Выражения для определения сопротивлений элементов
Расчет в симметричных координатах
Расчет трехфазного КЗ. В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах токов КЗ выделяются два характерных случая [32, 5]: КЗ в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности, и КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.
Системой бесконечной мощности условно считают источник, напряжение на шинах, которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи. Отличительной особенностью такого источника является малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи КЗ.
Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической слагающей тока КЗ во времени не изменяется, а, следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и ее действующее значение
|
|
.
Если на предприятии имеется собственный источник питания (обычно ТЭС) или питание осуществляется от источников, расположенных вблизи данного предприятия, то и значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t следует определять по расчетным кривым.
Расчет токов КЗ в установках напряжением выше 1 кВ имеет ряд особенностей по сравнению с расчетом токов КЗ в установках напряжением до 1 кВ. Эти особенностизаключаются в следующем:
- активные сопротивленияэлементов системы электроснабжения при определении токов КЗ не учитывают, если выполняется условие, где суммарные реактивные и активные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки КЗ;
- при определении тока КЗ учитывают подпитку от двигателейвысокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ; подпитку от асинхронных двигателей − только в ударном токе КЗ.
Расчет токов КЗ выполняют в именованных или относительных единицах. Если расчет выполняют в именованных единицах, то для определения тока КЗ необходимо привести все электрические величины к напряжению ступени, на которой имеет место КЗ. Для приведения используют следующие соотношения:
где Е, U, I, Z, X, R − соответственно ЭДС, напряжение, ток, полное, индуктивное и активное сопротивление, приводимые к ступени с точкой КЗ; kТ1, kТ2,..., kТn − коэффициенты трансформации последовательно включенных трансформаторов, определяемые в направлении от источника питания к ступени с точкой КЗ.
В практических расчетах токов КЗ обычно вместо номинальных напряжений используют средние значения напряжений.
|
|
При расчетах в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощностьпринимают мощность одного трансформатора главной понизительной подстанции (ГПП) или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВА.
В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (Uср = 0,133; 0,23; 0,4; 0,525; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ).
Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям в соответствии с табл. 2.1 [32, 5].
Таблица 2.1
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 Iб − 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 Iном,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