Приближенные значения сверхпереходной ЭДС и сверхпереходного сопротивления

Системы электроснабжения в базисных единицах

Выражения для определения сопротивлений элементов

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

Тип машины
Синхронный компенсатор	1,2	0,16
Синхронный двигатель	1,1	0,2
Асинхронный двигатель	0,9	0,2
Обобщенная нагрузка	0,85	0,35

Преобразованная схема замещения относительно точки КЗ может иметь любое количество ветвей, что определяется количеством источников питания. При наличии двух и более источников питания (или генерирующих ветвей − двигателей высокого напряжения) возможна их замена эквивалентным источником. Сопротивление такого источника питания определится как эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей, а ЭДС − по формуле

где Е_1*, Е_2* и х₁, х₂ − соответственно ЭДС и сопротивления первого и второго источника питания.

Расчет токов несимметричных КЗ. Токи несимметричных КЗ (однофазного, двухфазного и двухфазного на землю) необходимо знать для выбора и проверки параметров релейной защиты и автоматики в системах электроснабжения промышленных предприятий наряду с токами трехфазных КЗ.

В основу расчета несимметричных КЗ положен метод симметричных составляющих, согласно которому любую несимметричную систему векторов (тока, напряжения) можно заменить тремя условными симметричными составляющими: прямой, обратной и нулевой последовательностей (в дальнейшем величины, характеризующие прямую последовательность, будем обозначать с индексом 1, обратную последовательность − с индексом 2 и нулевую последовательность − с индексом 0).

Сопротивления элементов трехфазной цепи для разных последовательностей могут отличаться друг от друга.

Для расчета несимметричных токов КЗ составляют схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей [32, 5].

Схема замещения прямой последовательностианалогична схеме замещения для расчета трехфазного КЗ: она содержит ЭДС прямой последовательности источника питания и составляющую прямой последовательности напряжения в месте КЗ U_К1. Для всех элементов схемы замещения прямой последовательности индуктивные сопротивления соответствуют сопротивлениям при симметричном режиме работы.

Схема замещения обратной последовательности отличается от схемы замещения прямой последовательности отсутствием ЭДС генераторов. Индуктивные сопротивления всех элементов, за исключением электродвигателей и генераторов, принимаются равными сопротивлениям прямой последовательности. Сопротивления обратной последовательности электродвигателей и генераторов даны в справочниках. Если таких данных нет, приближенно можно принять.

Схемы замещения нулевой последовательностисоставляются только при несимметричных КЗ на землю. Составление схемы замещения нулевой последовательности следует начинать от точки, где возникла несимметрия. Чтобы получилась замкнутая цепь для прохождения токов нулевой последовательности, в схеме должна быть хотя бы одна заземленная нейтраль. Сопротивление, через которое заземлена нейтраль, должно вводится в схему замещения утроено.

В расчетах для синхронных машинвеличину х₀ принимают равной.

Для трансформаторовсхема замещения нулевой последовательности зависит от схемы соединения обмоток. На рис. 2.5 представлены основные варианты соединения обмоток трансформаторов и соответствующие им схемы замещения.

Рис. 2.5. Варианты соединения обмоток трансформаторов и соответствующие им схемы замещения

Для воздушных линийотношение х₀ / х₁ представлено в табл. 2.3.

Таблица 2.2

Отношение х₀/х₁ для различных ВЛ

Характеристика линии	х0 / х1
Одноцепная ВЛ без тросов	3,5
Одноцепная ВЛ со стальными тросами
Одноцепная ВЛ со стальными тросами из цветного металла
Двухцепная ВЛ без тросов	5,5
Двухцепная ВЛ со стальными тросами	4,7
Двухцепная ВЛ стальными тросами из цветного металла

Для кабельных линийвысокого напряжения − х₀ =(3,5-4,6) х₁.

Для остальных элементовсопротивление нулевой последовательности принимается равным сопротивлению прямой последовательности.

Для определения токовв месте КЗ схему замещения каждой последовательности преобразуют к простейшему виду и определяют суммарные сопротивления каждой последовательности относительно точки КЗ. Затем определяют суммарное сопротивление в зависимости от вида КЗ (табл. 2.4).

Таблица 2.3