2.4 Составление схемы замещения и порядок расчета режимов кз

Для выполнения расчетов токов КЗ необходимо составить схему замещения электрической сети. Под схемой замещения понимается схема, в которой элементы электрической сети (электроприемники, линии, трансформаторы и т.п.) представлены их активными и индуктивными сопротивлениями (в соответствии с вышеизложенными допущениями для конкретной сети), источники мощности – ЭДС и их сверхпереходными сопротивлениями. При расчетах токов КЗ сетей до 1 кВ в схемах замещения учитываются активные, индуктивные сопротивления ВЛ и КЛ, шинопроводов, активные сопротивления контактов коммутационных аппаратов. Величины сопротивлений для некоторых элементов электрических сетей приведены в приложении А, табл. А.8, А.9, [8, 10].

Параметры схемы замещения приводятся к расчетному напряжению точки к. з. с использованием коэффициента трансформации силовых трансформаторов, связывающих сети разных напряжений. Так для приведения сопротивления питающей сети напряжением 10 кВ к напряжению расчетной точки КЗ в сети 0,4 кВ, Ом,

, (2.11)

где Х_с¹⁰⁾ = - эквивалентное сопротивление питающей системы, приведенное к расчетному напряжению сети 10 кВ;

К_т = – коэффициент трансформации трансформатора;

U_BH – номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора, кВ;

U_НH – то же обмотки низкого напряжения, кВ.

S_к – см. (1.13), МВА.

Сопротивление двухобмоточного трансформатора в схеме замещения (рис.2.2-а) определяется по его паспортным данным следующей формулой, Ом,

(2.12)

где - номинальное напряжение трансформатора, кВ,

S_ТH - номинальная мощность трансформатора, МВА.

Активное сопротивление трансформатора определяется по паспортным данным потерь мощности при КЗ ΔР_КЗ, кВт, (Приложение Б.1, Б.2, [6, 10]):

R_T = ΔР_КЗ(U_н/S_TН)² (2.13)

Трехобмоточные трансформаторы представляются трехлучевой схемой замещения (рис.2.2-б), в которой сопротивление каждого луча определяется по паспортным значениям для каждой пары обмоток.

(2.14)

где

(2.15)

В (2.15) , , - паспортные значения напряжений короткого замыкания между парами обмоток, приведенные к номинальному напряжению обмотки ВН трансформатора. При перерасчете параметров схемы на напряжение точки к.з. сопротивления, полученные по (2.15) должны быть пересчитаны с учетом К_{т ­} аналогично (2.11). Аналогично по паспортным значениям потерь мощности КЗ между соответствующими парами обмоток ΔР_КВ-Н,  ΔР_{К В-C}  и ΔР_{К C-H}  определяются активные сопротивления R_T.В, R_T.С, R_T.Н, Ом:

;

; (2.16)

,

где ΔРК В = 0,5(ΔРК В-Н + ΔРК B-C – ΔРКC-H);	(2.17)
ΔРК C = 0,5(ΔРК В-C + ΔРК C-H – ΔРК B-H);
ΔРК H = 0,5(ΔРК В-H + ΔРКCH – ΔРК B-C), кВт

Данные схемы не учитывают влияние системы намагничивания, которое незначительно для трансформаторов мощностью до 63 МВА, используемых в системах электроснабжения предприятий.

При выполнении расчетов учитывают подпитку точки КЗ от мощных двигателей (приводов компрессоров, насосов и др.), если эти двигатели непосредственно подключены к точке КЗ или установлены в непосредственной близости. Для расчетов токов подпитки точки КЗ синхронными генераторами и синхронными двигателями в схему вводятся величины их сверхпереходных сопротивлений по продольной оси, обозначаемые х''_d. Величина х''_d задается в паспортных данных агрегатов в процентах или относительных единицах. Перевод в именованные единицы выполняется по формуле

, (2.18)

где U_H, P_H, cosφ_H – номинальные (паспортные) данные электрической машины. Для упрощения расчетов токов КЗ допускается в сетях 0,4 кВ подпитку от асинхронных двигателей принимать равной 7-кратному номинальному току.

Расчетная схема замещения эквивалентируется относительно точки КЗ с использованием методов параллельного, последовательного и других способов преобразования схем, известных из курса электротехники. Расчетный установившийся ток в точке трехфазного КЗ определяется по формуле

I_к⁽³⁾ = U_КН / кА (2.19)

где U_КН – напряжение в точке КЗ, кВ. При расчетах напряжение в точке КЗ, а также напряжение на шинах источника принимается на 5% выше расчетного номинального напряжения сети, т.е при расчете в сети 10 кВ U_КН = 11кВ и т.д.,

Z_рез = - полное результирующее сопротивление расчетной схемы относительно точки КЗ.