2. Розрахунок струмів короткого замикання

2.1. Обчислення діючого значення струму трифазного кз у початковий момент часу. Визначення ударного струму

Якщо обмежитися визначенням тільки початкового значення періодичної складової струму в точці КЗ, то заступну схему прямої послідовності необхідно привести до найпростішого виду і скористатися формулами:

у відносних одиницях

,

в іменованих одиницях

. (2.1)

Виділення окремих гілок зв'язане з необхідністю розрахунку струморозподілу в початковий момент, а головне – з відмінністю у характері зміни в часі періодичної складової струму КЗ окремих гілок.

Значення ударного струму необхідне для розрахунку електродинамічної стійкості апаратів і шинних конструкцій. У мережі з одним джерелом живлення ударний струм визначається за формулою:

, (2.2)

де – ударний коефіцієнт; – стала часу ланцюга, с.

Для характерних вузлів значення Т_а і К_у приведені в табл.2.1. Результуюча заступна схема визначається віддаленістю точки КЗ від джерел. Тут можна виділити три основних випадки.

1. Точка КЗ значно віддалена від усіх джерел (наприклад, КЗ за реактором, на третинній обмотці автотрансформатора, на прийомному кінці тупикової лінії).

У цьому випадку початкове значення періодичної складової струму визначається за формулою (2.1), ударний струм за формулою (2.2).

2. Точка КЗ знаходиться поблизу одних джерел і віддалена від інших. У цьому випадку схему потрібно перетворити так, щоб генератори і блоки генератор-трансформатор, поблизу яких знаходиться точка КЗ, були виділені в окрему гілку з результуючою ЕРС і опором . Цю гілку називають "системою". Потім знаходять струми КЗ для кожної гілки: .

Струм у точці КЗ:

(2.3)

Ударний струм:

(2.4)

де – ударні коефіцієнти відповідно гілки "генератор" і гілки "система".

3. Точка КЗ знаходиться поблизу групи асинхронних електродвигунів, потужність яких порівнянна з потужністю живильного трансформатора (наприклад, КЗ на секції власних потреб електростанції). Заступна схема перетворюється таким чином, щоб двигуни, поблизу яких знаходиться точка КЗ, були виділені в окрему гілку з результуючою ЕРС Е_ДЕ і опором Х_ДЕ.

Цю гілку називають еквівалентним двигуном. Всі інші джерела живлення поєднують у гілку "система".

Початкове значення періодичної складової струму КЗ від двигунів:

. (2.5)

У каталогах не задаються величини і , однак у них вказується кратність пускового струму двигуна , що дорівнює відношенню пускового струму двигуна до номінального.

Пряме включення двигуна в мережу розглядається як КЗ за опором . На цій підставі в практичних розрахунках приймають:

, (2.6)

При оцінюванні результуючого впливу всіх двигунів на струм КЗ у місці ушкодження доцільно всі двигуни або окремі групи їх замінити одним еквівалентним двигуном. Тоді для визначення надперехідного струму від групи асинхронних двигунів користуються формулою:

, (2.7)

де К_cp.пуск – середнє значення кратності пускового струму для групи двигунів (у практичних розрахунках приймають К_cp.пуск = 5,5 ); I_нд – сума номінальних струмів групи двигунів, що розглядаються. Якщо точний склад двигунів власних потреб невідомий, то для розрахунку приймають:

при живленні від робочого трансформатора

(2.8)

при живленні від пускорезервного трансформатора

(2.9)

Таблиця 2.1

Стала часу загасання аперіодичної складової струму КЗ – Т_а

_{і ударний коефіцієнт для характерних вузлів енергосистем – К}у

Електрична система, елемент системи	Та, с	Ку
Турбогенератори потужністю, МВт: 60 100 200-220 300 500 800 1000	0,22...0,24 0,417 0,31...0,33 0,4...0,54 0,34...0,47 0,33	1,95...1,96 1,976 1,96...1,97 1,975...1,98 1,97...1,98 1,97
Гідрогенератори явнополюсні з демпферними обмотками	0,05...0,45	1,82...1,979
Блок турбогенератор (60 МВт) – трансформатор при номінальній напрузі генератора , кВ: 6,3 10,5	0,2 0,15	1,95 1,935
Блок– турбогенератор-трансформатор при потужності генератора , МВт: 100...200 300 500 800...1000	0,26 0,32 0,35 0,3	1,965 1,977 1,983 1,967
Система, зв'язана із шинами, де розглядається КЗ, повітряними лініями напругою, кВ: 35 110...150 220...330 500... 750	0,2 0,02...0,03 0,03...0,04 0,06...0,08	1,61 1,61...1,72 1,72...1,78 1,85...1,89
Система, зв'язана зі збірними шинами 6...10 кВ через трансформатори одиничною потужністю, МВА: 80 і більше 32...80 32 і менше	0,06...0,15 0,05...0,1 0,045...0,07	1,85...1,935 1,82...1,9 1,80...1,85
Гілки, захищені реактором з номінальним струмом, А: 1000 і більше 630 і менше	0,23 0,1	1,956 1,9
Еквівалентний двигун системи власних потреб електростанції	0,04	1,65

де , – номінальний струм відповідно робочого трансформатора власних потреб і пускорезервного трансформатора.

Якщо трансформатори мають розщеплену обмотку нижчої напруги, то струми, отримані розрахунковим шляхом за вказаними виразами, необхідно зменшити в 2 рази.

Сумарне значення надперехідного струму з урахуванням дії зовнішніх джерел

(2.10)

де – надперехідний струм від зовнішніх джерел.

Ударний струм для групи двигунів:

(2.11)

де – середнє значення ударного коефіцієнта.

Ударний струм від двигунів

(2.12)

Сумарний ударний струм з урахуванням зовнішніх джерел:

(2.13)

де – ударний струм від генераторів системи.