Вопрос 7.1 Практические методы расчета токов короткого замыкания

Лекция 7

Действующие значения периодической составляющей тока КЗ можно рассчитать в зависимости от поставленной задачи одним из 4 методов:

- аналитический метод;

- метод расчетных кривых;

- метод типовых кривых;

- метод спрямленных характеристик.

7.2 Аналитический метод

При решении многих практических задач (выбор оборудования, расчет уставок релейной защиты) не требуется знание точных значений токов КЗ, но необходимы простота и сокращение расчетных операции. Для этих целей разработаны приближенные методы расчета.

Существенного сокращения и упрощения расчетов достигают, принимая определенные допущения:

- не учитывается взаимное влияние синхронных генераторов

- ротор каждой синхронной машины считается симметричным
(, )

- апериодическая составляющая тока КЗ учитывается приближенно.

Указанные допущения приводят к некоторому увеличению расчетных токов КЗ. При этом характерно:

- Начальные значения токов, вычисляемые практическими методами, вполне согласуются с осциллографическими записями. Ошибка в пределах 5%.

- Если КЗ не сопровождается сильными качаниями генераторов, то практические методы позволяют с погрешностью 10-15% вычислить значение тока в месте КЗ в произвольно выбранный момент времени.

Порядок расчета при трехзфазном КЗ:

1. Выбор конкретного метода определяется условиями стоящей задачи.

2. По расчетной схеме сети составляется электрическая схема замещения (ЭСЗ).

Все параметры ЭСЗ приводят к одной основной ступени напряжения и выражают в относительных или именованных единицах.

За основную ступень удобно принимать напряжение точки КЗ. При этом за базовое напряжение принимают среднее напряжение основной ступени. (Ряд средних значений напряжений: 6,3; 10,5; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ).

За базисную мощность принимают значения кратные МВА (10, 100, 1000)

Каждому сопротивлению присваивается определенный номер, сохраняемый до конца расчета.

С учетом принятых допущений, характерными являются следующие моменты:

- В ЭСЗ в сети с напряжением выше 1 кВ учитываются только индуктивные сопротивления.

- Для синхронных генераторов, компенсаторов и двигателей задается сверхпереходное сопротивление по продольной оси – и сверхпереходная ЭДС –

где и – фазные напряжение и ток в предшествующем режиме;

– угол сдвига между током и напряжением в предшествующем режиме.

Приближенно можно взять:

- Нагрузка в ЭСЗ учитывается упрощенно: она не учитывается, если отделена от места КЗ ступенью трансформации.

- Когда токи КЗ определяются только в небольшой части мощной системы, то остальную ее часть можно представить в виде эквивалентной системы, подключенной к рассматриваемому участку. Эквивалентная система вводится источником неизменной ЭДС и реактивным сопротивлением . Если расчет ведется в относительных единицах, то .

3. Преобразование схемы. Преобразование (свертывание) схемы выполняется по направления от источника питания к месту КЗ. Целью преобразования является определение результирующего сопротивления и результирующей ЭДС .

Рисунок 7.1 – Простейшая схема замещения электрической системы

Рисунок 7.2 – Схема замещения системы, если источники находятся в разных условиях

При этом используют соотношения:

Схема свертывается к виду (рис.7.1) только в том случае, если источники находятся по отношению к месту КЗ в одинаковых условиях. Если же источники находятся в существенно разных условиях (рис.7.2), например, эквивалентная система и генераторы, то к месту КЗ оказываются подключенными несколько результирующих ветвей (рис.7.3).