Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловой импульс при расчете тока кз

Тепловой импульс при расчете тока кз

Александр Лапидус, к.т.н., Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Задача обеспечения термической стойкости и невозгораемости кабельных линий при коротких замыканиях – одна из основных проблем построения защиты сетей 0,4 кВ. При этом в расчетной практике на первое место выходит расчет нагрева кабелей. Кроме того, расчет нагрева токоведущих частей остается актуальным при проверке чувствительности защиты при коротких замыканиях за отрезком кабеля с учетом теплового спада тока.
Александр Анатольевич Лапидус в своем материале приводит различные методики расчетов тепловых импульсов при КЗ и дает некоторые рекомендации.

Тема термической стойкости кабелей и их невозгорания при коротких замыканиях в сети весьма актуальна для энергетически значимых объектов [1–3]. Защита сетей 0,4 кВ зачастую осуществляется встроенными расцепителями автоматических выключателей. Современные автоматические выключатели обладают весьма малыми значениями времени отключения в зоне больших токов КЗ. По времятоковым характеристикам расцепителей, представленным ведущими заводами-изготовителями коммутационной аппаратуры, минимальное время отключения может достигать порядка 0,01 с [4, 5].
Возникает задача уточнения методики расчета токов КЗ и нагрева проводников при малых расчетных временах. Указанный вопрос актуален также и при бо.льших временах срабатывания, что объясняется следующим.
Очевидно, что обоснованный расчет теплового воздействия на проводник в сети напряжением до 1 кВ при КЗ возможен только с помощью вычислительной техники. Для численного интегрирования температуры нагрева проводника при расчете на ЭВМ необходимо на каждом шаге по времени dt рассчитывать приращение количества теплоты dQ. Для высокой точности расчетов требуется брать достаточно малые приращения dt. При малых временах отключения tоткл приращения dt могут становиться меньше периода рабочей частоты T = 0,02 с. При таких временах усреднение тока за период теряет физический смысл.
Во многих литературных источниках, посвященных нагреву проводников [6–9], расчет количества теплоты осуществляется через действующее значение периодической составляющей тока КЗ Iпt:

Как будет показано далее, такой подход при малых dt неверен. При малых dt следует переходить от Iпt к мгновенному значению полного тока КЗ i(t) с учетом периодической и апериодической составляющих.

ФОРМУЛЫ, СВЯЗЫВАЮЩИЕ ТОКИ, НАПРЯЖЕНИЯ, КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ И ВРЕМЯ ПРИ КЗ
Действующие и мгновенные значения электрических величин

Ток и напряжение

По закону Ома для мгновенных величин напряжения, тока и сопротивления:

Аналогичное выражение, связывающее действующие величины U(t), I(t), в общем случае не справедливо.
Действительно, по свойству интеграла при изменяющемся во времени сопротивлении z(t), что характерно для сетей 0,4 кВ, имеем:

То есть для действующих значений получаем неравенство: U(t) I(t) · z(t) .

Мгновенные значения тока, напряжения и времени Для выяснения зависимости i(t) при КЗ необходимо решить задачу переходного процесса (рис. 1) и соответствующее этому процессу дифференциальное уравнение (ДУ).
Начальная фаза напряжения φ при КЗ является случайной величиной. Во всех источниках, посвященных расчету токов КЗ, предполагается, что φ = – π/2. Это значение соответствует максимальному току КЗ. Но с точки зрения максимального нагрева указанным правилом руководствоваться нельзя. При малых временах отключения нагрев зависит не столько от амплитудного (или действующего) значения тока, сколько от зависимости мгновенного значения i(t) в течение времени отключения, которое определяется начальной фазой φ.

В связи с этим необходимо рассчитать процесс в сети на рис. 1 при различных φ. Решение проводится в операторной форме. Изображается схема замещения (рис. 2) левой части схемы рис. 1. Переходные процессы в правой и левой частях схемы рис. 1 протекают независимо друг от друга, поэтому правая часть в схему замещения не включается.

Решение данного уравнения дает следующую зависимость мгновенного тока от времени:

Нагрев проводника и ток КЗ

По закону Джоуля-Ленца dQ = i2Rdt. Для малого отрезка времени dt ток i можно считать неизменным. Но при переходе к действующим значениям усреднение производится по периоду 0,02 с, в течение которого амплитуда тока успевает измениться. По свойству интеграла:

что влечет за собой в общем случае следующие неравенства:
I2 i2(t = t 0 ); I 2Rdt i2Rdt; I2Rdt dQ.

Следовательно, в общем случае формула (1) не верна, а интегрирование следует вести через мгновенное значение i(t).

АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ, СВЯЗЫВАЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРОВОДНИКЕ ПРИ КЗ

Тепловой импульс В от начальной фазы тока КЗ .

Читайте так же:
Признаки теплового действия электрического тока

В конкретной цепи при фиксированной точке КЗ и длительности КЗ tоткл тепловой импульс зависит только от начальной фазы φ. Для получения максимального расчетного импульса следует выяснить характер зависимости В(φ). Математические выкладки доказывают, что В(φ) имеет форму смещенной синусоиды с периодом π. (рис. 3):

В(φ) = А1 + А2·cos(2φ + А3) . (11)

Из (11) следует: несмотря на то, что начальная фаза φ может случайным образом меняться от нуля до 2π, с точки зрения нагрева проводника необходимо рассмотреть диапазон [0; π]. В этом диапазоне В(φ) достигает своего первого максимума.
При вычислении теплового импульса с помощью ЭВМ следует, зафиксировав точку КЗ и tоткл, варьировать расчеты В(φ), увеличивая φ от нуля с шагом dφ = 0,001 рад. Фаза φ = = φmax, соответствующая максимальному тепловому импульсу Вmax, определяется по изменению характера зависимости В(φ): в точке φmax возрастание функции В(φ) сменяется убыванием.
Далее φ = φmax подставляется в (8), после чего начинается численное интегрирование квадрата тока i(t) по ранее созданному алгоритму.

Тепловой импульс В от времени t.
Определение граничного времени tгр

Расчетный модуль программы должен автоматически выбирать методику расчета температуры нагрева проводника: через мгновенное значение тока КЗ i(t) либо через действующее значение периодической составляющей тока КЗ Iп(t).
Наиболее точным является первый метод, но он требует большого количества малых интервалов времени dt = 0,0005 с. При больших tоткл это становится невозможным по условию переполнения оперативной памяти. Следовательно, необходимо найти граничное расчетное время tгр, соответствующее переходу от первой методики ко второй. Для уменьшения числа вариаций расчетов время можно задавать в кратностях по отношению к Та – см. формулу (10).
Выясним, насколько изменяется величина Та для типовой схемы с питающим трансформатором 6/0,4 кВ с параметрами: Sном = 1000 кВА; uк = 5,5 %; Рк = 12 кВт; Xт = 12,65 мОм;
Rт = 1,92 мОм (для стороны 0,4 кВ).
1. При КЗ на основной сборке или в начале кабеля, отходящего от основной сборки:
X = Xт = 12,65 мОм;
R = Rт = 1,92 мОм;

2. При КЗ за отрезком кабеля или на вторичной сборке, Та будет уменьшаться, т.к. кроме трансформатора в цепь КЗ будет входить кабель, R которого больше, чем X. Так, например, для кабеля АВВГ с параметрами:
s = 35 мм 2 ; l = 20 м; Rуд = 1,1 мОм/м; Xуд = 0,061 мОм/м, суммарные сопротивления будут равны: X = Xт + Xк = 12,65 + + 20 · 0,061 = 13,87 мОм; R = Rт + Rк = 1,92 + 20 · 1,1 = = 23,92 мОм;

В расчетных примерах Та может понижаться до Та = 10–5 с.
Теоретически величина Та не ограничена снизу: Та = 0 – 0,021 с. В табл. 2 показаны пределы изменения слагаемых в формуле (10) в зависимости от t / Та для Та = 0,02 с.
По приведенным данным можно сделать вывод: при КЗ вблизи трансформатора 6/0,4 кВ граничное время составляет tгр = 1 с.
При таком времени основной вклад в В дает слагаемое t / Ta – более 97%. При КЗ за отрезком кабеля или на вторичной сборке, в связи с малостью Ta граничное время tгр может быть уменьшено до величины tгр = 50Ta, но не ниже tгр = 0,5 с: tгр = 0,5…1 с.

