Расчетная схема установки

 

Расчетная схема установки - это упрощенная однолинейная схема электроустановки (или ее части) с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на КЗ.

На расчетной схеме (рис. 8.1, пример расчетной схемы заимствован из [17]) указываются номинальные параметры элементов (напряжения, мощности, сопротивления). Для сетей с напряжением > 1кВ не учитывают ввиду их малости:

- сопротивления РУ, электрических аппаратов (выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и др.), кабельных и воздушных перемычек малой длины. При расчетах токов КЗ в сетях ≤ 1кВ необходимо учитывать сопротивления шин, трансформаторов тока, реакторов, токовых катушек выключателей, контактов и контактных соединений;

- значения параметров асинхронных двигателей, если I_ном > 10 % I_п , где I_п рассчитана без учета влияния асинхронных двигателей(I_п – действующее значение периодической составляющей тока КЗ);

- токоограничивающее влияние электрической дуги;

- изменение активного сопротивления проводников из–за их нагрева при КЗ. Как правило, на расчетной схеме имеется несколько ступеней напряжения (115; 10,5 кВ на рис. 8.1). В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени в рас-

четной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указывают среднее напряжение U _ср кВ, согласно следующей шкале: 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15.

 

 

Рис. 8.1. Пример расчетной схемы для определения токов КЗ:

 

Параметры отдельных элементов: Т 1 и Т 2 – ТДН-40000/110, 40 МВА, u_k = 10,5 %;

Т З – ТД-125000/110, 125 МВА, u_k = 10,5 %; Т 4 и Т 5 – ТДТН-40000/110, 40 МВА,

u_kВ-Н = 10,5 %; G1 и G2 – ТВФ-60-2, 75МВА, х"_{d* (ном)} = 0,146; G 3 – NDA-100-2? 118 МВА, х"_{d* (ном)} = 0,183; LR – РБДГ10-2500-0,25, I _ном = 2,5 кА, х_р = 0,25 Ом

 

Считают при этом, что номинальное напряжение оборудования этой ступени равно среднему.

На расчетной схеме параметры элементов, как правило, указывают в относительных единицах.

Номинальные параметры любого элемента связаны между собой соотношениями

 

; .

 

Любой другой режим работы можно выразить в относительных единицах по отношению к номинальному:

 

; ; ; ,

 

где х – индуктивное сопротивление элемента в Омах.

Тогда x _*(н) можно записать в виде

 

.

 

Относительные значения параметров режима можно определить не только по отношению к номинальным значениям данного элемента, но и по отношению к любой другой базисной системе величин.

В базисную систему величин должны входить базисная мощность S _б, базисное напряжение U _б, базисный ток I _б, связанные указанными выше соотношениями. Произвольно можно задаваться только двумя базисными величинами, как правило, даются значения базисной мощности и напряжения, а по ним определяют базисный ток и базисное сопротивление. Базисные значения обычно выражают: напряжение - в киловольтах (кВ), мощность – в мегавольт-амперах (МВА), сопротивление в омах (Ом), ток – в килоамперах (кА).

Рассмотрим, как определяются сопротивления разных элементов расчетной схемы.

Синхроные машины вводятся в схему сверхпереходным сопротивлением по продольной оси:

 

. (8.1)

Электрическая система, где сосредоточена преобладающая часть генерируемой мощности, рассматривается как источник

система с шинами неизменного напряжения, участие которой в питании короткого замыкания ограничено только сопротивлением тех элементов, через которые точка КЗ связана с рассматриваемой частью системы.

Если известно начальное значение периодической составляющей тока КЗ I _по или мощность при трехфазном коротком замыкании в какой-либо точке энергосистемы

 

,

 

то по ним можно определить индуктивное сопротивление энергосистемы относительно этой точки:

 

. (8.2 а)

 

Сопротивление энергосистемы можно определить приближенно по условию предельного использования выключателя в данном узле энергосистемы. Считая, что ток при трехфазном КЗ непосредственно за выключателем равен его номинальному отключающему току I _{ном. откл}, получим

 

. (8.2 б)

 

При отсутствии данных об или сложной системы можно пойти на дальнейшее упрощение расчета и принять напряжение в узле присоединения этой системы неизменным и равным среднему номинальному напряжению этого узла.

Трансформаторы и автотрансформаторы задаются значением , которое равно относительному номинальному сопротивлению трансформатора:

 

. (8.3)

 

Принимают

Получение индуктивного сопротивления каждой из обмоток осуществляется по известным формулам (см. прил. 1.5), включающим u _к для пар обмоток.

Реакторы – для реакторов обычно указывают номинальный ток и сопротивление в омах.

Воздушные и кабельные линии электропередач на расчетной схеме (рис. 8.1) определяются их длиной и удельным значением индуктивных сопротивлений на фазу линии, которые берут из справочных таблиц (например, табл. 2.8)

Для генераторов, электродвигателей и синхронных компенсаторов в расчетной схеме задается значение сверхпереходной ЭДС . Условно считают, что все синхронные машины до КЗ работали с номинальной нагрузкой при номинальном напряжении и номинальном коэффициенте мощности. Кроме того, принимают, что все генераторы снабжены АРВ и устройством форсировки возбуждения.

Нагрузка асинхронная учитывается при расчетах токов КЗ по-разному, в зависимости от места ее присоединения.

1. Нагрузка, включенная непосредственно у генератора (-ов) и имеющая мощность, соизмеримую с мощностью генератора (-ов), учитывается уменьшением ЭДС последних до значений .

2. Мощные нагрузки, включенные вблизи места КЗ, учитываются в виде обобщенного источника с параметрами

 

, .

 

3. Нагрузки, отделенные от места КЗ длинными линиями или ступенями трансформации, обычно не учитываются.

4. Двигательная нагрузка в системах собственных нужд учитывается особо, расчетом сопротивления эквивалентного двигателя, включенного на аварийную секцию и работающего в генераторном режиме с ЭДС, равной .

Уточненные значения ЭДС можно определить по формулам: