Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания

 

Комплексная нагрузка (КН) - это комбинация различных типов электроприемников в узле нагрузки. В состав КН могут входить синхронные и асинхронные электродвигатели, преобразователи, электротермические установки, конденсаторные батареи, лампы накаливания и газоразрядные источники света.

Схемы электроснабжения КН зависят от типа нагрузки. К мощным узлам КН относятся, в частности, установки собственных нужд (с.н.) электрических станций. Состав электроприемников с-н. (асинхронные и часто синхронные электродвигатели), потребляемая ими электрическая энергия, так же как и их схемы электроснабжения зависят от типа электростанции, вида топлива, мощности агрегатов и т. п. Весьма разнообразны схемы электроснабжения промышленной и сельскохозяйственной КН. Они зависят от характера производства предприятий и отдельных потребителей.

В зависимости от общей схемы электроснабжения и мощности потребителей, территориального размещения нагрузок, наличия или отсутствия собственного источника энергии, а также требуемой степени бесперебойности электроснабжения предприятия подача энергии от энергосистемы может быть осуществлена к одному и более приемным пунктам предприятия или по схеме глубокого ввода на территорию предприятия сквозной магистрали (воздушной или кабельной) для непосредственного присоединения к ней трансформаторных подстанций без сооружения промежуточных узлов. На стороне низшего напряжения (6 и 10 кВ) трансформаторных подстанций используется схема с одной секционированном системой сборных шин. С целью ограничения токов КЗ обычно принимается раздельная работа секций. При необходимости болев глубокого ограничения токов КЗ применяют трансформаторы расщепленной обмоткой низшего напряжения, а также одинарные и сдвоенные групповые реакторы, которые устанавливают в цепях трансформаторов.

На промышленных предприятиях асинхронные и синхронные электродвигатели получают питание от сетей 6(10) или 0,4 кВ. Электропечи подключаются к шинам 6(10) кВ. Для крупных электросталеплавильных цехов сооружаются отдельные подстанции 110(220) кВ, обеспечивающие питание только дуговых печей. Схемы электроснабжения преобразователей определяются областью их применения. Так, для железнодорожного транспорта на постоянном токе электроснабжение электровозов осуществляет от выпрямителей стационарных подстанций через контактную сеть. Электрическое освещение и другие потребители малой мощности подключаются к сети 0,4 кВ. Типовая схема узла КН представлена на рисунок 8.1, а.

 

 

Рисунок 8.1. Схема узла комплексной нагрузки (а), схема замещения при коротком замыкании в точке К1 (б), в точке К2 (в) и в точке КЗ (г).

СД – синхронные электродвигатели; АД – асинхронные электродвигатели;

П – преобразователи; ЭТ – электротермические установки; БК – батареи конденсаторов; Л – лампы освещения;

Для определения параметров узлов КН необходимо знать состав их электроприемников. Последний определяют при разделении электроприемников по отраслям народного хозяйства. Такой подход оправдан тем, что отраслевые узлы нагрузки представляют совокупность потребителей, однородных по режиму работы и характеру выполняемого производственного процесса. Составы электроприемников узлов КН различных отраслей народного хозяйства значительно отличаются друг от друга, как показано в таблице 8.1. Характер поведения различных типов электроприемников при нормальных и аварийных режимах в электрической системе весьма различен. При КЗ электродвигатели подпитывают током КЗ место повреждения.

Если узел нагрузки в основном состоит из асинхронных электродвигателей, эффект подпитки точки КЗ проявляется только в первые несколько периодов переходного процесса. Такое явление объясняется тем, что постоянные времени затухания амплитуды периодической и апериодической составляющих тока от электродвигателя одного порядка, т. е. затухание амплитуды периодической составляющей происходит столь же быстро, как и апериодической составляющей. Однако в случае, когда в состав узла входят синхронные электродвигатели, то именно ими определяются значение и характер изменения (затухания) тока.

Практический интерес представляет поведение электротяговой нагрузки, работающей на постоянном токе, при КЗ на питающей подстанции. В ее состав, как правило, входит незначительная доля маломощных асинхронных электродвигателей. В начальный момент КЗ на форму тока электротяговой нагрузки оказывает влияние присутствие асинхронных двигателей, а также разряд емкостей фильтров высших гармоник. Далее, в течение КЗ, электротяговая нагрузка на постоянном токе проявляет себя как пассивный элемент, так как ток в короткозамкнутой цепи отсутствует.

Таблица 8.1.