Расчетные токи короткого замыкания

Определение расчетных токов КЗ необходимо для выбора выключателей по коммутационной способности, проверки аппаратов и проводников на электродинамическую и термическую стойкость.

Расчетный вид короткого замыкания. Известно, что в незаземлен­ных и компенсированных сетях начальный ток КЗ имеет наибольшее значение при трехфазном КЗ. Начальный ток двухфазного КЗ составляет тока трехфазного КЗ (имеется в виду замыкание, удаленное от генераторов). Поэто­му при выборе выключателей по коммутационной способности, а также при проверке аппаратов на электродинамическую стойкость в качестве расчетного вида замыкания принимают трехфазное КЗ.

В эффективно заземленных сетях ток однофазного КЗ может превы­шать ток трехфазного КЗ. Поэтому при выборе выключателей по коммутаци­онной способности следует сопоставить расчетные токи при трехфазном и од­нофазном КЗ и ориентироваться на большее значение.

При проверке аппаратов и токопроводов на электродинамическую стойкость следует согласно ПУЭ ориентироваться на трехфазное КЗ. Случай однофазного КЗ может быть исключен из рассмотрения, так как электродинамические силы при этом малы, поскольку расстояние от поврежденного про­водника до проводника заземляющей системы велико.

При вычислении интеграла Джоуля не уточняют вид замыкания и не­зависимо от вида рабочего заземления сети ориентируются на случай трехфаз­ного КЗ. Расчетная продолжительность замыкания или время отключения по­врежденного присоединения слагается из времени срабатывания релейной за­щиты и времени отключения выключателя. При повреждении любого присое­динения должна сработать основная защита с наименьшим временем и только в случае отказа срабатывает резервная защита с большим временем. Учитывая малую вероятность отказа защиты, при вычислении интеграла Джоуля принято ориентироваться на время срабатывания основной защиты. Исключение со­ставляют аппараты и проводники присоединений генераторов мощностью 60 МВт и выше, для которых расчетное время, учитывая особые требования на­дежности этих присоединений, принимают равным 4 с.

Расчетный ток короткого замыкания. Под расчетным током короткого замыкания по­нимают наибольший ток КЗ, действию которого могут подвергнуться аппараты и проводники рассматриваемого РУ. В отдельных присоедине­ниях РУ аппараты и проводники подвержены действию неодинаковых токов. В наиболее тя­желых условиях находятся аппараты в тупико­вых присоединениях, т.е. в присоединениях малой мощности, например в присоединениях трансформаторов собственных нужд (рис. 8.7, точ­ка К1) или в присоединениях источников энер­гии или с источниками энергии шиносоединительных выключателей. Во всех других присоединениях токи КЗ меньше. Так, например, в при­соединениях блочных агрегатов (рис. 8.7, точка К2) аппараты и проводники подвержены действию тока I₁ – I_бл, где I_бл – ток, притекающий от блочного агрегата. В присоединениях линий (рис. 8.7, точка К3) аппараты и проводники подвержены действию тока I₁ – I_л, где I_л – ток, притекающий по ли­нии.

В целях однообразия аппараты и проводники РУ 35 кВ и выше выби­рают по наиболее тяжелым условиям, т.е. по току КЗ в тупиковых присоедине­ниях, что упрощает расчет. В РУ 6 – 10 кВ теплофикационных станций рассчи­тывают наибольшие токи КЗ для каждого присоединения.

 

 

 

Рисунок 8.7 – Схема станции с блочными агрегатами к оп­ределению расчетных токов КЗ в присоединениях

 

 

Методика расчета токов КЗ

При расчете токов КЗ все входящие в расчет величины можно выражать в именованных единицах (кВА, А, В, Ом) или относительных единицах (долях и процентах принятой базисной величины).

Ток I_* = I / I_н;

Напряжение U_* = U / U_н;

ЭДС E_* = E / E_н;

Мощность S_* = S / S_н = = U_* I_*;

Сопротивление R_* = ;

Х_* = ; Z_* = ;

Для выражения всех величин в о.е. следует установить базисные величины или базисные условия. При чем из четырех величин (I, U(E), S, Z(R,X)) только две являются независимыми, а остальные можно найти из известных соотношений. В качестве независимых базисных величин обычно выбирают базисную мощность S_б и базисное напряжение U_б.

Базисная мощность – это мощность, величина которой принимается за единицу. Величина базисной мощности выбирается в каждом конкретном случае исходя из возможностей сокращения вычислений. Для базисной мощности целесообразно принимать значения 100, 1000 МВА и т.п. или полную номинальную мощность одного из источников питания (системы, электростанции или питающего трансформатора).

Базисное напряжение рекомендуется принимать равным его среднему номинальному значению на каждой ступени напряжения. Шкала средних номинальных напряжений: 0,23; 0,4; 0,69; 6,3; 10,5; 37; 115; 230 кВ.

Базисный ток определяется по формуле

 

Порядок расчета тока КЗ:

1. Принимается базисная мощность S_б.

2. Выбираются точки КЗ и для каждой из них принимаются базисные напряжения.

3. Для каждой точки КЗ рассчитываются базисные токи

4. Рассчитываются параметры схем замещения:

а) Сопротивление системы переводится в о.е.

б) Сопротивление линии в о.е. ,

в) Сопротивление трансформаторов в о.е. ,

г) Суммарные активное (R_Σi), реактивное (X_Σi) и полное (Z_Σi) сопротивления до каждой точки КЗ.

5. Рассчитывается ток КЗ в каждой точке .

6. Сверхпереходный ток трехфазного КЗ .

7. Постоянная времени .

8. Ударный коэффициент .

9. Ударный ток трехфазного КЗ