Вказівки до виконання роботи. Для визначення струмів короткого замикання необхідно скласти схему заміщення та привести всі елементи схеми до одного базисного рівня напруги

Для визначення струмів короткого замикання необхідно скласти схему заміщення та привести всі елементи схеми до одного базисного рівня напруги. Тому опори елементів схеми електропостачання та величину базисної напруги для спрощення розрахунків можна взяти з контрольної роботи №2. Але схема заміщення буде відрізнятися від рис.5 відсутністю поперечних гілок провідностей та наявністю параметрів синхронного генератора, який заміщується активним опором якоря r ₁ та надперехідним індуктивним опором по подовжній осі x_d ² (вказані в таблиці 5 відповідно в Омах та у відносних одиницях).

Рисунок 6. Схема заміщення системи електропостачання для розрахунку струму короткого замикання на стороні низької напруги ГПП.

 

Розрахунок проводимо в наступній послідовності:

- визначаємо активний та індуктивний опори кожного елемента системи електропостачання та приводимо їх до базисної напруги U _б відповідно до рекомендації, запропонованих в контрольній роботі №2;

- опори генераторів електростанцій в Омах

; ,

де x_d ² - надперехідний індуктивний опір генератора по подовжній осі (в.о.); r ₁ - активний опір фази якоря генератора (Ом); n _г - кількість генераторів на електростанції, які працюють паралельно; U _н.ген - номінальна напруга якоря генератора (В); S _н.ген - номінальна повна потужність генератора (ВА);

- надперехідна фазна ЕРС генераторів

,

де E ²_ген - надперехідна ЕРС генератора у відносних одиницях (для турбогенераторів потужністю до 100 МВт E ²_ген = 1,08 в.о.; для турбогенераторів потужністю більше 100 МВт E ²_ген = 1,13 в.о.);

- активний опір від джерела живлення до точки короткого замикання

, Ом;

- індуктивний опір ланцюга короткого замикання

, Ом;

- повний опір ланцюга короткого замикання

, Ом;

- постійна часу загасання аперіодичної складової струму короткого замикання

, с,

де f _с = 50 Гц - частота напруги в системі електропостачання;

- ударний коефіцієнт

;

- періодична складова струму короткого замикання

,

де U _нн.гпп - реальне значення напруги на вторинній стороні трансформаторів ГПП (В); I _¥ - усталене діюче значення струму короткого замикання

- миттєве значення ударного струму короткого замикання

.

Такий розрахунок струму відповідає теорії, але не зовсім відбиває реальні процеси в схемі електропостачання. Наприклад, в кожному розподільчому пристрої є секційні вимикачі, які розділяють генератори, лінії, трансформатори та споживачів на зазвичай дві незалежні системи живлення. Це дозволяє підвищити опір ланцюга короткого замикання та зменшити відповідний струм. Тому наступним кроком розрахунку контрольної врахуємо цей факт и порівняємо результат з попереднім.

Розрахунок виконуємо в тій же послідовності, але опори ланцюга короткого замикання визначаємо наступним чином:

- активний опір від джерела живлення до точки короткого замикання

- індуктивний опір ланцюга короткого замикання

де n _г та n _г.секц - відповідно загальна кількість генераторів на електростанції та їх кількість, що живить районну підстанцію (n _г / n _г.секц ≥ 2); k = 2 - кількість гілок ЛЕП; n _ат та n _{ат.секц} - відповідно загальна кількість автотрансформаторів (або трансформаторів) на районній підстанції та їх кількість, що живить ГПП (n _ат / n _{ат.секц} ≥ 2); n _тр та n _{тр.секц} - відповідно загальна кількість трансформаторів на ГПП та їх кількість в одній секції (n _тр / n _{тр.секц} ≥ 2). Зазвичай n _ат = n _тр = 2, тоді n _{ат.секц} = n _{тр.секц} = 1, але можливі й інші співвідношення, що залежить від результатів контрольної №1.

Є ще один важливий момент, який не був врахований при першому розрахунку. В системі є відгалуження, які можуть мати свої джерела живлення. У такому випадку до схеми треба додати ланцюги з опорами ліній зв'язку і додаткових генеруючих елементів, розрахувати ударні струми короткого замикання від кожного додаткового джерела і додати їх до результату розрахунку струму від основного джерела живлення. Таким додатковим генеруючим елементом можуть бути синхронні й асинхронні двигуни, які при короткому замикання в системі живлення переходять в режим гальмування та перетворюють надлишок кінетичної енергії в електричну, тобто працюють, як генератори. В такому випадку двигуни заміщують надперехідним індуктивним опором (x ² ≈ 0,2 в.о.) та джерелом живлення з надперехідною ЕРС (для синхронних двигунів E ² ≈ 1,1 в.о., а для асинхронних - E ² ≈ 0,9 в.о.). Якщо ж у вузлі живлення склад споживачів невідомий, його замінюють узагальненим навантаженням з надперехідним опором x ² ≈ 0,35 в.о. та джерелом живлення з надперехідною ЕРС E ² ≈ 0,85 в.о. Треба зазначити, що параметри вказані відносно потужності споживача, і це має бути враховано при включені його ланцюга до основної схеми електропостачання.

В схемі на рис.5 маємо чотири відгалуження навантаження. Відгалуженням на електростанції при врахуванні секціонування можна знехтувати, а три відгалуження потужності на районній підстанції можна поєднати, наприклад, на стороні високої напруги. В такому разі схема набуде вигляду як на рис.7.

Опори на схемах визначаються наступним чином:

- опори в ланцюзі електростанція - районна підстанція

;

;

- опори в ланцюзі районна підстанція - ГПП

;

;

- опори в ланцюзі узагальнене навантаження - районна підстанція

; ;

; .

ЕРС в ланцюзі узагальнене навантаження - районна підстанція

.

Рисунок 7. Схема заміщення системи електропостачання для розрахунку струму короткого замикання з урахуванням інших джерел живлення.

 

Схему на рис.7 можна розрахувати шляхом перетворення зірки опорів у трикутник і отримати схему, в якій кожне джерело живлення напряму з'єднане з точкою короткого замикання:

;

.

Після перетворення за раніше розглянутим алгоритмом розраховуються струми короткого замикання від електростанції (i _уд.ест та I _п.ест) та від узагальненого навантаження (i _уд.рп та I _п.рп). Потім знаходиться загальний струм короткого замикання:

; .

Висновок про стійкість комутуючих апаратів до короткого замикання робимо суто приблизно. Наприклад, вимикач навантаження ВНП-16 має вмонтований запобіжник з номінальним струмом плавких вставок до 160 А та струмом відключення 20 кА при напрузі 6 кВ, а електромагнітний вимикач ВЕМ-6-20 має номінальний струм 1000 А, але при цьому струм відключення також 20 кА при напрузі 6 кВ. Звичайно, є вимикачі із струмами відключення як більшими (40; 63 кА), так і меншими (4; 8; 16,5 кА) за 20 кА. Але в контрольній встановимо припустимий струм короткого замикання саме на рівні 20 кА. Якщо розрахунковий струм буде більший за припустимий, слід на відгалуженні районної підстанції, яке живить ГПП, рекомендувати встановити реактор, що має незначний активний опір та суттєвий індуктивний. Це збільшить втрати напруги на 5...10 %, але дозволить значно зменшити струм короткого замикання.