На основе расчетной схемы составляют схему замещения электроэнергетической системы

Параметры элементов схем замещения могут быть определены:

1) в именованных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

2) в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

3) в именованных единицах без приведения значений параметров расчетных схем к одной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов (при таком представлении схемы замещения расчеты обычно выполняются на ЭВМ при наличии специализированных программ).

При отсутствии данных о фактических коэффициентах трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов допускается использовать приближенный способ их учета. Он состоит в замене фактических коэффициентов трансформации отношением средних номинальных напряжений сетей соответствующих ступеней напряжения. При этом рекомендуется использовать шкалу средних номинальных напряжений сетей: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ.

Схема замещения электроэнергетической системы представляет собой совокупность схем замещения ее отдельных элементов, соединенных между собой в той же последовательности, что и на расчетной схеме. При расчете начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ синхронные и асинхронные машины в схему замещения должны быть введены сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Последние следует принимать численно равными значениям этих ЭДС в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходную ЭДС (фазное значение) в киловольтах следует определять по формуле:

где – фазное напряжение на выводах машины в момент, предшествующий КЗ, кВ;

– ток статора в момент, предшествующий КЗ, кА;

– угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, град.

Для синхронных генераторов и электродвигателей, работавших до КЗ с недовозбуждением, сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

Для синхронных компенсаторов, работавших до КЗ с перевозбуждением,

а работавших с недовозбуждением

Для асинхронных электродвигателей сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

Для эквивалентного источника (системы)

для эквивалентной нагрузки

Если параметры режима, предшествующего КЗ, не заданы, то принимают, что до КЗ электрические машины работали в номинальном режиме.

Схемы замещения элементов электроэнергетической системы и формулы для расчета их сопротивлений приведены в таблице 2.

При определении параметров элементов схемы замещения в именованных единицах с приведением значений параметров расчетной схемы к выбранной основной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов необходимо ЭДС источников и сопротивления всех элементов привести к основной ступени напряжения используя соотношения

Таблица 2 – Схемы замещения и расчетные выражения для определения сопротивлений.

Наименование элемента	Схема замещения	Исходный параметр	Сопротивление элемента (Ом)
Генератор (синхронный компенсатор)		U_ном; S_ном;
Синхронный двигатель		U_ном; S_ном(или Р_ном, соsj_ном); (или I__пуск; М__пуск)
Асинхронный двигатель		Р_ном; соsj_ном; U_ном; К_П; h
Эквивалентная нагрузка		U_ном; S_ном.
Эквивалентный источник (система)		U_ном; S_КЗ
		I_{отк. ном.}
		S_ном, x _*₍_ном).
Двухобмоточный трансформатор (автотрансформатор)		U_ном; S_ном; u_к.
Трехобмоточный трансформатор (автотрансформатор)		U_ном; S_ном;
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части		U_ном; S_номВН; u_кВН.
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части, при параллельной работе обмоток НН		U_ном; S_номВН; u_кВН.
Реактор		x _ном
Сдвоенный реактор		x _ном, k_св
Воздушная линия электропередачи		x ₁; l
Кабельная линия электропередачи		x ₁; R₁; l

где и – действительные значения ЭДС источника электроэнергии (кВ) и сопротивления (Ом) какого-либо элемента;

– коэффициенты трансформации трансформаторов (автотрансформаторов), включенных каскадно между ступенью напряжения сети, где заданы и , и основной ступенью напряжения сети. Коэффициент трансформации каждого трансформатора (автотрансформатора) должен быть определен в направлении от основной ступени напряжения сети, т.е. как отношение напряжения холостого хода обмотки, обращенной в сторону основной ступени напряжения сети, к напряжению холостого хода другой обмотки.

При определении параметров элементов схемы замещения в относительных единицах с приведением значений параметров расчетной схемы к выбранной основной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов необходимо:

1) задаться базисной мощностью (в МВА) и для одной из ступеней напряжения сети, принимаемой за основную, выбрать базисное напряжение (кВ);

2) найти базисные напряжения (кВ) других ступеней напряжения сети, используя формулу

где – коэффициенты трансформации трансформаторов (автотрансформаторов), включенных каскадно между основной и N-й ступенями напряжения;

3) определить относительные значения ЭДС и сопротивлений всех элементов при выбранных базисных условиях, используя формулы:

где – линейная ЭДС источника (кВ);

– сопротивление элемента (Ом);

– базисное напряжение (кВ) той ступени напряжения сети, на которой находится элемент, подлежащий приведению;

– базисная мощность (МВА).

При составлении схемы замещения в именованных и относительных единицах приближенным методом за номинальное и базисное напряжение каждой ступени принимается среднее номинальное напряжение по шкале средних номинальных напряжений.

Формулы для расчета параметров схемы замещения в именованных и относительных единицах при приближенном учете коэффициентов трансформации трансформаторов (автотрансформаторов) приведены в таблице 3. Принято, что до КЗ все источники работали в номинальном режиме.

Если для расчета используется аналитический способ, то полученную схему замещения необходимо преобразовать и определить эквивалентную ЭДС (или ) и эквивалентное сопротивление (или ) относительно точки КЗ. Начальное действующее значение периодической составляющей тока в месте КЗ (кА) равно

где – базисный ток той ступени напряжения сети, где находится точка КЗ (кА).

Примеры составления схемы замещения и расчета начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ для простой схемы приведены в приложении.

При расчете для сложной схемы определяют эквивалентные ЭДС и сопротивление, используя известные методы преобразований линейных электрических цепей или используют специализированные программы расчета на ЭВМ.