ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Расчет токов короткого замыкания

Для выбора электрооборудования, аппаратов, шин, кабелей, токоограничивающих реакторов необходимо знать токи короткого замыкания. При этом достаточно уметь определять ток трехфазного короткого замыкания в месте повреждения, а в некоторых случаях – распределение токов в ветвях схемы, непосредственно примыкающих к этому месту. При расчете определяют периодическую составляющую тока короткого замыкания для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе. Для решения большинства практических задач расчет ведут с рядом упрощений [4].

Расчет токов при трехфазном коротком замыкании производят в следующем порядке:

1) Для рассматриваемой установки составляют расчетную схему.

Расчетная схема - это однолинейная схема электроустановки с указанием тех элементов и их параметров, которые влияют на значение тока короткого замыкания и поэтому должны учитываться при выполнении расчетов. Расчетная схема установки должна отражать нормальный режим работы.

На расчетной схеме (рисунок 5.1 и 5.2) намечают расчетные точки короткого замыкания - так, чтобы аппараты и проводники попадали в наиболее тяжелые условия работы. Исключением являются аппараты в цепи присоединений с реактором, выбираемые по току короткого замыкания за реактором.

В приведенных схемах предусмотрена раздельная работа трансформаторов по низкой стороне.

2) По расчетной схеме составляют схему замещения, заменяя электромагнитные связи электрическими, источники вводят в схему замещения как ЭДС и сопротивления, остальные элементы – как сопротивления. Расчет токов короткого замыкания можно вести как в именованных, так и в относительных единицах. В сетях и установках напряжением до 1000 В обычно расчет производят в именованных единицах. В установках напряжением свыше 1000 В принято все сопротивления короткозамкнутой цепи приводить к базисным условиям и выражать в относительных единицах. Предварительно принимают базисную мощность Sб (100 или 1000 МВА). За базисное напряжение принимают среднее номинальное напряжение (Uб = Uср) той ступени, на которой предполагается короткое замыкание, согласно следующей шкале: 6.3; 10.5; 37; 115; 154; 230; 340; 515; 770 кВ. Таким образом, для каждой точки короткого замыкания будут свои базисные напряжения Uб и токи Iб: (5.1)   Рисунок 5.1 – Расчетная схема (а) и схемы замещения (б) и (в) для тупиковой или отпаечной подстанции. Рисунок 5.2 – Расчетная схема (а) и схемы замещения (б) и (в) для транзитной подстанции Таблица 5.1 - Расчетные выражения для определения приведенных значений сопротивлений. Элемент электроустановки Исходный параметр Именованные единицы Относительные единицы Генератор x"d*ном Sном x"d*% Sном Энергосистема Sк Iном,отк x*d(ном) Sном Трансформатор хт% Sном Реактор хр ЛЭП худ l Примечание:Sном – номинальные мощности элементов, МВА; Sб – базовая мощность, МВА; Sк – мощность КЗ энергосистемы, МВА; Iном,отк – номинальный ток отключения выключателя, кА; х*с(ном) – относительное номинальное сопротивление энергосистемы; хт – относительное сопротивление трансформатора; Iб – базовый ток, кА; Uср – среднее напряжение в месте установки элемента, кВ; худ – индуктивное сопротивление линии на 1км длины, Ом/км; l – длина линии.

Для трехобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов напряжения короткого замыкания, приведенные к номинальной мощности трансформатора или автотрансформатора, даны для каждой пары обмоток: U_кв-н, U_кв-с, U_кс-н (в процентах). Схемы замещения таких трансформаторов (а также трансформаторов с расщепленными обмотками) и формулы для расчета сопротивлений каждой обмотки приведены в таблице 5.2.

Значения сопротивлений, найденные по формулам таблиц 5.1 и 5.2 указываются в схеме замещения в виде дроби, в числителе которой порядковый номер элемента, в знаменателе – его величина (в относительных или именованных единицах).

Таблица 5.2 - Определение сопротивлений обмоток силовых трансформаторов

Вид трансформатора	Исходная схема	Схема замещения	Расчетные выражения
Двухобмоточный трансформатор
Трехобмоточный трансформатор, автотрансформатор
Трехобмоточный трансформатор с обмоткой низкого напряжения, расщепленной на две ветви
Группа двухобмоточных трансформаторов с обмоткой низкого напряжения, расщепленной на две ветви

3) Путем постепенного преобразования (трансконфигурации) приводят схему замещения к простому виду – так, чтобы каждый источник питания или группа источников с эквивалентной ЭДС Е_*э были связаны с точкой короткогозамыкания одним сопротивлением Х_*рез (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 - Результирующая схема замещения

Преобразование (свертывание) схемы выполняется в направлении от источника питания к месту короткого замыкания. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразование звезды сопротивлений в треугольник и обратно, метод расщепления схем и т. п. (подробнее см. [4]).

4) Полученное в результате свертываниясхемы результирующее сопротивление Х_*рез приводят к номинальной мощности источника, определяют:

(5.2)

где S_нс – номинальная мощность источника питания (системы), принимается равной мощности короткого замыкания на шинах этой системы, (в зависимости от задания).

Можно также принять, что S_нс = S_б, тогда Х_*расч = Х_*рез.

5) По расчетным кривым [4] для интересующего момента времени t определяют периодическую слагающую тока при трехфазном коротком замыкании в относительных единицах, I_*nkt, если 0 < Х_*расч < 3.

6) Зная кратность тока короткого замыкания I_*nktопределяют ток в именованных единицах I_nkt, кА:

(5.3)

где – суммарный номинальный ток источника, приведенный к той ступени напряжения Uср.н б, на которой рассчитывается ток к.з., равный:

(5.4)

где S_нΣ– суммарная мощность источников, питающих точку короткого замыкания.

Если Х_*расч < 0,6, то для времени t = ∞ следует определять ток при двухфазном коротком замыкании, I⁽²⁾_n∞ .

При этом принимают, что X_Σ1 ≈ X_Σ2 (т. е. суммарные сопротивления схем прямой и обратной последовательности одинаковы).

Ток прямой последовательности, I⁽²⁾_*KA1t, для особой фазы находится либо по кривым (для Х⁽²⁾_*расч = 2 Х_*расч1), либо аналитически:

(5.5)

В именованных единицах ток поврежденной фазы при двухфазном коротком замыкании:

(5.6)

Если Х_*расч > 3, то расчет по кривым вообще невозможен, периодическая слагающая тока короткого замыкания в любой момент времени постоянна и определяется аналитически как для системы бесконечной мощности:

(5.7)

Для проверки аппаратов на динамическую устойчивость определяют ударный ток короткого замыкания i_уд, который обычно имеет место через 0,01 секунды после начала короткого замыкания:

(5.8)

где I_n0 – начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания;

K_уд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания T_а.

(5.9)

где T_a - постоянная времени равна

где L_k – индуктивность схемы

Для конкретной схемы,

(5.10)

где X_рез и R_рез – соответственно индуктивное и активное результирующие сопротивления схемы.

Значения T_a и K_уд могут быть взяты из таблицы 5.3

Ударный коэффициент может быть определен также из графика, если известно T_a.

Для выбора коммутационной аппаратуры, кроме того, необходимо иметь значения периодической и апериодической составляющих тока короткого замыкания для расчетного момента времени τ.

Расчетное время τ, для которого требуется определить токи короткого замыкания, зависит от места к. з. и вычисляется как:

(5.11)

где t_рс– время срабатывания релейной защиты (не более 0,1 с);

t_св– собственное время отключения выключателя (по каталогу). Для современных выключателей оно не превышает 0,1 с;

n – количество ступеней селективности;

tΔ– продолжительность ступени селективности (0,3 – 0,5 с)

Так для ячейки отходящих линий это время τ = t_рс+ t_свtΔ⋅0+; для ячейки секционного выключателя - τ = t_рс+ t_свtΔ⋅+1t; для ячейки ввода - τ = t_рс+ t_свΔ⋅+2 и т.д.

Таблица 5.3 - Средние значения отношения X/R, ударного коэффициента K_уд и постоянной времени T_a для характерных ветвей, примыкающих к точке короткого замыкания

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания определяется:

(5.12)

а при условии максимального значения:

(5.13)

Для ускорения расчетов значение, целесообразно определять по кривым при известных величинах τ и T_а.

Для проверки проводников на термическую стойкость при коротком замыкании пользуются понятием теплового импульса B_k, характеризующего количество теплоты, выделившейся в проводнике (иногда его называют импульсом квадратичного тока короткого замыкания).

(5.14)

где I_пкτ– значение периодической составляющей тока короткого замыкания при t = τ;

τ – время действия релейной защиты, определяемое по формуле 5.11;

T_a – постоянная времени цепи короткого замыкания, определяемая по выражению 5.10 или по таблице 5.3.

Этот импульс учитывает как периодическую, так и апериодическую составляющую тока короткого замыкания, при этом значение B_k несколько завышено.

Для облегчения выбора аппаратуры и уменьшения объема расчетно-пояснительной записки результаты расчетов токов короткого замыкания рекомендуется свести в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Сводная таблица расчета токов короткого замыкания

Номер расчетной точки и расположение на схеме подстанции	, кА	, кА	, кА	, кА	, кА	, МВА	τ, с	, кА2∙с
точка k1 точка k2 (для ячейки ввода) ячейка секционного выключателя ячейка отходящих линий

Таблица 5.5 - Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ и ударного коэффициента.