Файл: КЗ Мишкин.docx

1.2.1.5. Воздушные и кабельные линии электропередачи:

номинальное напряжение U_ном, кВ;

индуктивное сопротивление прямой последовательности х₁, Ом/км;

индуктивное сопротивление нулевой последовательности х₀, Ом/км;

взаимное индуктивное сопротивление нулевой последовательности х_м0 (при наличии нескольких воздушных линий на одной трассе), Ом/км;

активные сопротивления прямой и нулевой последовательности R₁ и R₀, Ом/км;

длина линии l, км;

емкость С, Ф/км.

1.2.1.6. Шунтирующие реакторы:

номинальное напряжение U_ном, кВ;

номинальная мощность S_ном, кВ·А.

1.2.2. При расчетах токов КЗ все источники электроэнергии, для которых короткое замыкание является удаленным (см. п. 5.3), и соответствующие элементы электрической сети могут быть относительно точки КЗ или иного выбранного узла сети эквивалентированы одним источником неизменного напряжения и одним сопротивлением (далее такой источник называется «системой»).

Если для конкретного узла сети известно значение тока трехфазного КЗ от системы I_к⁽³⁾, кА, или мощности трехфазного КЗ от системы S_к⁽³⁾, МВ·А, то эквивалентное индуктивное сопротивление системы (х_с) в омах может быть определено но выражению

где U_ср.ном - среднее номинальное напряжение сети (см. п. 1.3.2), кВ, соответствующей ступени напряжения, в узле которой известно значение I_к⁽³⁾ или S_к⁽³⁾.

При этом ЭДС системы следует принимать равной среднему номинальному напряжению сети соответствующей ступени напряжения.

1.3. Определение параметров элементов эквивалентных схем замещения

1.3.1. Параметры элементов эквивалентных схем замещения могут быть определены:

1) в именованных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов (см. приложение 1);

2) в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых трансформаторов и автотрансформаторов (см. приложение 2);

3) в именованных единицах без приведения значений параметров расчетных схем к одной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

1.3.2. При отсутствии данных о фактических коэффициентах трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов допускается использовать приближенный способ их учета. Он состоит в замене фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов отношением средних номинальных напряжений сетей соответствующих ступеней напряжения. При этом рекомендуется использовать шкалу средних номинальных напряжений сетей: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ.

Формулы для определения параметров элементов схем замещения в именованных и относительных единицах с приведением их значений к основной ступени напряжения, используя приближенный способ учета коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов, приведены в приложении 3.

1.4. Выбор метода расчета токов короткого замыкания

1.4.1. Расчет токов КЗ в малоконтурных расчетных схемах рекомендуется проводить аналитическим способом с использованием известных способов преобразований схем.

1.4.2. Расчет токов КЗ в многоконтурных расчетных схемах рекомендуется проводить методом узловых напряжений или методом контурных токов с использованием ЭВМ.

При использовании метода узловых напряжений необходимо решить матричное уравнение:

I_уз = У_уз U_уз,

где I_уз - столбцовая матрица узловых токов;

У_уз - квадратная матрица собственных и взаимных узловых проводимостей;

U_уз - столбцовая матрица узловых напряжений.

При использовании метода контурных токов необходимо решить матричное уравнение:

Е_к = Z_к·I_к,

где Е_к - столбцовая матрица ЭДС;

Z_к - квадратная матрица собственных и взаимных сопротивлений независимых контуров;

I_к - столбцовая матрица контурных токов.

2. Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания

2.1. При расчете начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ должны быть учтены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если эти электродвигатели не отделены от точки КЗ токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами. В автономных системах при расчетах токов КЗ следует учитывать и электродвигатели мощностью менее 100 кВт, если их доля в суммарном токе КЗ составляет не менее 5%.

2.2. Синхронные и асинхронные машины в схему замещения должны быть введены сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Последние следует принимать численно равными значениям этих ЭДС в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходную ЭДС (фазное значение) в киловольтах следует определять по формуле

где U_ф|0| - фазное напряжение на выводах машины в момент, предшествующий КЗ, кВ;

I_|0| - ток статора в момент, предшествующий КЗ, кА;

φ_|0| - угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, рад.

Для синхронных генераторов и электродвигателей, работавших до КЗ с недовозбуждением, сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

для синхронных компенсаторов, работавших до КЗ с перевозбуждением,

E"_ф = U_ф|0| + I_|0|х"_d,

а работавших с недовозбуждением

E"_ф = U_ф|0| -I_|0|х"_d,

Для асинхронных электродвигателей сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

причем сверхпереходное индуктивное сопротивление (x"_АД) в омах допускается определять по формуле

где U_ном - номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

Р_ном - номинальная мощность электродвигателя, МВт;

cosφ_ном - номинальный коэффициент мощности электродвигателя;

η - КПД электродвигателя, %.

2.3. При расчете токов КЗ в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям для определения сверхпереходной ЭДС электрических машин следует использовать формулы, приведенные в приложении 4.

2.4. Если для расчета токов КЗ используется аналитический способ, то схему замещения, полученную в соответствии с указаниями пп. 2.1-2.3, необходимо преобразовать и определить эквивалентную ЭДС E"_эк,ф (или ) и эквивалентное сопротивлениех_эк (или ) относительно точки КЗ. Начальное действующее значение периодической составляющей тока в месте КЗ (I_п0) в килоамперах равно

где I_σ - базисный ток той ступени напряжения сети, где находится точка КЗ, кА.

2.5. Методика учета комплексной нагрузки при расчете начального значения периодической составляющей тока КЗ изложена в разд. 9.

2.6. При приближенных расчетах начальное действующее значение периодической составляющей тока в месте КЗ допускается определять по методу эквивалентного генератора, приняв ЭДС всех источников электроэнергии равной нулю и используя формулу

или

где U_|0| - напряжение в месте КЗ в момент, предшествующий КЗ, кВ;

U_ном - номинальное напряжение (линейное) сети, в которой произошло короткое замыкание, кВ;

с - коэффициент, значение которого рекомендуется принимать равным: с=1,1 - при определении максимального значения тока КЗ; с=1,0 - при определении минимального значения тока КЗ;

х_эк - результирующее эквивалентное сопротивление расчетной схемы относительно точки КЗ, Ом;

- результирующее эквивалентное сопротивление расчетной схемы относительно точки КЗ, в относительных единицах, при выбранных базисных условиях.

3. Расчет апериодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания

3.1. Начальное значение апериодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания следует определять как разность мгновенных значений полного тока в момент, предшествующий КЗ, и периодической составляющей тока в начальный момент КЗ.

3.2. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае следует считать равным амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ:

Это выражение справедливо при условиях:

1) сеть имеет высокую добротность, вследствие чего активным сопротивлением можно пренебречь (см. п. 1.1.6);

2) отсутствует ток в расчетной цепи до момента КЗ;

3) напряжение сети к моменту КЗ проходит через нуль.

Если указанные условия не выполняются, то наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ следует определять в соответствии с п. 3.1.

3.3. В простых радиальных схемах апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени (i_at) следует определять по формуле

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с, равная

где х_эк и R_эк - результирующие эквивалентные индуктивное и активное сопротивление цепи КЗ, Ом;

ω_с - синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

При этом синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели должны быть введены в схему замещения индуктивным сопротивлением обратной последовательности (для асинхронных электродвигателей х₂=х") и сопротивлением обмотки статора постоянному току при нормированной рабочей температуре этой обмотки.

При отсутствии данных о сопротивлении постоянному току асинхронных электродвигателей это сопротивление (R_ад) в омах допускается определять по формуле

где s_ном - номинальное скольжение электродвигателя, %.

Примечание. Апериодическую составляющую тока КЗ от синхронного генератора в килоамперах в случае необходимости учета тока генератора в момент, предшествующий КЗ, следует определять по формуле