double arrow

Питающихся от источника бесконечной мощности

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической составляющей тока КЗ во времени не изменяется, а следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и ее действующее значение .

Это равенство также справедливо при КЗ в удаленных точках сети, когда результирующее сопротивление, приведенное к номинальной мощности источников питания больше 3,0 [9], т. е. когда нельзя пользоваться расчетными кривыми.

Рассмотрим расчет токов КЗ при питании предприятия от системы бесконечной мощности. Обычно мощность питающей системы и ее сопротивление неизвестны, а в качестве исходных данных принимают одно из условий [4]:

если мощность системы не ограничена (S с = ∞), точка КЗ значительно удалена от источника питания, то сопротивление системы до точки присоединения потребителей принимают равным нулю;

если известны значения сверхпереходного и установившегося I токов КЗ на шинах подстанции, питающей предприятие, то сопротивление системы до точки КЗ определяют по значениям этих токов;

если известны типы выключателей, установленных на подстанции, питающей предприятие, то принимают значение сверхпереходного тока на шинах подстанции, равным току отключения выключателя, и по этому току определяют сопротивление системы от шин подстанции до источника неограниченной мощности.

Сопротивление системы в относительных единицах при заданных токах I" и I определяют в зависимости от параметра по расчетным кривым, приведенным на рис. 3.3. Значения > 1 следует принимать при < 1 только для удаленных от энергосистемы точек, например для кабельных и воздушных сетей напряжением 6−10 кВ, удаленных от источника питания несколькими трансформациями.

Рис. 3.3. Зависимость ударного коэффициента К уд от постоянной времени Т а = x/r

Если известны технические данные выключателя, установленного на подстанции, питающей предприятие, то сопротивление между источником неограниченной мощности и подстанцией, на которой установлен выключатель, определяют по номинальному току отключения выключателя I ном. откл или по мощности отключения выключателя S ном. откл.

Для выбора и проверки электрооборудования по условиям электродинамической стойкости необходимо знать ударный ток, который определяют по формуле

, (3.5)

где I по – значение периодической составляющей в начальный момент времени; K уд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени ; x к и r к– соответственно индуктивное и активное сопротивления цепи КЗ; значения K уд приведены в табл. 3.3 [3]. При вычислении токов КЗ в удаленных от генератора точках ударный коэффициент определяют по кривой зависимости K уд = f (Т а), рис. 3.3.

Таблица 3.3

Значения коэффициентов K уд, q

Место короткого замыкания Коэффициенты
K уд q
Выводы явнополюсного генератора без успокоительной обмотки 1,95 1,68
То же с успокоительной обмоткой 1,93 1,65
Выводы турбогенератора 1,91 1,63
В цепи, когда не учитывается активное сопротивление 1,8 1,52
На низшей стороне трансформаторов:    
1600; 2500 1,4
630; 1000 кВ∙А 1,3
100; 250; 400 кВ∙А 1,2 1,09
Удаленные точки КЗ с учетом величины активного сопротивления По рис. 3.1

Таблица 3.4

Средние значения сверхпереходной ЭДС

и сверхпереходного сопротивления , отнесенные к номинальной мощности источников питания, о. е.

Источники питания
Турбогенератор до 100 МВт 1,08 0,125
Турбогенератор 100–500 МВт 1,13 0,2
Гидрогенератор с успокоительной обмоткой 1,13 0,2
Гидрогенератор без успокоительной обмотки 1,18 0,27
Синхронный компенсатор 1,2 0,2
Синхронный двигатель 1,1 0,2
Асинхронный двигатель 0,9 0,2

Действующее значение полного тока КЗ за первый период определяют по формуле

. (3.6)

Подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ. Учет подпитки двигателей осуществляют при непосредственной связи их с точкой КЗ или через непротяженную кабельную линию, токопровод, линейный реактор или двухобмоточный трансформатор. Полное начальное значение периодической составляющей тока КЗ при этом определяют арифметическим суммированием токов КЗ от источника питания и синхронных двигателей. Сверхпереходный ток , А, синхронного двигателя (периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени) определяют из выражения [4]:

, (3.7)

где I номСД – номинальный ток двигателя, А; − приведенное сверхпереходное сопротивление двигателя по продольной оси; − приведенное значение сверхпереходной ЭДС, о. е., в начальный момент КЗ, которое можно принимать по табл. 3.4 или определять по формуле

, (3.8)

где cosφном − номинальный коэффициент мощности в режиме перевозбуждения.

Ударный ток от синхронных двигателей определяют по (3.5), при этом значение K уд при отсутствии точных данных ориентировочно можно принимать равным 1,82 для двигателей типа СДН.

Влияние асинхронных двигателей учитывают только в начальный момент времени и в тех случаях, когда они подключены непосредственно к месту КЗ [3].

Максимальный ток подпитки от асинхронных двигателей при трехфазном КЗ на их выводах определяют по формуле

, (3.9)

где x АД * − расчетное индуктивное сопротивление двигателя, о. е. (если принять среднее значение x АД * = 0,2, то в ориентировочных расчетах I АД равно 6,5 I номАД).

Если источником питания предприятия являются, кроме системы бесконечной мощности, генераторы, то в расчетах нельзя принимать равенство I по = I , так как это приведет к большим погрешностям. Ток в начальный момент времени складывается из тока КЗ от системы бесконечной мощности и периодической слагающей тока КЗ от генераторов в момент времени t = 0. Преобразованная схема замещения относительно точки КЗ может в общем случае иметь любое количество ветвей, что определяется количеством источников питания. При наличии двух и более источников питания (или генерирующих ветвей – двигателей высокого напряжения в режиме КЗ) возможна их замена эквивалентным источником, если они находятся приблизительно в одинаковых условиях по отношению к месту КЗ. Объединение одноименных источников питания допустимо при условии

, (3.10)

где S 1, S 2 – мощность первого и второго источников питания; x 1 * , x 2 * − соответствующие сопротивления от источников питания до точки КЗ, приведенные к базисной мощности.

Если ЭДС источников не равны, но выполняется условие (3.11), то эквивалентную ЭДС для двух ветвей схемы замещения определяют по формуле

, (3.11)

где y 1 = 1/ x 1 * ; y 2 = 1/ x 2 * .

При равенстве E 1 * = E 2 * очевидно, что E экв * = E 1 * = E 2 * .

При преобразовании схемы замещения часто возникает задача разделения так называемых связанных цепей (рис. 3.4, а). Для определения токов от каждого источника питания используют коэффициенты распределения. Исходную схему (рис. 3.4, а) приводят последовательно к лучевому виду
(рис. 3.4, б, в). Принимают значение периодической составляющей тока в рассматриваемой точке КЗ за единицу (I по * = 1) и находят коэффициенты распределения K р, определяющие долю участия в токе КЗ каждого источника питания. Для рассматриваемого случая двух ветвей K р1+ K р2 = 1. Учитывая эквивалентное сопротивление x экв * источников питания относительно общей точки А, коэффициенты распределения можно записать в следующем виде:

(3.12)

где .

а б в
  Рис. 3.4. Преобразование схемы замещения связанных цепей

Результирующее сопротивление от источника питания до точки КЗ после преобразования схемы составит (рис. 3.4, б):

. (3.13)

Токораспределение по ветвям должно быть неизменным до преобразования схемы и после, поэтому справедливы следующие равенства:

(3.14)

Периодическую составляющую тока в рассматриваемой точке КЗ определяют по формуле

, (3.15)

где − ЭДС источника, о. е.; x рез * − результирующее сопротивление цепи КЗ, приведенное к базисным условиям.

Токи в ветвях схемы замещения составят:

(3.16)

Пример 3.1. Определить ток трехфазного КЗ в точках К1, К2, К3
(рис. 3.5, а). Питание осуществляется от системы бесконечной мощности. Параметры, необходимые для расчета приведены на рис. 3.5. а. Проведем решение в относительных и именованных единицах.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: