- •Расчет токов короткого замыкания в электрических системах
- •Предисловие
- •1 Цели и задачи расчетов
- •2 Исходные данные
- •3 Расчет параметров элементов, составление и преобразование схем замещения
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Приведение в относительных единицах
- •3.3 Параметры элементов для отдельных последовательностей
- •3.4 Схемы замещения отдельных последовательностей
- •3.5 Нахождение взаимных сопротивлений
- •4 Расчет трехфазного короткого замыкания
- •4.1 Общие положения
- •4.2. Расчет периодической слагающей тока короткого замыкания
- •4.3 Определение ударного тока, действующего значения тока кз за первый период и мощности короткого замыкания
- •4.4 Определение остаточных напряжений в узлах системы
- •4.5 Пример расчета домашнего задания практическими методами
- •4.6 Пример расчета симметричного трехфазного кз курсовой работы
- •4.6.1 Расчет параметров и преобразования схемы замещения
- •4.6.2 Определение долевого участия источников в суммарном начальном токе кз и расчет взаимных сопротивлений
- •4.6.3 Определение периодической составляющей тока
- •4.6.4 Определение ударного тока кз
- •5.2 Определение остаточных напряжений при несимметричном кз
- •5.3 Определение фазных величин и построение векторных диаграмм
- •5.4 Особенности расчета несимметричных кз методом типовых кривых
- •5.5 Пример расчета несимметричного кз в курсовой работе
- •5.5.1 Составление и преобразование схем отдельных последовательностей
- •5.5.2 Определение значений симметричных составляющих и полных фазных величин в точке кз
- •5.5.3 Определение остаточных напряжений при несимметричном кз
- •Расчет тока несимметричного кз для с и с
- •Библиографический список
- •Домашнее задание
- •Вопросы для самопроверки
4.3 Определение ударного тока, действующего значения тока кз за первый период и мощности короткого замыкания
Ударный
ток в месте КЗ определяется по значению
периодической составляющей тока КЗ при
![]()
, (4.14)
где
.
Эквивалентная
постоянная времени
[1, 2] при расчете в относительных единицах
определяется как
, (4.15)
а при расчете в именованных единицах –
, (4.16)
где
– результирующее реактивное сопротивление
схемы относительно точки КЗ, определенное
без учета активных сопротивлений;
– результирующее
активное сопротивление схемы относительно
точки КЗ (подсчитывается по схеме,
составленной из одних активных
сопротивлений, приведенных к тем же
базисным условиям и ступени напряжения,
что и реактивные);
– угловая частота (
).
При неизвестных активных сопротивлениях допускается определять ударный ток по усредненным значениям ударного коэффициента [4]:
– при
КЗ на шинах генератора;
– при
КЗ на сборных шинах повышенного напряжения
электрических станций;
– при
КЗ в распределительных сетях.
Действующее значение полного тока КЗ за первый период его изменения определяется в соответствии с выражением
. (4.17)
Тепловой
импульс рассчитывается по начальному
значению периодической составляющей
тока КЗ. Периодический ток
принимают незатухающим и тепловой
импульс
(
)
определяют по формуле
, (4.18)
где
с
– время отключения КЗ.
Мощность КЗ в месте повреждения является условной величиной, определяемой по формуле
. (4.19)
4.4 Определение остаточных напряжений в узлах системы
Необходимо определить остаточные напряжения в заданной точке системы. При этом следует помнить, что по мере удаления от точки КЗ напряжение увеличивается и, согласно рис. 4.1, определяется по формуле
. (4.20)

Рис. 4.1. Расчетная схема
4.5 Пример расчета домашнего задания практическими методами
В
соответствии с заданием (прил. А) требуется
рассчитать значение
периодической составляющей тока КЗ для
времени
с
и
с
при трехфазном КЗ в точке К5 станции №
1 (рис. 4.2) тремя методами: методом типовых
кривых; методом расчетных кривых; методом
спрямленных характеристик.
Рис. 4.2. Схема станции № 1
Исходные данные для расчетов приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Исходные данные
|
Турбогенераторы с АРВ |
Трансформаторы |
Реактор |
|||||||||||||
|
МВт |
|
|
|
|
|
МВА |
|
|
% |
|
|
кА |
Ом |
|
|
|
200 |
0,85 |
10,5 |
0,19 |
0,232 |
120 |
200 |
121 |
10,5 |
10,5 |
30 |
10 |
2 |
0,4 |
40 |
|
Мощность
нагрузки
МВА. Сопротивление
нагрузки
.
= 3,0;
= 1,2.
Расчеты
производятся в относительных единицах
при приближенном приведении. В качестве
базисной мощности принимается мощность
нагрузки
МВА. За
базисное напряжение принимается среднее
номинальное напряжение генератора
кВ. Базисный ток, приведенный к среднему
базисному номинальному напряжению в
точке КЗ, равен
кА.
Расчет методом типовых кривых. В расчете методом типовых кривых учитываются нагрузка и ЭДС источников. Составляется схема замещения станции 1 для начального момента времени (см. рис. 4.3) и определяются параметры схемы замещения с приведением их значений к базисным величинам.
;
;
;
;

Рис. 4.3 Рис. 4.4 Рис. 4.5

Рис. 4.6 Рис. 4.7 Рис. 4.8
Свертывание схемы замещения (рис. 4.4–4.8)
;
;
;
;
;
;
;
.
Определение коэффициентов распределения:
;
;

