3. Расчёт токов короткого замыкания

Расчёты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики.

Расчёт токов при трехфазном КЗ выполняется в следующем порядке:

- по заданной схеме энергоснабжения, которую называют расчётной схемой, составляют электрическую схему замещения;

- путем постепенного преобразования приводят схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определенным значением результирующей ЭДС Е_рез, были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением Х_рез;

- зная результирующую ЭДС источника и результирующее сопротивление, по закону Ома определяют начальное значение периодической составляющей тока КЗ I_п,0, затем ударный ток i_уд, периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени t (I_nt, i_at) , ток к.з. при двухфазном к.з.

Под расчётной схемой понимают упрощенную однолинейную схему с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчётов. Такая схема задается в курсовом и дипломном проектировании руководителем проекта.

На расчётной схеме намечают точки, в которых предполагается КЗ, затем для выбранной точки КЗ составляют эквивалентную схему замещения.

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчётной схеме, но в которой все магнитные (трансформаторные) связи заменены электрическими.

Для определения сопротивления элементов сети на расчётной схеме обычно указываются их параметры в именованных, а в большинстве случаев в относительных единицах или процентах. При расчетах в именованных единицах все сопротивления схемы должны быть выражены в Омах и приведены к одному базовому напряжению (к среднему напряжению одной электрической ступени). Если расчёт выполняется в относительных единицах, то необходимо предварительно привести все сопротивления элементов схемы замещения к одним и тем же базовым условиям. Базовые условия следует выбрать, учитывая удобство проведения расчётов. Так, за базовую мощность обычно принимают 100, 1000 или 10000 МВА, а иногда часто повторяющуюся в схеме мощность отдельных элементов. За базовое напряжение удобно принимать соответствующее среднее напряжение.

Значения сопротивлений, найденные по формулам таблицы 3.4 [2] , указываются в схеме замещения. Каждому сопротивлению схемы присваивается определенный номер, который сохраняется за ним до конца расчёта.

После того как схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она преобразуется к наиболее простому виду, представленному на рисунке 1.3. Преобразование (свертывание) схемы выполняется в направлении от источника питания к месту КЗ. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования звезды сопротивлений в треугольник и обратно и т.п. Эти правила представлены в таблице 3.5 [2].

Е I_K

K

X_рез

Рис. 1.3. Результирующая схема замещения

Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ по известной итоговой схеме замещения при расчёте в относительных единицах осуществляется по формуле

I⁽³⁾_п,0 = Е  I_б / Х_рез, (1.21)

где Е - ЭДС источника, отн.ед.;

Х_рез- результирующее относительное сопротивление цепи КЗ, приведенное к базовым условиям;

I_б - базовый ток, определенный при заданной величине S_б и при U_б = U_ср в месте КЗ по формуле

I_б = S_б / (3  U_ср) (1.22)

Значения ЭДС источников Еприведены в таблице 1.3

Таблица 1.3