Файл: Условные обозначения и основные термины. Виды схем электроснабжения по назначению Электроустановка.docx

Расчетная точка КЗ – это точка сети, при КЗ в которой для рассматриваемого элемента имеют место расчетные условия.

Как правило, рассматривают трехфазное КЗ, а расчетные условия и расчетный режим сети принимается такими, при которых включено наибольшее число источников (генераторов и двигателей, которые при КЗ теряют питание, но вращаясь, по инерции переходят в режим генератора) и наибольшее число параллельных линий и трансформаторов. Такой режим работы электрической сети называют максимальным. Схема сети, соответствующая максимальному режиму, называется расчетной схемой максимального режима для решения первых четырех задач.

В пятом случае определяются минимально возможные токи КЗ. Для этого рассматриваются двухфазные и однофазные КЗ в минимальном режиме работы электрической сети. В минимальном режиме: включено наименьшее число источников и наименьшее число параллельных линий и трансформаторов. Переход электродвигателей в генераторный режим не учитывается. Схема сети, соответствующая минимальному режиму, называется расчетной схемой минимального режима для решения пятой задачи.

38 Определение сопротивлений и токов КЗ методом именованных единиц

Метод именованных единиц требует приведения всех сопротивлений схемы замещения к одной ступени напряжения. Если в сети есть напряжения 110, 35 и 10 кВ, то сопротивления приводятся к той ступени, где расположена точка КЗ. Найденные сопротивления называют приведенными к одной ступени напряжения. При этом если требуется определить токи КЗ в двух точках сети при разных уровнях напряжения, то потребуется провести два полных расчета сопротивлений схемы замещения отдельно для каждой точки КЗ. с определением приведенных сопротивлений к разным напряжениям. Это недостаток метода именованных единиц.

Достоинством метода является его наглядность, так как применяются законы Ома и Кирхгофа в привычной именованной форме.

Последовательность выполнения расчетов методом именованных единиц:

1 Выбор расчетных условий. Выбор расчетных условий включает в себя выбор расчетной точки КЗ, выбор расчетного режима и составление расчетной схемы электроснабжения.

2. Формирование исходных данных. Для составленной расчетной схемы формируются исходные данные и наносятся на расчетную схему или под ней.

3. По расчетной схеме электроснабжения составляется схема замещения

---

. На схеме замещения все элементы сети изображаются в виде сопротивлений. На схему замещения наносятся необходимые исходные данные.

4 Определяются сопротивления схемы замещения, приведенные к одной ступени напряжения.

5 Преобразуют схему замещения к одному эквивалентному сопротивлению с одним эквивалентным источником ЭДС (напряжения).

6. По закону Ома определяют ток в месте КЗ.

7 Определяют ударный коэффициент и ударный ток.

39 Определение сопротивлений схемы замещения и токов КЗ методом относительных единиц

В методе относительных единиц расчеты ведутся с использованием относительных или безразмерных величин. Относительная величина - это отношение некоторой именованной величины к другой одноименной именованной величине, которую называют базисной.

При расчете токов КЗ всего используется четыре базисных величины: базисное сопротивление Z_б, базисное напряжение U_б, базисный ток I_б, базисная мощность S_б. При этом относительные величины определяются по выражениям:



Достоинством этого метода является то, что в отличие от метода именованных единиц не нужно выполнять приведение сопротивлений к одной ступени напряжения. При этом метод относительных единиц проще, чем метод именованных единиц при расчете сложных схем, за счет того, что не требуется приведения (пересчета) сопротивлений и напряжений к одной ступени. При расчете токов КЗ в простых схемах оба метода расчета токов КЗ по трудоемкости примерно равноценны.

Последовательность расчета в методе относительных единиц.

1. 
   Анализируются режимы работы системы электроснабжения, выбирается расчетный режим и составляется расчетная схема электроснабжения. Формируются исходные данные.
   
2. 
   По расчетной схеме электроснабжения составляется схема замещения. На схеме замещения все элементы сети изображаются в виде сопротивлений.
   
3. 
   Выбираются базисные величины. Определяются все сопротивления схемы замещения в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.
   
4. 
   Путем преобразований схему замещения приводят к одному эквивалентному сопротивлению (в относительных единицах) с одним эквивалентным источником ЭДС (в относительных единицах).
   
5. 
   Определяют ток в месте КЗ в относительных единицах.
   
6. 
   Путем умножения полученного тока на базисный ток определяют ток КЗ в именованных единицах.
   
7. 
   Определяют ударный коэффициент и ударный ток.
   

---

Отличие от метода именованных единиц только в пунктах 3 и 5.

40 Расчет токов КЗ с учетом подпитки от электродвигателей

Рассмотрим схему электроснабжения с высоковольтными и низковольтными электродвигателями (рисунок 6.16, а).



