3. Составление схемы замещения

Схема замещения составляется в соответствии с заданной расчетной схемой. При предварительном анализе задания может оказаться, что какая-то часть схемы никак не влияет на токи КЗ в элементах, защиты которых разрабатываются. На основании этих соображений схема замещения может быть составлена только для определенного фрагмента общей расчетной схемы. Такое упрощение должно быть аргументировано в тексте ПЗ.

Расчет токов КЗ в курсовом проекте осуществляется без учета мощности нагрузки в узлах, поэтому ветви нагрузки в схему замещения вводить не надо.

При составлении схемы замещения могут применяться как относительные, так и именованные единицы. В данном курсовом проекте рекомендуется применение относительных единиц. Для этого должны быть выбраны базисная мощность и базисные напряжения на каждой ступени напряжения рассматриваемой схемы. Величина базисной мощности выбирается таким образом, чтобы полученные величины сопротивлений были удобны при расчетах (неудобными величинами являются, например, 1000000 или 0,000001). Базисные напряжения могут быть выбраны из стандартного ряда средних напряжений с приближенным учетом коэффициентов трансформации (приближенный метод расчета токов КЗ). В конечном итоге, независимо от применяемого метода, результаты расчета токов КЗ должны быть получены в именованных единицах (А, кА).

Для выбора тока срабатывания защиты необходимо знать максимально возможный ток в режиме, когда защита еще не должна срабатывать, а при проверке чувствительности используется минимально возможный ток в режиме, когда защита еще должна действовать. Поэтому при разработке каждой защиты должен быть проведен предварительный анализ схемы замещения и выявлены максимальный и минимальный возможные токи, протекающие через разрабатываемую защиту. К этому этапу необходимо отнестись наиболее ответственно, так как все дальнейшие расчеты базируются на корректно определенных величинах токов и напряжений в указанных режимах. При необходимости определить минимальный ток двухфазного КЗ, он рассчитывается по выражению

, где - соответствующий минимальный ток трехфазного КЗ.

Следует иметь в виду, что максимальный ток, протекающий в одной из линий электропередачи кольцевой сети, имеет место при разомкнутом кольце, когда одна из линий, помимо той, для которой рассчитываются защиты, отключена. Это верно как для нагрузочного режима, так и для режима КЗ. Минимальный ток в линии, напротив, будет протекать при замкнутом кольце.

В случае двух параллельных линий электропередачи максимальный ток по одной из них будет протекать при отключенной другой, минимальный ток – в режиме совместной работы обеих линий.

Для двух параллельных трансформаторов осуществляется расчет защит каждого из них (обычно они одинаковы). Максимальный ток КЗ через трансформатор протекает в случае, когда второй параллельный трансформатор отключен, минимальный ток через трансформатор протекает, когда оба они находятся в работе. При этом для расчета параметров защиты одного из трансформаторов необходимо использовать ток КЗ, протекающий только по одному трансформатору, а не суммарный ток КЗ через оба параллельных трансформатора.

Сопротивление трансформатора изменяется в достаточно широких пределах при переключениях устройства РПН.

Минимальное сопротивление трансформатора, о.е:

.

Максимальное сопротивление трансформатора, о.е:

.

Здесь - напряжение короткого замыкания трансформатора, найденное по справочным данным; - половина предела регулирования РПН в процентах (например, если заданы пределы регулирования , то ).

При определении минимального тока через трансформатор в схему замещения вводится максимальное сопротивление, при нахождении максимального тока сопротивление должно быть минимальным.

При расчете определенных защит (к примеру, МТЗ) используется такой параметр, как максимально возможный ток нагрузки. Данный ток определяется по заданной мощности нагрузки потребителей. При этом проводится анализ схемы с целью выявления наибольшей величины нагрузочного тока. Чаще всего наибольший ток будет иметь место при отключении какого-либо элемента схемы, когда на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка.

Величина тока нагрузки определяется по известной мощности нагрузки и номинальному напряжению:

.

Мощность, протекающая по элементам схемы, определяется расчетом потокораспределения при известных мощностях в узлах нагрузки и сопротивлениях линий электропередачи. Данный расчет делается упрощенно, без учета потерь в линиях и трансформаторах.

В ряде защит используется величина номинального, а не максимального тока нагрузки. При этом рассматривается режим, когда все элементы схемы находятся в работе.