Определение взаимных сопротивлений:
;
.
Определение ЭДС источников:
.
Здесь
относительный ток нагрузки генератора
при номинальных условиях
.
Периодическая
составляющая тока КЗ для момента времени
с.
;
;
.
В именованных единицах:
кА;
кА;
кА.
Для аналитического расчета начального момента расчет произвести также в именованных единицах со всеми преобразованиями, показанными выше. Убедиться, что результат не зависит от выбранной системы единиц.
Определение номинальных токов генераторов в о.е. при базисных условиях.
.
Электрическая
удаленность точки КЗ от источника
и отношение
для момента времени
,5
с определяются
по типовым кривым (прил. Г).
;
.
Для
момента времени
c:
;
.
![]()
Периодическая
составляющая тока КЗ для момента времени
с.
;
;
.
В именованных единицах
кА.
Расчет
методом расчетных кривых. В
расчете этим методом нагрузка и ЭДС
источников не учитываются. Составляется
расчетная схема замещения (рис. 4.9) и
определяются ее параметры с приведением
к базисным величинам. Сопротивления
трансформаторов, генераторов и реактора,
приведенные к базисным величинам, были
найдены выше (метод типовых кривых) и
приведены на расчетной схеме. После
преобразований (рис 4.10, 4.11) находится
результи–рующее сопротивление схемы
замещения
и взаимные сопротивления
и
.

Рис. 4.9 Рис. 4.10 Рис. 4.11
Определение расчетных реактивностей.
;
.
По
расчетным кривым (прил. Д) определяется
кратность периодической составляющей
тока КЗ для момента времени
с
и
с.
Для
момента времени
c:
;
;
Для
момента времени
c:
;
.
Действующее
значение периодической составляющей
тока КЗ в момент времени
с.
;
;
.
В именованных единицах
кА.
Действующее
значение периодической составляющей
тока КЗ при
с.
;
;
.
В именованных единицах
кА.
Расчет
методом спрямленных характеристик. В
расчете этим методом необходимо
определить ЭДС генераторов
и их сопротивления
для каждого момента времени по специальным
кривым (прил. Е). Предварительно
определяется ток возбуждения
предшествующего режима для выбора
необходимых кривых.
![]()
Для момента времени
c:
;
.
Для
момента времени
c:
;
.
Расчет
периодической составляющей тока КЗ для
момента времени
с
представляет собой обычный аналитический
расчет, только ЭДС генератора и его
сопротивление определяются по кривым,
и необходимо учесть нагрузку.
Схема замещения аналогична схеме замещения в методе типовых кривых (рис. 4.3), и ее параметры, приведенные к базисным условиям
;
;
;
.
Схема замещения сворачивается (рис. 4.4–4.8):
;
;
;
;
;
;
;
.
Взаимные сопротивления между источниками и точкой КЗ могут быть определены как с помощью коэффициентов распределения, так и непосредственным преобразованием из звезды в треугольник схемы (рис. 4.5).
Сопротивление
первого генератора
уже является взаимным, а взаимное
сопротивление между вторым генератором
и точкой КЗ

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ
;
;
.
В именованных единицах
кА.
При
расчете периодической составляющей
тока КЗ для момента времени
схема замещения аналогична схеме
замещения в методе типовых кривых (рис.
4.3), и ее параметры, приведенные к базисным
условиям
;
;
;
.
Схема замещения сворачивается (рис. 4.4–4.8)
;
;
;
;
;
;
;
.
Взаимные сопротивления:

.
Внешнее
по отношению ко второму генератору
сопротивление определяется согласно
рис. 4.12:
.
Рис. 4.12. Расчетная схема
Критическое сопротивление
;
.
Так
как
,
то генераторы работают в режиме подъема
возбуждения и вводятся в схему замещения
своими
и
определенными по кривым.
Периодическая
составляющая тока КЗ для момента времени
с.
;
;
.
В именованных единицах
кА.
Большая
разница в полученных значении токов КЗ
по отношению к другим расчетным методам
объясняется тем, что приняты кривые
типовых турбогенераторов с
=0,15.
Для генераторов с известными параметрами
удобнее использовать вспомогательные
кривые метода для
и
и находить
и
для времени
с
по формулам (4.10). Так, при
;
и
найденным по кривым
и
![]()
![]()
;
![]()
.
В
этом случае расчет начального значения
тока для времени
c
совпадает с расчетом, полученным по
методу типовых кривых, так как
.
Расчет
периодической составляющей тока КЗ для
момента времени
с.
Схема замещения, как и раньше, аналогична схеме замещения в методе типовых кривых (рис. 4.3), и ее параметры, приведенные к базисным условиям:
;
;
;
.
Схема замещения сворачивается (рис. 4.4–4.8)
;
;
;
;
;
;
;
.
Определение коэффициентов распределения:
;
;
.
Определение взаимных сопротивлений:
;
;
Периодическая
составляющая тока КЗ для момента времени
с
;
;
.
В именованных единицах
кА.
Погрешность определения начального тока КЗ методом расчетных кривых по отношению к аналитическому расчету не превышает
.
Максимальная
погрешность определения тока всеми
методами для времени
с
не превышает
.
Расчет ударного тока КЗ.
Активные
сопротивления определяются по отношению:
.
Сопротивления элементов определяются
в относительных единицах при базисных
условиях по схеме (рис. 4.9). Активное
сопротивление нагрузки не учитывается.
Ударный ток рассчитывается для каждого
генератора.
Сопротивления
генераторов:
,
Сопротивления
трансформаторов:
,
Сопротивление
реактора:
.
Свертывание схемы замещения (рис. 4.9–4.11):
;
;
c.
;
;
;
;
.
c.
Если
в относительных единицах, то
,
.
Ударный ток определяется по формуле (4.14):
кА;
кА;
кА.
Действующее значение тока КЗ за первый период его изменения:
кА;
кА;
кА.
Тепловой импульс тока КЗ:
![]()
;
![]()
;
![]()
.
Мощность КЗ
в
момент времени
:
МВА;
в
момент времени
с
(время отключения КЗ):
МВА.
