Главная | Обратная связь

Расчет токов кз и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры

 

3.8.1 Расчет токов КЗ

Для определения токов КЗ необходимо выделить следующие основные этапы:

1. Выбор расчетных условий. 2. Определение параметров элементов расчетных схем. Параметры элементов расчетной схемы устанавливаются в соответствии с их паспортными данными, а при их отсутствии выбираются из справочной литературы; 3. Составление схемы замещения. Схемы замещения выполняют в однолинейном изображении, при этом все входящие в них элементы и приложенные ЭДС целесообразно отмечать порядковыми номерами и указывать их величины.

4. Расчет токов КЗ.

После составления схемы замещения расчет представляет собой обычную задачу определения токов и напряжений в схеме с известными сопротивлениями и приложенными ЭДС [5]. Формулы для определения сопротивлений схемы замещения представлены в таблице 3.8.1.

 

 

Таблица 3.8.1 Формулы для определения сопротивлений

Наименование	Обозначение на расчетных схемах	Схема замещения	Реактивности элементов
Относительные базовые единицы
Синхронный генератор (двигатель, компенсатор)
Энергосистема
Двухобмоточный трансформатор
Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы
ЛЭП: воздушная, кабельная
Токоограничивающий реактор
Сдвоенный реактор
Асинхронный двигатель
Обобщённая нагрузка	Н

 

Для отдельных элементов схемы принимаются следующие значения индуктивных сопротивлений:

- для синхронных генераторов выражается в относительных единицах; оно представляет собой сверхпереходное реактивное сопротивление по продольной оси полюсов;

-для турбогенераторов ;

-для гидрогенераторов с успокоительной обмоткой ;

-без успокоительной обмотки = 0,27;

- для синхронных и асинхронных двигателей =0,2

- для трансформаторов если пренебречь их активным сопротивлением, напряжение короткого замыкания U_к (%) (дается в каталогах) численно равно их индуктивному сопротивлению Х (%);

- для воздушных линий напряжением выше 1 кВ значение х₀ = 0,4 Ом/км;

- для кабельных линий напряжением 6¸20 кВ величина х₀ = 0,08 Ом/км;

- для реакторов сопротивление дается в процентах и переводится в относительные единицы или Омы.

Активное сопротивление линии определяется по выбранному сечению S или по справочным таблицам.

В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах токов КЗ выделяют два характерных случая: 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 особенность такого источника является малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цени 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 н ее действующее значение I_по⁽³⁾ = I_пt⁽³⁾ = I_∞ 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 особенности заключаются в следующем: - активные сопротивления элементов системы электро­снабжения при определении токов КЗ не учитывают, если выполняется условие r_∑<(x_∑/3), где r_∑ и x_∑ — суммарные активные и реактивные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки КЗ; - при определении тока КЗ учитывают подпитку от дви­гателей высокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключае­мом токе КЗ; подпитку от асинхронных двигателей —только в ударном токе КЗ. Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на ток КЗ. Здесь же указывают точки, в которых необходимо определить ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями. Расчет токов КЗ в курсовом проекте выполняют в относительных единицах. Составляют схему замещения согласно выбранному варианту схемы внешнего электроснабжения предприятия в пункте 3.4.

 

 

Рисунок 3.8.1. Схема замещения для расчета ТКЗ: а — первый вариант схемы; б — второй вариант схемы;

При расчете в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность S₆ и базисное напряжение U_б. За базисную мощность принимают мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 MB А.

В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (U_ср=6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230 кВ). Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям в соответствии с табл. 3.8.1.

Для определения токов КЗ на расчетной схеме намеча­ют характерные точки КЗ, в которых токи имеют макси­мальные значения. Как правило, это сборные шины ГПП, РУ, РП или начало питающих 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 КЗ в рассматриваемой точке определяют из вы­ражения:

(3.8.1)

где I_б — базисный ток той ступени, на которой рассматри­вают ток КЗ;Х_∗ — суммарное приведенное индуктивное сопротивление от источника питания до точки КЗ. Для выбора и проверки электрооборудования по усло­вию электродинамической стойкости необходимо знать наибольшее возможное мгновенное значение тока КЗ, ко­торое называют ударным током н определяют по формуле:

(3.8.2)

где —значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент ; — ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а. 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 н отключаемом токе КЗ. Полное начальное значение периодической составляющей тока КЗ при этом определяют арифметическим суммирова­нием токов КЗ от источника питания и синхронных двигателей. Сверхпереходный ток I"_сд, А, синхронного двигателя (периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени) определяют из выражения:

(3.8.3)

где —номинальный ток двигателя, А; - приве­денное сверхпереходное реактивное сопротивление двига­теля по продольной оси; — приведенное значение сверх­переходной ЭДС, отн. ед., в начальный момент КЗ, которое можно принимать по табл. 3.8.2 или определять по формуле

(3.8.4)

где — номинальный коэффициент мощности в режиме перевозбуждения.

 

 

Таблица 3.8.2 Значения ЭДС

Источники
Синхронный компенсатор	1,2
Синхронный двигатель	1,1
Синхронный двигатель	0,9

 

Ударный ток от синхронных двигателей определяют по (8.3), при этом значение Куд при отсутствии точных данных ориентировочно можно принимать равным 1,82 для двигателей типа СДН [9].