаз линии электропередачи.

 

Рис. 7.1. Схемы коротких замыканий

В ПУЭ оговорены требования по выбору и применению по условиям короткого замыкания электрических аппаратов и проводников в электроустановках переменного тока частотой 50 Гц, напряжением до и выше 1 кВ.

По режиму кз должны проверяться:

В электроустановках напряжением выше 1 кВ:

а) электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные конструкции для них;

б) воздушные линии электропередачи при ударном токе кз 50 кА и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов кз.

В электроустановках напряжением до 1 кВ – только распределительные щиты, токопроводы и соединительные шкафы.

Аппараты, которые предназначены для отключения токов кз или могут по условиям своей работы включать короткозамкнутую цепь, должны, кроме того, выполнять эти операции при всех возможных токах кз.

В соответствии с ПУЭ допускается не проверять по режиму КЗ некоторые проводники и электрические аппараты, защищенные плавкими предохранителями, а также проводники и аппараты в цепях маломощных, неответственных потребителей, имеющих резервирование в электрической или технологической части. При этом должны быть исключены возможности взрыва или пожара.

При выборе оборудования и проверке проводников по условию короткого замыкания рассчитываются следующие виды токов короткого замыкания:

· начальное действующее значение периодической составляющей тока кз – I _П0;

· начальное значение апериодической составляющей тока кз - i _a0;

· ударный ток кз – i _уд;

· периодическая составляющая тока кз для заданного момента времени – I _Пt;

· апериодическая составляющая тока кз для заданного момента времени – i_аt;

Начальное действующее значение периодической составляющей I_П0 и  начальное значение апериодической составляющей тока кз i_a0­ используются для расчета и проверки проводников на термическую стойкость при кз; ударный ток короткого замыкания i_уд используется в расчетах электродинамического действия токов кз и проверке аппаратов на электродинамическую стойкость при кз; остальные - при выборе коммутационных аппаратов.

Расчетная схема

Расчетная схема должна включать в себя все элементы электроустановки и примыкающей части энергосистемы, исходя из условий, предусмотренных продолжительной работой электроустановки с перспективой не менее чем в 5 лет после ввода ее в эксплуатацию.

Источники, питающие точку короткого замыкания

В электроустановках напряжением до 1 кВ и выше при определении токов кз следует исходить из следующего:

· все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки кз, работают одновременно с номинальной нагрузкой;

· все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства форсировки возбуждения;

· электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе.

· короткое замыкание наступает в такой момент времени относительно синусоиды питающего напряжения, при котором ток кз будет иметь наибольшее значение;

· расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5% выше номинального напряжения сети.

· В электроустановках напряжением выше 1 кВ необходимо учитывать:

· влияние на точки кз присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей;

· влияние источников энергии, удаленных от точки короткого замыкания.

Влияние асинхронных электродвигателей на токи кз не учитывается при мощности электродвигателей до 100 кВт, если электродвигатели отделены от места кз одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места кз двумя или более ступенями трансформации.

Удаленность точки кз от электрической машины характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока этой машины в начальный момент к номинальному току машины

.

Если удаленность точки кз от электрической машины  менее двух, то короткое замыкание следует считать удаленным.

Все удаленные источники энергии и соответствующие элементы электрической сети относительно точки кз или выбранного узла сети могут быть эквивалентированы одним источником неизменного напряжения и одним сопротивлением. Далее такой источник называется «системой».

В электроустановках напряжением до 1 кВ допускается не учитывать влияние синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки, если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0% начального значения периодической составляющей тока в месте кз.

В случае питания электрических сетей до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов кз следует исходить из условий, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.