1.1. Общий порядок расчета токов кз
Расчеты токов КЗ для релейной защиты [2, 4, 5, 6] ведут, как правило, в именованных единицах приближенным методом, используя систему симметричных составляющих. Первоначально на исходной электрической схеме защищаемой сети намечают расчетные точки КЗ. Обычно это сборные шины разных напряжений всех подстанций сети, начало, середина и конец каждой линии. Затем составляют схемы замещения прямой (обратной) и нулевой последовательностей, на которых также указываются места расчетных точек КЗ. В дальнейшем производится выбор расчетных режимов для различных типов устройств релейной защиты, вычисляются полные токи в месте КЗ и находится распределение токов по ветвям схемы.
При расчетах токов КЗ для релейной защиты и автоматики определяют действующее значение периодической слагающей для момента времени t = 0, полагая, что ЭДС всех генераторов совпадают по величине и фазе.
Влияние апериодической слагающей тока КЗ не учитывается потому, что она быстро затухает и не сказывается на работе защит, имеющих выдержку времени. Быстродействующие защиты отстроены от действия апериодической слагающей либо введением коэффициента отстройки к току срабатывания (кпер=1,5 ÷ 2,0), либо принципом выполнения измерительных органов (быстронасыщающиеся трансформаторы, избирательные фильтры).
Затухание
периодической слагающей тока в процессе
КЗ учитывают только для резервных защит
от междуфазных повреждений генераторов
и блоков генератор-трансформатор при
КЗ на шинах генераторного напряжения,
где отношение
может достигать 1,5 для турбогенераторов
и 1,1 для гидрогенераторов.
Для защиты и автоматики сетей затухание периодической слагающей тока КЗ не учитывают по следующим причинам:
– все генераторы снабжены устройствами автоматической регулировки возбуждения, стремящимися поддержать неизменными напряжение на шинах генератора и ток КЗ;
– точки КЗ в сетях, как правило, удалены от генераторов, и изменение сопротивления последних мало сказывается на результирующем сопротивлении до места КЗ;
– основные защиты сетей имеют время срабатывания порядка 0,1 с и затухание токов КЗ не сказывается;
– для медленнодействующих защит затухание периодической слагающей тока КЗ компенсируется тем, что возврат реле происходит при токе меньшем, чем ток срабатывания (кв = 0,8 ÷ 0,85), а также наличием устройств мгновенного замера и величиной коэффициента чувствительности.
1.2. Составление схемы замещения прямой (обратной) последовательности
Первоначально вычисляют сопротивления элементов схемы замещения. При расчете токов КЗ в именованных единицах выбирают среднее номинальное напряжение Uср.н, соответствующее основному напряжению сети, к которому приводятся сопротивления всех элементов системы. При этом используются средние номинальные напряжения из следующей шкалы напряжений: 3,15; 6,3; 10,5; 15,75; 20; 24; 37; 115; 157; 230; 340; 515 кВ.
Для генераторов, трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов учитывается только индуктивная составляющая сопротивления:
где
– сверхпереходное сопротивление
генератора мощностью Рг;
Uк
– напряжение короткого замыкания
соответствующей обмотки трансформатора
(автотрансформатора), отнесенное к
мощности SТ(АТ)
данной обмотки.
Для линий 110 кВ и выше активное сопротивление проводов не учитывается и принимается для всех линий одинаковое удельное сопротивление прямой последовательности: х1у = 0,4 Ом/км, а х1Л = х1у . l. При напряжении 330 кВ и выше обычно учитывают емкостную проводимость линий, а х1у = 0,32 Ом/км. Для линий 35 кВ и ниже учитывают и активное сопротивление проводов [4] .
По вычисленным сопротивлениям элементов сети составляется схема замещения прямой последовательности, на которой указывают наименования подстанций, расчетные точки КЗ и величины сопротивлений элементов схемы с обязательной маркировкой сопротивлений или ветвей схемы. При расчете защит сетей схема замещения обратной последовательности принимается такой же, как и схема замещения прямой последовательности.