Булат КонспЛекцЭМПП

Последствиями КЗ являются:

1)Тепловые или термические воздействия тока КЗ на элементы электрической

системы.

2)Динамические действия, возникающие между токоведущими проводника-

ми.

3)Резкое снижение напряжения в месте КЗ.

При длительном снижении напряжения на 30-40% от номинального (на время более 1 с.) двигатели начинают останавливаться.

4)Перерывы в электроснабжении.

5)Нарушение устойчивости отдельных элементов и режима электроэнергети-

ческой системы в целом.

6)Выгорание элементов электроустановок.

6.Необходимость расчетов токов короткого замыкания.

Расчет токов КЗ необходим:

1)для выбора аппаратов, которые могли бы без повреждения для себя пропускать токи КЗ (по условиям термической и динамической стойкости);

2)для выбора рациональной схемы электрических соединений станций и под-

станций;

3)для выбора разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН), Для определения числа заземляющих нейтралей и их размещения в ЭЭС;

4)для выбора средств ограничений токов КЗ и поддержание определенного уровня напряжения в энергосистеме;

5)для выбора и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

6)для анализа аварий в электрических установках;

7)для оценки устойчивой работы ЭЭС;

8)для проектирования заземляющих устройств.

7.Допущения при расчетах токов КЗ.

11

Существуют уточненные и приближенные способы расчета. При уточненном расчете погрешность токов КЗ находится в пределах от 2 до 5 %. В приближенном расчете, допускаемая погрешность находится в пределах 10-15%.

Практические методы расчета токов КЗ основаны на ряде допущений и упроще-

ний:

1)отсутствие качания генераторов или другими словами равенство ЭДС источника питания по величине и по фазе;

2)приближенный учет нагрузок;

3)отсутствие насыщения магнитных систем. При этом все схемы оказываются линейными, расчет которых значительно проще. Поэтому могут быть использованы лю-

бые формы принципа наложения;

4)пренебрежение активным сопротивлением элементов схемы(сети выше 1 кВ);

5)пренебрежение емкостными проводимостями ЛЭП при напряжении до 220 кВ включительно. При рассмотрении простых замыканий на землю это допущение непригодно;

6)пренебрежение намагничивающими токами трансформаторов и автотрансформаторов. При этом возможен переход от Т-образной схемы замещения трансформатора

ксхеме замещения с одним сопротивлением:

µ

µ

12

7) отсутствие несимметрии 3-ех фазной системы. Несимметрия возникает только в точке КЗ, во всех остальных точках токи симметричны.

8.Система относительных единиц

Представление любых физических величин не в именованы единицах, а в относительных, безразмерных единицах позволяет существенно упростить некоторые теоре-

тические выкладки и придать им более общий характер. Также и в практических расчетах, такое представление величин придает результатам большую наглядность и позволяет быстрее ориентироваться в порядке определяемых величин.

Под относительным значением какой-либо величины следует понимать ее отношение к другой одноименной величине выбранной за единицу измерения. Следовательно,

чтобы выразить отдельные величины в относительных единицах нужно установить базисные единицы или условия. Если за базисный ток и напряжение принять некоторые произвольные величины, то

S Б 3 I Б U Б (8.1)

Из четырех базисных величин две могут быть выбраны произвольно, а две других получены через формулы (8.1) и (8.2).

Таким образом, при выборе базисных условий относительные значения E, U, I, S, Z

будут определяться:

13

тельные единицы служат выражения (8.3), (8.8) или (8.9). Когда же они заданы в относительных единицах при номинальных условиях, то их пересчет к базисным условиям производится по следующим соотношениям:

на 3U б

,

тогда

2

S б U н

За базисную мощность целесообразно принимать простое круглое число кратное 10-ти (100, 1000 мВА и т.д.), а иногда задают часто повторяющуюся величину Sном в схеме или кратную ей.

За Uб рекомендуется принимать Uн или близкое к нему среднее номинальное напряжение – Uср.ном, взятое по шкале средних напряжений:

3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 230; 340; 515; 765 в кВ При Uб = Uср.ном – пересчет относительных ЭДС отпадает.

Z * ( б ) = Z * ( н ) .

Исключения составляют реакторы. В тех случаях, когда реакторы использованы на напряжение ниже их номинальных напряжений (например, реактор на 10 кВ подклю-

чают к установке 6 кВ). Пересчет их относительных сопротивлений по напряжениям обязателен.

9.Составление схемы замещения

Схема замещения ЭЭС составляется на основе ее расчетной схемы для определенного момента п.п. Ее компонуют для каждой точки КЗ и включают элементы расчетной

15

схемы, по которым возможно протекание тока КЗ. Переход от расчетной схемы к схеме замещения сводится к замене расчетной схемы эквивалентной электрической цепью, включающую в себя источники ЭДС и неизменные сопротивления, и к приведению параметров элементов и ЭДС различных ступеней ЭЭС к базисным условиям (к одной ступени напряжения, принятой за основную).

Схема замещения ЭЭС представляет собой совокупность схем замещения ее отдельных элементов, соединенных между собой в той последовательности, что и на расчетной схеме. При этом трансформаторные связи заменяются электрическими, т.е. элементы с магнитосвязанными цепями вводят в схему замещения в виде соответствующих эквивалентных электрических сопротивлений.

10. Приведение электрической схемы к одной ступени напряжения.

Дальнейший расчет сводится к приведению параметров элементов и ЭДС различных ступеней трансформации заданной схемы к какой-либо одной ступени, выбранной за основную (базисную).

Пусть цепь некоторой ступени напряжения схемы связана с выбранной в этой схеме базисной ступенью рядом каскадно-включенных трансформаторов с коэффициентами трансформации k1,k2,k3,…,kn.

б

Рис.3

Используя известные соотношения для ЭДС (напряжений), токов и сопротивлений при приведении их с одной стороны трансформатора на другую, можно записать общие выражения для определения приведенных к основной базисной ступени значений отдельных величин этой цепи:

16

Следовательно, при приближенном приведении выражения для пересчета имеют простой вид:

где U ср . н - среднее номинальное напряжение ступени, с которой производится пе-

ресчет;

U ср . н . б . - то же выбранной основной (базисной) ступени.

Если элемент задан своим относительным сопротивлением Z *( н ) , то его сопротив-

ление в именованных единицах, приведенное к принятой базисной ступени можно определить по формуле:

вводя в последнюю вместо Uн – среднее номинальное напряжение базисной ступе-

ни.

До сих пор предполагалось, что сопротивления элементов схемы замещения и ЭДС определяются в именованных единицах. Но они могут быть выбраны и в о.е. Для этого, выбрав на основной ступени напряжения базисные условия, следует выполнить соо т-

ветствующий пересчет.

Так, если сопротивление Z связано с основной ступенью, для которой выбраны базисные условия Uб и Iб (или Sб), трансформаторами с коэффициентом трансформации k1,

18

k2,…, kn то в соответствии с (10.16) и (10.20) или (10.21) его относительная величина в схеме замещения будет:

- соответственно базисные напряжения и ток на той ступени, где находится данное

сопротивление Z.

19

Следовательно, для составления эквивалентной схемы замещения в о.е. нужно прежде всего на одной из ступеней напряжения выбрать базисные единицы и затем по

(10.26) – (10.28) определить базисные единицы для каждой другой ступени напряжения.

После этого по (10.15) – (10.17), (10.20), (10.21) и (10.23) – (10.25) следует подсчитать все величины в о.е. при базисных условиях, имея в виду, что в каждом из указанных выражений под Uб , Iб и Zб всегда надо понимать базисные U, I и Z той ступени транс-

формации, на которой находятся подлежащие приведению величины.

При такой последовательности приведения магнитосвязанной схемы коэффициен-

ты трансформации промежуточных трансформаторов учтены в базисных единицах каждой ступени напряжения заданной схемы.

Когда приведение схемы производится приближенно, пересчет к базисным услови-

ям значительно упрощается, если за Uб принимать значение Uср.ном. соответствующей ступени. Что касается ЭДС и напряжений , то при этих условиях их относительные но-

минальные и базисные значения совпадают.

На схеме замещения указывают также все источники питания (в виде их ЭДС) и

точку КЗ.

11.Основные принципы расчета

В зависимости от назначения расчета должны быть выбраны соответствующие расчетные условия. К ним относятся: выбор расчетной схемы вида КЗ местоположение точки КЗ, моментов времени процесса КЗ и т.д. Например: имеется следующая расчет-

ная схема.

K

Рис.4

20