Методы  расчета  токов  короткого  замыкания

 

Как следует из вышеизложенного, величина начального сверхпереходного тока является наиболее характерным параметром, определяющим переходный процесс короткого замыкания.

Точные методы расчета КЗ в электрических системах с несколькими источниками сложны и громоздки, при этом в практике эксплуатации электрических систем большой точности и не требуется.

Для приближенных методов расчета, называемых часто практическими методами, принимается ряд допущений:

- совпадение по фазе ЭДС всех источников;

- приближенный учет нагрузки;

- отсутствие насыщения магнитной цепи электрических машин и трансформаторов, пренебрежение в трансформаторах намагничивающим током;

- пренебрежение активными сопротивлениями элементов и их емкостью.

Для сложной разветвленной электрической системы со многими источниками и нагрузками составляется расчетная схема. С этой целью в электрической схеме системы отбрасываются (исключаются из рассмотрения) второстепенные участки, учет которых не дает практически никакого эффекта по точности.

Для расчетной схемы составляется схема замещения в относительных единицах. Если представляет интерес расчет одной конкретной точки КЗ, то он может быть выполнен в именованных единицах. Для этого все параметры сопротивлений приводятся к той ступени напряжения, где находится точка КЗ. Мощности источников в этом случае остаются без пересчета.

Схема замещения представляет обычную линейную схему электрической цепи большей или меньшей сложности. Решение задачи по определению токов в ветвях этой схемы находим с использованием законов электротехники и методов теории цепей.

 

Расчетная схема

 

При расчете токов КЗ в установках высокого напряжения в схему вводятся все участвующие в питании места КЗ генераторы и все элементы (трансформаторы, автотрансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы, нагрузки) с учетом их связей как с местом КЗ, так и между собой. Очень крупные источники, например, системы, смежные с рассматриваемой, можно включать в схему как источники неограниченной мощности с S_K . Таким образом могут быть введены в схему и менее мощные источники, если точка КЗ достаточно удалена от них. В этих случаях напряжение таких источников принимается за ЭДС неизменного значения. Если удаленный источник конечной мощности, то учитывается его внутреннее сопротивление

Ом.

 

Синхронные компенсаторы и крупные синхронные двигатели следует учитывать в качестве источников только в случаях, когда они мало удалены (электрически) от точки КЗ.

Нагрузки обычно объединены в достаточно крупные группы статических и вращающихся потребителей (узлы нагрузки), в которых двигательная нагрузка составляет часто более 80 %. Такие узлы нагрузки, а также отдельные крупные асинхронные двигатели учитываются как дополнительные источники питания места КЗ, только если они присоединены в непосредственной близости от этого места.

 

 

Исходные  данные  для  составления  схемы  замещения

 

Для генераторов используются номинальные данные:   S _Г (МВА ); U _Г (кВ);cos φ _Г; Х _d, , X ₂(о.е.). Сопротивления в справочной литературе приводятся в о.е. при номинальных базисных условиях генератора, что можно было бы записать в виде , и т.д.

Если источником является электрическая система, то для нее задаются напряжение U_c = const и мощность короткого замыкания S_K (МВА).

Для двухобмоточных трансформаторов – это мощность трансформатора S_T(МВА), коэффициент трансформации в виде отношения напряжений U₁/U₂, где U₁ и U₂ в кВ, напряжение короткого замыкания u_к %.

Для трехобмоточных трансформаторов при равных мощностях обмоток: S_T(МВА);  U_в/U_c/U_н в кВ; u_вс/u_вн/u_сн в %, где U_в, U_c, U_н – номинальные напряжения высокой, средней и низкой обмоток. Соответственно в указанной последовательности задаются в процентах напряжения короткого замыкания между высокой и средней, высокой и низкой, средней и низкой обмотками.

Для автотрансформаторов задаются: полная мощность S_н (МВА); номинальные напряжения в виде отношения U_в/U_c в кВ, а также напряжение КЗ u_к.вс %, отнесенное к номинальной мощности автотрансформатора S_н. Если в автотрансформаторе имеется обмотка низкого напряжения с электромагнитной связью с высокой обмоткой, то напряжение КЗ  задается обычно отнесенным к типовой мощности:

 

где k = U_в/U_c.

Тогда заданное напряжение КЗ необходимо привести к номинальной мощности

 

Для воздушных линий передачи (одной цепи) задается индуктивное сопротивление Х_о (Ом/км), при длине цепи L сопротивление линии составит Х_л = L^.X_o.

Для простых реакторов – номинальное напряжение, номинальный ток, индуктивное сопротивление Х_(н) %.

Для сдвоенного реактора – номинальное напряжение, номинальный ток, индуктивное сопротивление ветви Х_L % и k < 1 – коэффициент индуктивной связи, учитывающий взаимную индуктивность между ветвями.

Для нагрузки – номинальная мощность (МВА), индуктивное сопротивление обобщенной нагрузки, которое составляет Х_*(н) = 0,35 – для начального момента КЗ (t = 0); X_*(н) = 1,2 – для любого t > 0. Индекс,,н'' обозначает, что сопротивления приведены к номинальным базисным условиям и представлены в о.е. (,,_*'').