2. Расчетные условия для проверки аппаратуры и токоведущих частей по режиму короткого замыкания

Электрические аппараты и шинные конструкции распределительных уст­ройств должны быть проверены на электродинамическую и термическую ус­тойчивость. Отключающие аппараты (выключатели, предохранители) прове­ряют, кроме того, по отключающей способности. Для этого необходимо оп­ределить расчетные токи короткого замыкания, предварительно составив расчетную схему и наметив расчетные точки короткого замыканий.

При составлении расчетной схемы для выбора аппаратов и проводников одной цепи выбирают режим установки, при котором в этой цепи будет наи­больший ток короткого замыкания. При этом не учитываются режимы, не предусмотренные для длительной эксплуатации (например, кратковременная параллельная работа резервного и рабочего трансформатора собственных нужд станции и др.).

В качестве расчетной точки короткого замыкания следует принимать точку, при повреждении в которой через выбираемый аппарат или проводник будет протекать наибольший ток. Выбор расчетных точек короткого замыка­ния представлен в главе 7.

Расчетным видом короткого замыкания при проверке электродинамиче­ской стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддержи­вающими и опорными конструкциями является трехфазное короткое замыка­ние. Термическую стойкость следует проверять также по трехфазному корот­кому замыканию. Исключение представляют аппараты и проводники в цепи генераторов, для которых необходимо проверить их термическую стойкость при времени действия резервной защиты генератора. Аппаратура и токопро­воды, применяемые в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более, а также в цепях блоков генератор-трансформатор такой же мощности, должны про­веряться по термической стойкости, исходя из расчетного времени короткого замыкания 4с [1]. Поэтому для цепи генератора следует рассмотреть трёх­фазное и двухфазное короткое замыкание.

Отключающую способность аппаратов в незаземленных или резонансно­заземленных сетях (сети напряжением до 35 кВ включительно) следует про­верять по току трехфазного короткого замыкания.

В эффективно-заземленных сетях (сети напряжением 110 кВ и выше) оп­ределяют токи при трехфазном и однофазном коротком замыкании, а про­верку отключающей способности делают по более тяжелому режиму с уче­том условий восстановления напряжения.

Проверка на электродинамическую стойкость. Ударные токи короткого замыкания могут вызвать поломки электрических аппаратов и шинных кон­струкций. Чтобы этого не произошло, каждый тип аппаратов испытывают на заводе, устанавливая для него наибольший допустимый ток короткого замы­кания (амплитудное значение полного тока) . В литературе встречается и другое название этого тока - предельный сквозной ток короткого замыкания

Условие проверки на электродинамическую стойкость имеет вид

(2.27)

где - расчетный ударный ток в цепи.

Проверка электродинамической стойкости выключателей и трансформа­торов тока имеет некоторые особенности, что будет рассмотрено при выборе этих аппаратов.

Шины и шинные конструкции проверяют на механическую прочность при действии электродинамических сил, возникающих при коротком замы­кании.

Проверка на термическую стойкость. Проводники и аппараты при ко­ротком замыкании не должны нагреваться выше допустимой температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева [1].

Для термической стойкости аппаратов должно быть выполнено условие

(2.28)

где - импульс квадратичного тока короткого замыкания, пропорциональ­ный количеству тепловой анергии, выделенной за время короткого замыка­ния; - номинальный ток термической стойкости аппарата; - номи­нальное время термической стойкости аппарата.

Аппарат может выдержать ток в течение времени .

Импульс квадратичного тока короткого замыкания

(2.29)

где - действующее значение полного тока короткого замыкания в момент t; - время от начала короткого замыкания до его отключения; - тепло­вой импульс периодической составляющей тока короткого замыкания; - тепловой импульс апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс определяется по-разному в зависимости от место­нахождения точки короткого замыкания в электрической схеме. Можно вы­делить три основных случая:

- удалённое короткое замыкание;

• короткое замыкание вблизи генераторов или синхронных компенсато­ров;

• короткое замыкание вблизи группы мощных электродвигателей.

В первом случае полный тепловой импульс короткого замыкания

(2.30)

где - действующее значение периодической составляющей начальною то­ка короткого замыкания; - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Для ориентировочных расчетов можно принять значение Т_а по табл. 2.2.

Таблица 2.2

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания и ударного коэффициента

Элементы и части энергосистемы	Та, с	ку
Турбогенераторы мощностью:
12.. .60 МВт	0,16.0,25	1,94.1,955
100...1000 МВт	0,4.0,54	1,975.1,98
Блоки, состоящие из турбогенератора мощностью 60 МВт и трансформатора (на стороне ВН), при номинальном напряжении генератора:
6,3 кВ	0,2	1,95
10 кВ	0,15	1,935
Блоки, состоящие из турбогенератора и повышающего трансформатора, при мощности генераторов:
100.200 МВт	0,26	1,965
300 МВт	0,32	1,977
500 МВт	0,35	1,983
800 МВт	0,3	1,967
Система, связанная с шинами, где рассматривается к.з., воздушными линиями напряжением:
35 кВ	0,02	1,608
110.150 кВ	0,02.0,03	1,608.1,717
220.330 кВ	0,03.0,04	1,717.1,78
500.750 кВ	0,06.0,08	1,85.1,895
Система, связанная со сборными шинами 6.10 кВ, через трансформаторы мощ­ностью:
80 МВА в единице и выше	0,06.0,15	1,85.1,935
32.80 МВА в единице	0,05.0,1	1,82.1,904
5,6.32 МВА в единице	0,02.0,06	1,6.1,82
Ветви, защищенные реактором с номинальным током:
1000 А и выше	0,23	1,956
630 А и ниже	0,1	1,904
Распределительные сети напряжением 6.10 кВ.	0,01	1,369

Данный способ определения В_к рекомендуется при вычислении теплового импульса в цепях понизительных подстанций (исключение составляют

короткие замыкания на шинах 3.. .10 кВ подстанций, к которым подключены крупные электродвигатели или синхронные компенсаторы), в цепях высшего напряжения электростанций, в цепях генераторного напряжения электро­станций, если место короткого замыкания находится за реактором.

Определение теплового импульса В_к для двух других случаев короткого замыкания довольно сложно. Подробно методы оценки В_к для этих случаев описаны в [2, 5].

Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться приведенным вы­ражением В_к. При этом вычисленное значение теплового импульса будет не­сколько завышено, так как в действительности ток затухает.

Согласно ПУЭ [1] время отключения складывается из времени дейст­вия основной релейной защиты данной цепи и полного времени отключе­ния выключателя ;

(2.31)

В цепях генераторов 60 МВт и выше термическую стойкость следует проверять по времени действия резервной защиты генератора и принять .

Согласно ПУЭ допускается не проверять на электродинамическую стой­кость аппараты и проводники, защищенные плавкими вставками на ток до 60 А включительно, а также аппараты и шины цепей трансформаторов напря­жения при условии их расположения в отдельной камере.

На термическую стойкость допустимо не проверять провода воздуш­ных линий 35 кВ и выше при отсутствии на них быстродействующих автома­тов повторного включения (БАПВ), аппаратов и проводников цепей, защи­щёнными плавкими предохранителями, проводников цепей трансформаторов напряжения [1, 2].