Сравнение результатов расчета, полученных через i(t) и Iп(t) (температур)

С учетом i(t), а также традиционной методики расчета по Iп(t) произведены расчеты для конкретных схем 0,4 кВ (рис. 4).
На рис. 4 представлены следующие характерные точки КЗ:
К1 – в начале КЛ, отходящей от щита 0,4 кВ;
К2 – на расстоянии 20 м от начала КЛ, отходящей от щита 0,4 кВ (согласно [9] данное расстояние является расчетным при проверке кабеля на невозгораемость);
К3 – на вторичной сборке;
К4 – в начале КЛ, отходящей от вторичной сборки;
К5 – на расстоянии 20 м от начала КЛ, отходящей от вторичной сборки;
К6 – на зажимах конечного потребителя.

Сравнение результатов расчета, выполненных по различным методикам, дают следующие общие выводы:
1. Сильно отличаются результаты по точкам КЗ вблизи трансформатора при проверке кабеля на невозгораемость при действии основной защиты. Уточненная методика i(t) дает бо.льшие значения температур (максимальное расхождение – в 1,8 раза) – точки К1, К2.
2. В меньшей степени, но тоже значительно отличаются результаты по точкам КЗ вблизи вторичных (удаленных) сборок при проверке кабелей на невозгораемость при действии основной защиты (максимальное расхождение – в 1,3 раза) – точки К3, К4.
3. Практически не отличаются результаты по удаленным точкам К5, К6 при проверке на термическую стойкость и на невозгораемость при действии резервной защиты. Объясняется это большими Rк, следовательно, малым Та; большим временем отключения t (при проверке невозгораемости расчетным является случай дальнего резервирования, когда при отказе «мгновенного» расцепителя основной защиты срабатывает «тепловой» расцепитель вышестоящего автоматического выключателя).

Читайте так же:
Тепловоз с электрической передачей постоянного тока

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Общепринятые соотношения между электрическими (действующими) и тепловыми величинами не выполняются в случае малых длительностей КЗ.
2. При расчете нагрева кабелей, особенно при малых tоткл и при КЗ вблизи трансформатора 6/0,4 кВ, следует от Iп(t) переходить к i(t). Иначе погрешность по температуре может достигать 100%.
3. В полном значении i(t) учтены апериодическая составляющая и начальная фаза тока КЗ, что важно для расчета нагрева.
4. Начальная фаза, соответствующая максимальному нагреву, в общем случае не совпадает с φ. для максимального тока, равной (–π/2). При расчете КЗ в каждой точке схемы следует выявлять наиболее опасную (с точки зрения нагрева) начальную фазу, а все последующие расчеты вести по ней.
5. В процессе КЗ с течением времени меняется сопротивление цепи. Это не позволяет применить закон Ома для действующих значений I, U и сильно усложняет аналитические формулы для тока i(t) и теплового импульса В(t). Однако численное интегрирование позволяет учесть эффект теплового спада тока.
6. Граничное время, соответствующее обязательному переходу на методику мгновенных значений тока i(t), зависит от расчетной точки и не превышает 1 с. При этом интервал времен 0…tоткл должен разбиваться на шаги интегрирования dt = 0,0005 с.
7. В некоторых расчетных случаях (большое время отключения, удаленная точка КЗ, отсутствие двигателей, отсутствие теплового спада тока, дуговое КЗ), расчет нагрева можно вести по Iп(t), увеличивая шаг dt.
ЛИТЕРАТУРА

1. Фишман В.С. Короткое замыкание в электропроводке. Возможные причины пожара // Новости ЭлектроТехники. 2007. № 1.
2. Фишман В.С. Короткое замыкание: пожара можно избежать. Результаты выполненных расчетов процессов КЗ // Новости ЭлектроТехники. 2005. № 3.
3. Зильберман В. А. Учет теплового спада тока короткого замыкания при выполнении дальнего резервирования // Электрические станции. 1989. № 12.
4. Автоматические выключатели от 0,5 до 125 А серии MULTI9. Технические условия TYME-009-SE-99. 1999.
5. Автоматические выключатели типа COMPACT NS. Технические условия. 1996.
6. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник для вузов. М.: Энергия, 1970. 520 с.
7. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98 / под ред. Б. Н. Неклепаева. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 152 с
8. ГОСТ 28249-93. Токи короткого замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
9. Циркуляр № Ц-02-98(э) «О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания» Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России».

