4.5. Схемы замещения и их преобразования

Схему замещения СЭС составляют на основе расчетной схемы для начального момента переходного процесса (источники замещаются сверхпереходными ЭДС и сопротивлениями). Ее компонуют для каждой точки КЗ и в нее включают элементы расчетной схемы, по которым возможно протекание тока КЗ или его составляющих к данной точке КЗ.

Переход от расчетной схемы к схеме замещения сводится к замене расчетной схемы эквивалентной электрической цепью, включающей в себя источники ЭДС и неизменные сопротивления, и к приведению параметров элементов и ЭДС различных ступеней СЭС к базисным условиям (к одной ступени напряжения, выбранной за основную).

Схема замещения СЭС представляет собой совокупность схем замещения отдельных элементов СЭС, соединенных между собой в той же последовательности, что и на расчетной схеме (табл.4.3). При этом трансформаторные связи в расчетной схеме заменяют электрическими (элементы с магнитно-связанными цепями вводят в схему замещения в виде соответствующих эквивалентных электрических сопротивлений). Целесообразно обозначать сопротивления в виде дроби: в числителе обозначать порядковый номер элемента арабскими цифрами, в знаменателе – значение его сопротивленияя. На схеме замещения указывают точку КЗ.

Сопротивления элементов, ЭДС источников питания, а также токи ветвей и напряжения в любых точках схемы замещения могут быть выражены в именованных или относительных единицах.

При расчете в относительных единицах выполняют приведение либо одним способом, либо другим способом [11].

Составленная схема замещения СЭС путем эквивалентных преобразований приводится к простейшему виду для определения результирующего сопротивления КЗ-цепи. При этом используются известные из курса ТОЭ методы преобразования, применяемые при расчете линейных электрических цепей (последовательное и параллельное сложение сопротивлений; замена нескольких источников с разными ЭДС и сопротивлениями, присоединенных к общей точке сети, одним эквивалентным источником; преобразования треугольника в эквивалентную звезду и наоборот; преобразование многолучевой звезды в эквивалентный многоугольник с диагоналями; преобразование звезды в эквивалентный многоугольник с диагоналями; преобразование звезды с ЭДС в лучах в треугольник с ЭДС в сторонах и др.).

Используя коэффициенты токораспределения, можно сложную схему замещения СЭС с несколькими источниками (например, рис.4.1, а) преобразовать в многолучевую схему замещения с генерирующими лучами и точкой КЗ в узле лучей (рис.4.1, в). При этом наряду с упрощением схемы можно выявить роль каждого источника в питании точки КЗ.

Таблица 4.3

Наименование элемента	Расчетная схема	Схема замещения
Синхронный генератор, Синхронный компенсатор
Эквивалентный источник системы
Синхронный двигатель
Асинхронный двигатель
Обобщенная нагрузка
Двухобмоточный трансформатор
Трехобмоточный трансформатор
Трехобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части

Окончание табл. 4.3

Наименование элемента	Расчетная схема	Схема замещения
Трехфазный автотрансформатор
Группа однофазных автотрансформаторов с обмоткой НН, расщепленной на 2 части
Реактор
Сдвоенный реактор
Воздушная линия
Кабельная линия

а б в

Рис. 4.1

Выполняя преобразования в рассматриваемом примере, руководствуются следующими правилами: условно полагают ток в месте КЗ равным единице ( ); приравнивают коэффициенты токораспределения (они показывают относительную долю тока КЗ, протекающего в ветви) в генерирующих ветвях исходной схемы замещения (рис.4.1, а) и в соответствующих ветвях новой схемы замещения (рис.4.1, в), т.е. ; ; (при этом выполняются тождества ; ); преобразуют исходную схему к простейшему виду (Рис.4.1, б), объединяя нулевые точки источников питания , при этом ;

считают, что коэффициенты токораспределения в параллельных ветвях обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей:

; ; (4.2)

; ; (4.3)

по найденным и определяют сопротивления лучей новой схемы замещения:

; ; . (4.4)