Лекция 4

Тема: Составление расчетной схемы и схемы замещения

Цель лекции:Изучить теоретическую часть темы

Расчёт переходного процесса при КЗ в ЭС начинается с составления расчётной схемы, в которую включаются все элементы, участвующие в переходном процессе. В расчётную схему входят источники энергии (генераторы СГ, синхронные компенсаторы СК, крупные синхронные и асинхронные двигатели СД и АД) и элементы, связывающие источники энергии с точкой КЗ (трансформаторы, воздушные кабельные линии, реакторы и прочее).

Если в расчётной схеме имеются магнитосвязанные цепи, то их необходимо заменить эквивалентной электрически связанной цепью, называемой схемой замещения. Для этого необходимо все параметры элементов (ЭДС, напряжения, токи, сопротивления и т.д.) приведённых к номинальным параметрам этих элементов привести к напряжению одной ступени трансформации, называемой основной ступенью. Обычно за напряжение основной ступени принимают напряжение точки КЗ. Приведение к одной ступени напряжения может выполняться точно с учётом действительных коэффициентов трансформации или приближённо по средним значениям этих коэффициентов.

Расчету токов КЗ предшествует выбор расчетных условий, в частности расчетной схемы. Последняя зависит от цели расчетов токов КЗ. Если эти цели состоят в выборе и проверке электрических аппаратов и проводников по условиям КЗ, то в расчетную схему должны быть включены все источники энергии, влияющие на ток КЗ: синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели. Влияние асинхронных электродвигателей допустимо не учитывать при мощности электродвигателя до 100 кВт, если они отделены от расчетной точки КЗ токоограничивающим реактором или силовым трансформатором. А если асинхронные электродвигатели отделены от расчетной точки КЗ двумя плечами сдвоенного реактора или двумя и более ступенями трансформации, то их можно не учитывать и при больших мощностях.

При составлении расчетной схемы обычно исходят из следующих условий:

· все источники, включенные в расчетную схему, работают одновременно, причем к моменту возникновения КЗ синхронные двигатели работают с номинальной нагрузкой и номинальным напряжением, а асинхронные - с 50%-й нагрузкой;

· все синхронные двигатели имеют автоматическое регулирование напряжения и устройства для форсировки возбуждения;

· ЭДС всех источников совпадают по фазе, если продолжительность КЗ не превышает 0,5с;

· КЗ происходит в такой момент времени, при котором ударный ток КЗ оказывается максимальным;

· наиболее удаленную от точки КЗ часть электроэнергетической системы допустимо представлять в виде одного источника энергии, имеющего неизменную по амплитуде ЭДС и сопротивление, равное эквивалентному сопротивлению заменяемой части системы.

Выбор расчетных схем различных электроустановок производят путем анализа возможных схем этих электроустановок при различных режимах их работы, включая ремонтные и послеаварийные режимы, за исключением схем при переключениях.

Расчетная схема – это упрощенная однолинейная схема электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ.

Расчетная схема, как правило, включает в себя элементы электроустановки и примыкающей части энергосистемы, исходя из условий, предусмотренных продолжительной работой электроустановки с перспективой не менее чем в 5 лет после ввода ее в эксплуатацию.

На расчетной схеме указываются номинальные параметры элементов – напряжение, мощности, длину воздушных и кабельных линий. Отдельные элементы с малыми сопротивлениями не учитываются, К ним можно отнести шины распределительных устройств, электрические аппараты, кабельные и воздушные перемычки небольшой длины и другие.

На расчетной схеме указываются точки короткого замыкания. Расчетные точки КЗ намечаются с одной или с другой стороны от рассматриваемого элемента электроустановки в зависимости от наиболее тяжелых условий в режиме КЗ. В закрытых распределительных устройствах проводники и электрические аппараты, расположенные до реактора на реактированных линиях, проверяются, исходя из того, что расчетная точка КЗ находится за реактором, если они отделены от сборных шин разделяющими полками, а реактор находится в том же здании и все соединения от реактора до сборных шин выполнены шинами.

Расчетным видом КЗ является трехфазное, по которому проверяются электрические аппараты и жесткие проводники вместе с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую и термическую стойкость. При проверке электрических аппаратов на коммутационную способность расчетным видом КЗ может быть трехфазное или однофазное КЗ в зависимости от того, при каком виде ток КЗ имеет наибольшее значение. Если для выключателей задается разная коммутационная способность при трехфазных и однофазных КЗ, то проверку следует производить отдельно по каждому виду КЗ.