Расчет ударного тока короткого замыкания

 

5.4.1.Способ расчета ударного тока КЗ зависит от требуемой точности расчета и конфигурации исходной расчетной схемы.

5.4.2.Если исходная расчетная схема является многоконтурной, то для получения высокой точности расчета ударного тока КЗ следует решить систему дифференциаль­ных уравнений, составленных для мгновенных значений токов в узлах и падений

напряжения в контурах расчетной схемы, и определить максимальное мгновенное значение тока в ветви, в которой находится расчетная точка КЗ.

5.4.3.При расчете ударного тока КЗ с целью проверки проводников и электричес­ких аппаратов по условиям КЗ допустимо считать, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент наступления ударного тока равна амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ. Исключение составляют случаи, когда вбли­зи расчетной точки КЗ включены асинхронные электродвигатели.

5.4.4.Если исходная расчетная схема содержит только последовательно включен­ные элементы, то ударный ток следует определять по формуле

5.4.6. В тех случаях, когда исходная расчетная схема является многоконтурной, но расчетная точка КЗ делит ее на несколько независимых частей, то ударный ток допус­тимо принимать равным сумме ударных токов от соответствующих частей схемы, т.е.

возбуждения машины к ее току возбуждения при работе в режиме холостого хода с номинальным напряжением);

5.5.3. При приближенных расчетах токов КЗ для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных генераторов в произвольный момент времени при радиальной расчетной схеме следует применять метод типовых кривых. Он основан на использовании кривых изменения во времени отношения действующих значений периодической составляющей тока КЗ от генератора в произвольный и начальный моменты времени, т.е. γ_t = I_пt/I_по = f(t) построенных для разных удаленностей точки КЗ. При этом электрическая удаленность точки КЗ от синхронной машины характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ к его номинальному току т.е.

На рис. 5.1-5.4 приведены типовые кривые γ_t = f(t) для различных групп турбогенераторов с учетом современной тенденции оснащения генераторов разных типов определенными системами возбуждения.

 

На рис. 5.1 представлены типовые кривые для турбогенераторов с тиристорной независимой системой возбуждения (СТН) -генераторов типов ТВВ-300-2ЕУЗ, ТВВ-500-2ЕУЗ, ТВВ-800-2ЕУЗ, ТГВ-300-2УЗ, ТГВ-800-2УЗ; при построении кривых приняты кратность предельного напряжения возбуждения К_Uf = 2,0 и постоянная времени нарастания напряжения возбуждения при форсировке возбуждения Т_е - 0,02 с.

На рис. 5.2 представлены типовые кривые для турбогенераторов с тиристорной системой параллельного самовозбуждения (СТС) - генераторов типов ТВФ-100-2УЗ, ТВФ-110-2ЕУЗ, ТВФ-120-2УЗ, ТВВ-160-2ЕУЗ, ТВВ-167-2УЗ, ТВВ-200-2АУЗ, ТВВ-20-2УЗ, ТВВ-220-2ЕУЗ, ТГВ-200-2УЗ, ТЗВ-220-2ЕУЗ, ТЗВ-320-2ЕУЗ; при построении этих кривых приняты К_Uf = 2,5 и Т_е = 0,02 с.

На рис. 5.3 представлены типовые кривые для турбогенераторов с диодной независимой (высокочастотной) системой возбуждения (СДН) - генераторов типов ТВФ-63-2ЕУЗ. ТВФ-63-2УЗ, ТВФ-110-2ЕУЗ; при построении кривых приняты К_Uf = 2,0 и Т_е = 0,2с.

На рис. 5.4 представлены типовые кривые для турбогенераторов с диодной бесщеточной системой возбуждения (СДБ) - генераторов типов ТВВ-1000-2УЗ и ТВВ-1200-2УЗ; при построении кривых приняты К_Uf = 2,0 и Т_е = 0,15 с. Все кривые получены с учетом насыщения стали статора, насыщения путей рассеяния статора, вызванного апериодической составляющей тока статора, эффекта вытеснения токов  в контурах ротора и регулирования частоты вращения ротора турбины. При этом предполагалось, что до КЗ генератор работал в номинальном режиме.

Рис. 5.4. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока КЗ от турбогенераторов типов ТВВ-1000-2УЗ и ТВВ-1200-2У3 с диодной бесщеточной системой возбуждения

 

5.5.4. Типовые кривые учитывают изменение действующего значения периоди ческой составляющей тока КЗ, если отношение действующего значения периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ к его номинальному току равно или больше двух. При меньших значениях этого отношения следует считать что действующее значение периодической составляющей тока КЗ не изменяется во  времени, т.е. I_пt = I_по = const.

5.5.5. Расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронного генератора в произвольный (фиксированный) момент времени с использованием метода типовых кривых рекомендуется вести в следующем порядке:

1) по исходной расчетной схеме составить эквивалентную схему замещения для определения начального значения периодической составляющей тока КЗ (см. п. 5.2.2), в которой синхронную машину следует учесть предварительно приведенными к базисной ступени напряжения или выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях сверхпереходным сопротивлением и сверхпереходной ЭДС с помощью преобразований привести схему к простейшему виду и определить действующее значение периодической составляющей тока в начальный момент КЗ;

2) используя формулу (5.23), определить значение величины I_по(ном), характери-зующей электрическую удаленность расчетной точки КЗ от синхронной машины;

3) исходя из типа генератора и его системы возбуждения, выбрать соответствующие типовые кривые и по найденному значению I_по(ном), выбрать необходимую кривую (при этом допустима линейная экстраполяция в области смежных кривых);

4) по выбранной кривой для заданного момента времени определить коэффициент γ_t;

5) определить искомое значение периодической составляющей тока КЗ от синхронной машины в заданный момент времени

где   I_б - базисный ток той ступени напряжения сети, на которой находится расчетная точка КЗ.

5.5.6. Если исходная расчетная схема содержит несколько однотипных синхронных генераторов, находящихся в одинаковых условиях по отношению к расчетной точке КЗ, то порядок расчета периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени аналогичен изложенному в п. 5.5.5, только при определении значения I_по(ном) формуле (5.23) в последнюю вместо S_ном следует подставлять сумму номинальных мощностей всех этих генераторов.

5.5.7. В тех случаях, когда расчетная продолжительность КЗ превышает 0,5 с, для расчета периодической составляющей тока в произвольный момент времени при КЗ на выводах турбогенераторов допустимо использовать кривые γ_t = f(t), приведенные на рис 5.5, а при КЗ на стороне высшего напряжения блочных трансформаторов - кривые, приведенные на рис. 5.6. Как на рис. 5.5, так и на рис. 5.6 кривая 1 относится к турбогенераторам с диодной бесщеточной системой возбуждения, кривая 2- с тиристорной независимой системой возбуждения, кривая 3- с диодной независимой (высокочастотной) системой возбуждения и кривая 4- с тиристорной системой самовозбуждения.

5.5.8. Для приближенного определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от синхронных генераторов напряжением 6-10 кВ в автономных системах электроснабжения следует использовать типовые кривые, представленные на рис. 5.7. При разработке кривых были использованы параметры генераторов напряжением 6-10 кВ различных серий, а

5.6.1. Степень влияния синхронных и асинхронных электродвигателей на ток КЗ зависит от характера исходной расчетной схемы, положения расчетной точки КЗ, удаленности последней от электродвигателей и многих других факторов. Условия, при которых расчет начального действующего значения периодической составляющей та КЗ должен быть выполнен с учетом синхронных и асинхронных электродвигателе изложены в п. 5.2.1. Эти условия следует выполнять и при определении периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени.

5.6.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных и асинхронных электродвигателей (или с учетом электродвигателей) следует выполнять в соответствии с указаниями, изложенными пп. 5.2.2 и 5.2.3.

5.6.3. Расчет апериодической составляющей тока КЗ от синхронных и асинхронных электродвигателей следует производить в соответствии с п. 5.3, а расчет ударного тока КЗ - в соответствии с п. 5.4.

5.6.4. Периодическую составляющую тока КЗ от синхронных или асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени следует рассчитывать путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений переходных процессов и выделения из найденного тока его периодической составляющей, используя ЭВМ.

5.6.5. В приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных или асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени при радиальной схеме следует применять метод типовых кривых , который основан (см. п. 5.5.3.)

на использовании кривых изменения во времени отношений γ_tсд = I_пtсд/ I_п0сд и

γ_tад = I_пtад/ I_п0ад  при разных удаленностях точки КЗ. При этом электрическую удаленность точки КЗ следует определять , используя формулу (5.23).               Типовые кривые для синхронного электродвигателя приведены на рис. 5.8, а для асинхронного электродвигателя - на рис. 5.9.                                                Порядок расчета действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронного и асинхронного электродвигателей в произвольный момент времени с использованием этих кривых аналогичен изложенному в п.5.5.5. Значения периодической составляющей тока в килоамперах в момент времени t

        I _{ном сд} и I _{ном ад}  - номинальные токи соответственно синхронного и асинхронного электродвигателей;

I _б – базисный ток той ступени напряжения сети , на которой находятся точка КЗ и электродвигатель.

 5.6.6. Если в каком-либо узле мощность подключенных неявнополюсных синх-

ронных электродвигателей (серии СТД, СТМ и др.) превышает 30 % суммарной мощности всех электродвигателей , то использование типовых кривых, приведенных на рис 5.8, приводит к погрешности, превышающей допустимую. Поэтому в указанном случае при расчете периодической составляющей тока КЗ неявнополюсные синхронные электродвигатели следует учитывать индивидуально, используя кривые зависимости γ_tсд = f(t), приведенные на рис.5.10.

При необходимости индивидуального учета асинхронных электродвигателей разных серий следует использовать типовые кривые ,приведенные на рис. 5.11 (серии электродвигателей указаны у соответствующих кривых).

5.6.7. В тех случаях, когда исходная расчетная схема содержит группу синхронных или асинхронных электродвигателей, присоединенных к общим шинам, и не является радиальной, а включает в себя также удаленные от расчетной точки КЗ источники энергии, причем как электродвигатели, так и упомянутые источники (система) связаны с точкой КЗ с помощью общей ветви, то действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени с учетом изменения во времени амплитуды периодической составляющей тока от электродвигателей рекомендуется определять с использованием типовых кривых, приведенных на рис. 5.12 (для явнополюсных синхронных электродвигателей) и на рис. 5.13 (для асинхронных электродвигателей).

Примечание. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока КЗ от группы электродвигателей, представленные на рис. 5.72 и 5.13, разработаны на основе данных, полученных тремя способами, а именно: при суммировании мгновенных токов отдельных электродвигателей; при замене группы электродвигателей эквивалентным электродвигателем; при статистической обработке расчетных данных единичных электродвигателей различных серий и мощностей.

5.6.8. Расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от группы синхронных явнополюсных или асинхронных электродвигателей с учетом влияния удаленных от расчетной точки КЗ источников энергии, но связанных с точкой КЗ общим для этих источников и электродвигателей сопротивлением Х_к (ветвь КЗ) рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1) группу подлежащих учету синхронных явнополюсных или асинхронных электродвигателей заменить одним эквивалентным электродвигателем, номинальная мощность которого равна сумме номинальных мощностей заменяемых электродвигателей, т.е.

Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания

 

5.7.1. При расчетах токов КЗ следует учитывать влияние каждой комплексной нагрузки, если ток в месте КЗ от той нагрузки составляет не менее 5 % тока в месте КЗ, определенного без учета нагрузки.

5.7.2. В общем случае ток КЗ от комплексной нагрузки следует определять как геометрическую сумму токов от отдельных ее элементов.

5.7.3. В приближенных расчетах допускается эквивалентирование комплексной нагрузки с представлением ее в виде эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления.

(обратной) последовательности i-го потребителя, включая составляющие сопротивления элементов, связывающих потребителя с шинами узла; их значения в относительных единицах при суммарной номинальной мощности нагрузка S_Σ ,кВА, и среднем номинальном напряжении той ступени напряжения сети, где она присоединена, приведены в табл. 5.1;

 S_i - полная установленная мощность i-го потребителя нагрузки, кВА.

Таблица 5.1

Параметры элементов комплексной нагрузки

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения:

СД     -  синхронные электродвигатели напряжением свыше 1 кВ;

АД    - асинхронные электродвигатели напряжением свыше 1 кВ;

АДН -  асинхронные электродвигатели напряжением до 1 кВ;

П       -  преобразователи;

ЭТ     - электротермические установки;

О       -  освещение.

При отсутствии достоверных данных об относительном составе потребителей комплексной нагрузки можно использовать типовой состав нагрузки отдельных отраслей, выраженный в процентах от суммарной установленной мощности узла и приведенный в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Типовой состав комплексной нагрузки

*Среднеквадратичное отклонение (σ)

5.7.4. Метод расчета тока КЗ от комплексной нагрузки зависит от характера исходной схемы замещения узла и положения точки КЗ (рис. 5.14).   

5.7.5. При радиальной расчетной схеме (рис. 5.14,б) допускается не учитывать влияние статических потребителей (преобразователей, электротермических установок и др.).

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, ударный ток, а также периодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени от синхронных и асинхронных электродвигателей следует рассчитывать в соответствии с п. 5.6.

5.7.6. При КЗ за общим сопротивлением для различных потребителей узла нагрузки (рис. 5.14, в) начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ рекомендуется определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузки, используя выражение