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Тепловое (электротермическое) действие тока КЗ

Переходный процесс (ПП) нагрева проводников током КЗ характерен тем, что его длительность (τпп ≈ несколько секунд) намного меньше, чем постоянная времени нагрева проводников током нагрузки (τнагр = 5 – 30 мин). Поэтому процесс нагрева проводника током КЗ можно считать адиабатическим. Уравнение нагрева проводника может быть представлено в виде

I 2 r dt = c G dυ, (6.23)

где I – ток короткого замыкания в проводнике, А;

r – активное сопротивление проводника, Ом;

c – удельная теплоемкость материала проводника, Дж/ кг К;

G – масса проводника, кг;

υ – температура проводника, ºС.

Уравнение (6.23) можно преобразовать к следующему виду

I 2 r dt = dυ, (6.24)

. (6.25)

где tк – длительность протекания тока КЗ.

Обозначим левую часть уравнения (6.25) = В. Правая часть уравнения после подстановки значений r ≈ 1/s [ρ (1 + α υ)], G ≈ γ l s и последующего преобразования имеет вид = . В результате, уравнение (6.25) преобразуется к следующему виду:

Читайте так же:
Тепловой ток кремниевого диода

, (6.26)

где В – тепловой импульс тока, А 2 ·с;

s – сечение проводника, м 2 ;

а – показатель нагрева проводника м 2 / (А·с 0,5 ).

В формулах, участвующих в преобразованиях, приняты следующие обозначения: ρ – удельное сопротивление проводника при 0ºС, Ом∙м 2 ; α – температурный коэффициент удельного сопротивления материала проводника, 1/К; γ – плотность материала проводника.

Расчетный показатель нагрева проводника арасч определяется по максимальным значениям температуры в конце КЗ и перед коротким замыканием по расчетным формулам, или справочным таблицам, приведенным в справочной литературе и учебных пособиях, и используется для проверки сечения проводника на термическую стойкость

s ≥ арасч . (6.27)

Так как полный ток КЗ состоит из периодической и апериодической составляющих, то полный тепловой импульс равен

В = = Вп + Ва, (6.28)

где Вп – тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ;

Ва – тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ.

Для практических расчетов теплового импульса принимают следующие допущения, позволяющие упростить расчет:

— не учитывается влияние АД;

— тепловые импульсы вычисляются по упрощенным формулам:

В = ; (6.29)

В = ( + t ); (6.30)

В = ( ) tк, (6.31)

где tэ.п и tэ.а – эквивалентные (фиктивные) длительности соответственно периодической и апериодической составляющей тока КЗ при условной замене этих составляющих тока КЗ установившемся током короткого замыкания I;

и t – то же при условной замене обеих составляющих начальным действующим значением периодической составляющей тока КЗ ;

– среднеквадратичные за время tк значения периодической и апериодической составляющих тока КЗ.

Для определения названых шести величин используют вспомогательные кривые, номограммы, или упрощенные формулы, приведенные в справочной литературе.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Расчет токов короткого замыкания и теплового импульса

1.6.1 Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 1.7 – Расчетная схема

Таблица 1.6 — Результаты расчета токов КЗ в точке К1.

Источник , кА , кА
Генератор G1252,0865,84
Генератор G1100,9592,685
Система GS4,3498,046
Нагрузка 110 кВ, 4х72 МВт5,1197.23
Сумма:12,51323,79

Таблица 1.7 — Результаты расчета токов КЗ в точке К2.

Источник , кА , кА
Генератор G11,833,042
Генератор G26,217,3
Система GS5,8710,86
Нагрузка 110 кВ, 4х72МВт3,75,2
Сумма:20.44666,4

Таблица 1.8 — Результаты расчета токов КЗ в точке К3.

Источник , кА , кА
Генератор G114,239,7
Генератор G215,844,2
Генератор G344,3143,36
Система GS48,1
Нагрузка 110 кВ, 4х72 МВт10,436,7
Сумма:82,5

Таблица 1.9- Результаты расчета токов КЗ в точке К4

Источник , кА , кА
Генератор G114,239,7
Генератор G215,844,2
Генератор G344,3143,36
Система GS48,1
Нагрузка 110 кВ, 4х72 МВт10,436,7
Сумма:82,5

1.6.2Расчет теплового импульса

Тепловой импульс, , определяется по формуле

(1.7)

где — начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ при КЗ в рассматриваемой точке, кА;

— время отключения КЗ, с:

— для цепей генераторов ТВФ-125-2У3 выбор аппаратов и проводников производится по наибольшему току КЗ или от генератора, или от остальных источников питания, вместе взятых . Так как PномG > 60 МВт, то tоткл принимается tоткл = 4 с;

— для цепей РУ 110 кВ и РУ 220 кВ выбор аппаратов и проводников производится по суммарным токам КЗ от всех источников питания при КЗ на соответствующих сборных шинах, принимается tоткл = 0,2 с.

— постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Принимается наибольшее значение Та источников, подпитывающих место КЗ [7]:

— при коротком замыкании в т.К1 Та= 02 с;

Тепловой импульс для цепей РУ 220 кВ

Тепловой импульс для цепей РУ 110 кВ

Тепловой импульс для цепей генераторов 125 МВт

Тепловой импульс для цепей генераторов 110 МВт

7. Расчет токов короткого замыкания. Периодическая составляющая тока кз

Периодическая составляющая — ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Периодическая составляющая — ток

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая-определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора. [1]

Читайте так же:
Определить тепловую мощность медного провода

Периодическая составляющая тока / г в ветви Г изменяется во времени в соответствии с параметрами генераторов ( компенсаторов), характеристиками регуляторов возбуждения, удаленностью точки замыкания и др. Периодическая составляющая тока 1пС ветви С неизменна во времени. [2]

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая — определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора. [4]

Периодическая составляющая тока / п ( г в ветви Г изменяется во времени по сложному закону, определяемому параметрами генераторов и характеристиками регуляторов возбуждения. Периодическую составляющую тока / п с в ветви С принимают незатухающей. Периодическая составляющая тока в месте замыкания равна сумме этих двух токов. Двухлучевая схема используется при определении импульса квадратичного тока при к. [6]

Периодическая составляющая тока КЗ от генератора изменяется во времени по сложному закону. [7]

Периодическая составляющая тока статора в условиях нормального включения не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току. [8]

Периодическая составляющая тока статора при нормальном включении генератора не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току. [9]

Периодическая составляющая тока статора ( одновременно со всеми нечетными гармониками) убывает до своей установившейся величины с постоянной времени цепи ротора. Апериодическая составляющая тока ротора, возникающая при внезапном коротком замыкании, уменьшается по тому же закону до установившейся величины постоянного тока IrL. В цепи ротора все четные высшие гармонические обнаруживаются и в установившемся режиме. [10]

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени / п то называется начальным током КЗ. Значение начального тока КЗ используют, как правило, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной защиты. [12]

Периодическая составляющая тока статора при нормальном включении генератора не должна превышать более чем в 3 5 раза силу номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратиость периодической составляющей по отношению к номинальному току. [13]

При замыкании за реактором периодическая составляющая тока короткого замыкания не изменяется во времени ( / 7), что позволяет принять t tpac4 22 сек. [14]

Страницы: 1 2 3 4 5

3.3 Определение периодической составляющей тока

Найдем ЭДС первой станции:

Так как при приближенном приведении , то ЭДС каждой системы можно определить по паспортным данным.

Токи отдельных источников в начальный момент времени

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания

В именованных единицах

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания

то есть ток совпадает с найденным током от отдельных источников.

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ для момента времени с ис найдём по методу типовых кривых.

Номинальные токи станций в о.е.

При электрической удаленности точки КЗ от источника отношениедля момента времени определяется по типовым кривым:

Для момента времени c:

Для момента времени c:

Периодическая составляющая тока КЗ для момента времени с

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания для с

Периодическая составляющая тока КЗ для момента времени с

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания

3.4 Определение ударного тока кз

Активные сопротивления определяются по отношению: .

Схема замещения для активных сопротивлений составляется и преобразуется аналогично схеме замещения для реактивных сопротивлений (рисунки 3-8):

, где — эквивалентная постоянная времени.

Если в относительных единицах, то

Если в именованных единицах, то

Ударный ток определим по формуле

3.5 Определение действующего значения тока кз за первый период, теплового импульса и мощности кз

Действующее значение тока КЗ за первый период его изменения

Тепловой импульс тока КЗ

Мощность в момент времени с (время отключения КЗ)

3.6 Расчет остаточных напряжений при трехфазном кз

Остаточное напряжение на шинах СН автотрансформатора (в точке К4)

В именованных единицах

Остаточное напряжение в точке К5

В именованных единицах

5.5.1 Составление и преобразование схем отдельных последовательностей

Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме замещения прямой последовательности, но не содержит ЭДС, а сопротивления элементов считаются постоянными для любого момента времени. Генераторы вводятся в схему своими сопротивлениями обратной последовательности ().

