4. Розрахунок струмів кз за типовими кривими

Аналітичне визначення періодичної складової струму КЗ для різних моментів часу можливо лише для найпростіших схем (один генератор чи декілька однакових, симетрично розташованих). Для складних схем при розрахунку періодичної складової струму КЗ для моментів часу до 0,5 с рекомендується метод типових кривих, що справедливий для турбогенераторів потужністю від 12 до 1000 МВт, гідрогенераторів і синхронних компенсаторів. Цей метод заснований на використанні кривих зміни в часі відношення I_Гt /I_ГО при різній віддаленості точки КЗ ( I_Гt, I_ГО – періодичні складові струму КЗ від генератора в довільний і початковий момент КЗ). Віддаленість точки КЗ від синхронного генератора характеризує відношення струму I_ГО до номінального струму генератора, тобто I_*ГО=I_ГО/I_Г.НОМ

I_Г.НОМ =Р_НОМ /( U_СР.К·cosφ_НОМ) (4.1)

Р_НОМ –номінальне значення потужності; U_СР.К – напруга тієї ступені, де знаходиться точка КЗ; cosφ_НОМ – коефіцієнт потужності генератора.

Якщо розрахункова схема має один генератор (чи кілька однотипних генераторів, що знаходяться в однакових умовах по відношенню до точки КЗ), струм КЗ у довільний момент часу необхідно розраховувати у наступному порядку.

1. Визначити початкове значення періодичної складової струму в точці КЗ від генератора (чи групи генераторів) і знайти відношення I_*ГО=I_ГО/I_Г.НОМ . При наявності декількох генераторів для визначення I_НОМ потрібно підставити в (4.1) сумарну потужність усіх генераторів.

2. По кривій I_Гt /I_ГО=f(t), що відповідає знайденому значенню відношення I_ГО/I_Г.НОМ , для потрібного моменту часу t знайти відношення струмів γ=I_Гt /I_ГО

3. За знайденим значенням I_ГО і γ визначити діюче значення періодичної складової струму КЗ від генератора чи групи генераторів у момент часу t: I_Гt=I_ГО·γ. При наявності декількох груп різнотипних генераторів необхідно виділити кілька генераторних гілок.

При значенні відношення I_ГО/I_Г.НОМ, меншому за одиницю, можна вважати I_Гt=I_ГО=const. Якщо точка КЗ знаходиться біля виводів генераторів, синхронних компенсаторів чи за трансформатором зв'язку електростанції із системою, то іншу частину енергосистеми варто замінити одним джерелом і вважати напругу на його шинах незмінною по амплітуді. У цьому випадку діюче значення періодичної складової струму від енергосистеми при трифазному КЗ для будь-якого моменту часу можна прийняти I_Кt=I_КО=const.

Коли генератори і система зв'язані з точкою КЗ загальним опором Х_*К, періодичну складову струму в місці КЗ у будь-який момент часу t можна знайти, використовуючи спільно типові криві і криві I_Гt /I_ГО=f(I_ГО /I_КО), де I_КО – початкове значення періодичної складової струму КЗ. Для зазначеного випадку розрахунок періодичної складової струму необхідно проводити в наступному порядку:

1. Скласти заступну схему прямої послідовності і шляхом її перетворення знайти еквівалентний опір гілок генераторів Х_ЕГ і системи Х_С до вузлової точки М, а також визначити загальний Х_К й еквівалентний Х_ЕК опори.

2. Установити початкові значення періодичних складових струмів КЗ:

сумарний струм І_КО=Е_Е /Х_Е1;

струм генератора І_ГО=(Е_Е - І_КО·Х_К)/Х_ЕГ

Струм генератора можна знайти також методом "чужого" опору.

3. Знайти відношення I_ГО/I_КО, I_*ГО=I_ГО/I_Г.НОМ По кривим на рис.4.1а для заданого моменту часу t й обраної кривої I_*ГО визначити I_Гt/I_ГО і використати це відношення для визначення I_Кt /I_КО на рис.4.1в. Знаючи відношення I_Кt/I_КО і струм I_КО, знайти періодичну складову струму в точці КЗ у розрахунковий момент часу t.

Криві на рис.4.1.в побудовані для відношень I_ГО /I_КО у межах 1...0,5. При I_ГО /I_КО<0,5 зміною в часі діючого значення періодичної складової струму КЗ можна знехтувати.

Методика розрахунку періодичної складової струму КЗ для довільного моменту часу t, як і методика розрахунку початкового значення струму КЗ, визначається віддаленістю місця пошкодження від джерел.

При віддаленому КЗ: I_Кt=I_КО (4.2)

При КЗ поблизу синхронної машини: I_Кt=ΣI_Гt+І_С (4.3)

де ΣI_Гt – сумарний періодичний струм генераторів для моменту часу t, що визначається по типовим кривим; I_c – струм системи, незмінний у часі.

При КЗ поблизу вузла навантаження двигунів:

I_Кt = I_П.tд + I_С . (4.4)

Діюче значення періодичної складової струму підживлення від двигунів до моменту t: I_Пtд = γ_Пt∙ I_П.oд . (4.5)

Коефіцієнтом γ_Пt враховується ступінь згасання періодичних струмів асинхронних двигунів.

Час t (час відключення вимикача) для системи власних потреб можна прийняти в середньому рівним 0,1 с. До цього часу коефіцієнт буде мати наступні значення: для станцій з генераторами 60...150 МВт – γ_Пt = 0,2, для станцій з блоками 200...1000 МВт – γ_Пt = 0,25.

Після підстановки відповідних значень вирази для визначення сумарної періодичний складової струму в момент t = 0,1 с будуть мати вигляд:

для станцій з генераторами 60...150 МВт

I_Пt = I_С + 1,1∙I_Н.дΣ . (4.6)

для станції з блоками 200...1000 МВт

I_Пt = I_С + 1,4∙I_Н.дΣ . (4.7)