Рисунок 6.16, а – Схема электроснабжения

Предположим, что произошло трехфазное КЗ на шинах 6 кВ в точке К. Напряжение в точке КЗ снижается до нуля, и двигатели теряют питание. При потере питания двигателя не могут мгновенно остановиться и какое-то время вращаются по инерции до полной остановки (рисунок 6.16, б-г). Этот процесс называют выбегом.


Рисунок 6.16, б-г –Изменение частоты вращения (б), тока в обмотке ротора (в) и ЭДС в обмотке статора (г) при КЗ

При разной нагрузке на валу торможение происходит по-разному – чем больше нагрузка на валу, тем быстрее тормозится двигатель (рисунок 6,16, б нагрузка Р₁ >Р₂).

На рисунке 6.16, в показаны кривые изменения тока в обмотке ротора. По первому закону коммутации ток в индуктивности не может мгновенно исчезнуть. Поэтому при КЗ и исчезновении напряжения питания ток в обмотке ротора мгновенно не исчезает (рисунок 6.16, в). Постепенно затухая, ток в обмотке ротора создает в машине магнитное поле. Это магнитное поле вращается вместе с ротором и наводит в обмотке неподвижного статора генераторную ЭДС. Генераторная ЭДС является функций частоты вращения и тока в обмотке ротора. По мере снижения частоты вращения двигателя и по мере затухания тока в обмотке ротора развиваемая двигателями генераторная ЭДС постепенно затухает (рисунок 6.17, г).

Под действием генераторной ЭДС от двигателя в точку КЗ протекает ток КЗ. Это значит, что при КЗ в электрической сети ЭД «посылает» в точку КЗ ток, который называют током «посылаемым электродвигателем в точку КЗ» или током подпитки от электродвигателей I_ПД.



Рисунок 6.16, д – Составляющие тока КЗ от ЭД
Ток, посылаемый ЭД в точку КЗ содержит периодическую и апериодическую оставляющие.

При расчетах определяется начальное действующее значение тока подпитки и ударный ток от ЭД.

В точке КЗ токи подпитки от электродвигателей суммируются с основным током КЗ от питающей энергосистемы I

---

_КС. При этом суммарный ток КЗ в месте КЗ равен сумме токов

I_К = I_КС + ΣI_ПД

И может существенно превышать ток КЗ от энергосистемы.

Величина тока подпитки от электродвигателей зависит от величины ЭДС и от сопротивления контура, по которому протекает ток подпитки. Сопротивление этого контура складывается из сопротивления двигателя и сопротивления элементов схемы электроснабжения между двигателем и точкой КЗ. Это сопротивление называют внешним сопротивлением (по отношению к двигателю). При большом сопротивлении обмотки статора двигателя или при большом внешнем сопротивлении ток подпитки может быть небольшим. Поэтому не во всех случаях нужно учитывать и определять ток подпитки.

В соответствии с ПУЭ

П. 1.4.9. В электроустановках до 1 кВ и выше при определении токов КЗ для выбора аппаратов и проводников, и определения воздействия на несущие конструкции следует исходить из следующего:

(6). Должно учитываться влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей.

Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывается не учитывается в следующих случаях:

- при мощности электродвигателей до 100 кВт в единице,

- если электродвигатели отделены от места КЗ одной ступенью трансформации,

- а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации

- либо если ток от них может поступать к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети и которые имеют существенное сопротивление (линии, трансформаторы и т. п.).
В соответствии с руководящими указаниями (РУ) по расчету токов короткого замыкания в сетях напряжением выше 1 кВ (пункт 5.2.1):

При расчете начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания I_ПО должны быть учтены АД и СД мощностью 100 кВт и более (Р_НОМ ≥100 кВт) напряжением выше 1 кВ, если между двигателем и точкой КЗ отсутствуют токоограничивающие реакторы или силовые трансформаторы.

При определении токов КЗ учитывается подпитка от тех двигателей, которые подключены к точке КЗ непосредственно или через кабельную линию. Это двигатели Д₁ и Д₂ на рисунке 6.16, а. Подпитка от двигателя Д

---

₃, подключенного через реактор, и двигателя Д₄, подключенного через трансформатор, в приближенных расчетах не учитывается.

Так как ЭДС двигателей в процессе КЗ непрерывно изменяется, то изменяется и величина тока подпитки. Наибольший ток подпитки будет в начальный момент КЗ. Действующее значение тока подпитки за первый период КЗ называют начальное действующее значение периодической составляющей тока подпитки I_П0.Д Для двигателей, которые подключены непосредственно к точке КЗ, начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ равна

(6.24)

где Е_Д.= ЭДС двигателя в начальный момент КЗ;

Z_ДВ. – сопротивление двигателя, равное его пусковому сопротивлению:

Z_ДВ. = Z_ПУСК.

---