Читайте так же:
Конспект урока физики тепловое действие тока

Составляется схема замещения обратной последовательности (рис. 5.9).

Сопротивления обратной последовательности для генераторов с приведением их значения к базисным величинам:

Схема замещения обратной последовательности сворачивается аналогично схеме замещения прямой последовательности.

Рис. 5.9. Схема замещения обратной последовательности

Коэффициенты распределения от единичного тока.

Определяются взаимные сопротивления обратной последовательности для станций и системы (рис. 5.12)

Рис. 5.12. Разделение источников схемы обратной последовательности

Схема замещения нулевой последовательности определяется участвующими в схеме трансформаторами и характером соединения их обмоток. Токи нулевой последовательности протекают через трансформаторы, нейтрали которых заземлены. Генераторы не принимают участие в схеме, т.к. оказываются отдаленными от путей протекания токов нулевой последовательности. Для автотрансформатора учитывается обмотка НН.

Составляется исходная схема замещения нулевой последовательности.

В схеме (рис. 5.13) и все нейтрали заземлены.

Рис. 5.13. Схема замещения нулевой последовательности

Определяются параметры элементов схемы замещения (рис. 5.13).

Коэффициенты распределения от единичного тока для нулевой последовательности

Расчет (рис. 5.18–5.16):

Определяются взаимные сопротивления нулевой последовательности для станций и системы (рис. 5.20):

Рис. 5.20. Разделение источников для нулевой последовательности

7. Расчет токов короткого замыкания

Для проверки аппаратов и токоведущих частей по термической и электродинамической стойкости, для проверки выключателей по отключающей способности необходимо определить следующие токи трехфазного короткого замыкания:

I по – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t = 0. Этот ток необходим для определения теплового воздействия тока КЗ;

iу– ударный ток для проверки шин и аппаратов на электродинамическую стойкость;

I пτ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени τ;

i аτ– мгновенное значение апериодической составляющей тока КЗ в момент времени τ.

Расчет производится в следующей последовательности:

– на основании структурной схемы электроустановки, с учетом принятых схем электрических соединений и режима работы электрооборудования выполняется расчетная схема, на которой указываются все расчетные токи короткого замыкания, среднее напряжение на шинах и параметры оборудования;

– составляется схема замещения и производится расчет индуктивных сопротивлений в относительных единицах, относительно базовой мощности;

– производятся преобразования схемы замещения относительно точек короткого замыкания к наиболее простому виду;

– определяются по закону Ома токи короткого замыкания.

Под расчетной схемой электроустановки понимают упрощенную однолинейную схему установки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов.

На расчетной схеме намечаются точки КЗ, в которых необходимо провести расчет токов КЗ. Точка КЗ намечается на сборных шинах того напряжения, к которым подключено присоединение (линия, трансформатор, генератор), в цепи которого следует произвести выбор электрических аппаратов и токоведущих частей.

На сборных шинах расчетной схемы электроустановки указывают величины средних напряжений U ср, кВ, согласно шкале: 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15.

Номинальные параметры берутся из каталожных данных электрооборудования, средние значения удельных сопротивлений линий электропередачи xудможно взять из табл. 3.1 [2], с. 98.

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, но в которой все магнитные (трансформаторные) связи заменены электрическими. Схемы замещения элементов электрической схемы и формулы для расчета индуктивных сопротивлений приведены в табл. 3.4 [2] с. 104. Каждому сопротивлению схемы замещения присваивается свой номер, который сохраняется за ним до конца расчета. За базовую мощность можно принять любую величину. Для удобства расчета сопротивлений, чаще всего принимают S б = 1000 МВА.

Преобразование схемы замещения осуществляется для получения простейшего вида схемы. Преобразование идет от источников питания к месту короткого замыкания так, чтобы между источником и точкой КЗ осталось одно сопротивление. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования треугольника сопротивлений в звезду и обратно и т.п.

Расчет токов КЗ – процесс трудоемкий, требующий внимания при произведении расчетов и анализа получаемых результатов, поэтому расчет этот удобно производить в табличной форме (табл. 4).

Значения сверхпереходной ЭДС Е″ приведены в табл. 3.2 [2] с. 99, ударного коэффициента Ку и постоянной времени затухания Та в табл. 3.6, 3.7 [2], с.110-111.

Таблица расчета токов трехфазного короткого замыкания

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию