Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий (стр. 7 )

Таблица 6.1

Средние значения параметров*

Наименование источника	X"	Е'
Источник неограниченной мощности	0	1,00
Турбогенератор до 100 МВт	0,13	1,08
Турбогенератор МВт	0,20	1,13
Гидрогенератор с демпферной обмоткой	0,20	1,13
Гидрогенератор без демпферной обмотки	0,27	1,10
Синхронный компенсатор	0,20	1,20
Синхронный двигатель	0,20	1,10
Асинхронный двигатель	0,20	0,90
Обобщенная нагрузка	0,55	0,85

* в относительных единицах при номинальных условиях

Определение величины сопротивлений элементов цепи.

Наименование элемента	В именованных единицах	В относительных единицах
Любая синхронная или асинхронная машина, обобщенная нагрузка
Трансформатор
Реактор
Воздушная или кабельная линии
Система при известном токе КЗ
Система при известной мощности КЗ

Iк - заданный ток КЗ энергосистемы; хр - номинальное реактивное сопро­тивление реактора; хо - среднее сопротивление 1 км линии; l - длина линии.

2. При составлении схемы замещения в относительных единицах значение ЭДС и сопротивлений схемы выражают в долях выбранных значений базисных величин (т. е. должны быть приведены к базисным условиям). В качестве базисных величин произвольно принимаются базисная мощность Sб и базисное напряжение Uб.

При расчете в именованных единицах сопротивления всех элементов при­водят к одному напряжению, как правило, к напряжению ступени короткого замыкания.

В выражениях (табл. 6.2) не учитываются реальные коэффициенты тран­сформации (используются средние номинальные напряжения соответствую­щих ступеней). Это значительно упрощает расчет. Приведенное сопротив­ление

,

где х - сопротивление рассматриваемого элемента в именованных единицах на той ступени, где находится элемент; , - соответственно средние номинальные напряжения ступени приведения и ступени, на которой нахо­дится элемент.

При более точных расчетах учитывают действительные коэффициенты трансформации.

На схемах замещения сопротивления выражаются дробью, числитель которой обозначает порядковый номер сопротивления, а знаменатель -значение сопротивления, приведенное к одной ступени напряжения или к одинаковым базисным условиям.

При расчете в относительных единицах паспортные параметры элементов должны быть приведены к базисным условиям.

3. Место короткого замыкания выбирается в зависимости от цели расчета (для выбора выключателя, разрядника, схем станций или подстанций, выбора и настройки релейной защиты и т. д.).

При выборе выключателя определяются наибольшие величины тока КЗ, поэтому принимается, что замыкание произошло непосредственно у выводов выключателя. Значительно большее разнообразие в определении места КЗ имеется при выборе и настройки устройств релейной защиты. Так, при выборе защиты линии место короткого замыкания принимается поочередно в ряде точек защищаемой линии, а также за ближайшим элементом примыкающей сети, т. е. понижающим или повышающим трансформатором.

Составив схему замещения, далее следует ее преобразовать (свернуть) относительно места КЗ по методу эквивалентных ЭДС. При этом определяются эквивалентная ЭДС всей системы Е”S и суммарное эквивалентное сопротив­ление х”S.

4. Начальный сверхпереходный ток в месте КЗ находится следующим образом:

а) при расчете в именованных единицах, кА:

,

где и - соответственно линейное и фазное значения эквивалентной ЭДС схемы замещения, кВ;

б) при расчете в относительных единицах

,

где Iк* - ток в месте КЗ, о. е.; Iб - базисный ток ступени короткого замыкания, кА; и - эквивалентная ЭДС и суммарное сопротивление схемы замеще­ния при принятых базисных условиях, о. е.; Sб - принятая базисная мощность, МВ × А; Uср. ном – среднее номинальное напряжение ступени короткого замыкания, кВ.

При расчетах токов трехфазного КЗ для выбора аппаратов и проводников принято считать, что максимальное мгновенное значение тока КЗ или ударный ток наступают через 0,01 секунды с момента возникновения короткого замыкания.

Для схем с последовательно включенными элементами ударный ток подсчитывается по выражению

,

где kуд = 1 + е –0,01/Та - ударный коэффициент для времени t = 0,01с; Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, определяемая по табл.6.3, или рассчитываемая по формуле

где хS и rS - результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи КЗ, мОм; wс - синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Таблица 6.3

Значение постоянной времени цепи короткого замыкания и ударного коэффициента kу для различных мест короткого замыкания в системе

Место короткого замыкания	Та, с	kу
Шины станции 6 – 10 кВ с генераторами 30 – 60 МВт	0,185	1,95
За линейным реактором генераторного напряжения	0,125	1,93
Шины высокого напряжения РУ с трансформаторами 100 МВ × А и выше	0,14	1,94
То же с трансформаторамиМВ × А	0,115	1,92
Сборные шины 6 – 10 кВ понижающих подстанций с трансформаторами по 100 МВ × А и выше	0,095	1,9
То же с трансформаторами по 25 – 80 МВ × А	0,065	1,85
То же с трансформаторами 20 МВ × А и ниже и с тран­сформаторами 32 МВ × А с расщепленными обмотками	0,05	1,8
Токи КЗ за реакторами с номинальным током. А: 1000 и выше 630 и ниже	0,23 0,1	1,96 1,9
РУ 6 – 10 кВ промышленных предприятий	0,01	1,37
На стороне вторичного напряжения понижающих трансформаторов мощностью 1 МВ × А и менее	-	1,3
В распределительных сетях 0,4 кВ	-	1,1

При расчете тока КЗ в сетях напряжением до 1000 В достаточно оценить его наибольшее значение, так как именно его используют для проверки аппаратов токоведущих устройств. Наибольший ток КЗ имеет место обычно при трехфазном замыкании [10].

Ток трехфазного КЗ определяется по формуле

где rS, хS - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи КЗ, мОм.

Суммарное активное и индуктивное сопротивления

где r­­т и хт - активное и реактивное сопротивление понижающего трансфор­матора, мОм; r­­р и хр - активное и реактивное сопротивление реакторов, мОм; r­­ТА и хТА - активное и реактивное сопротивление первичных обмоток трансфор­маторов тока, мОм; r­­кв и хкв - активное и реактивное сопротивление токовых катушек автоматических выключателей, мОм; r­­ш и хш - активное и реактивное сопротивление шинопроводов, мОм; r­­к - суммарное активное сопротивление различных контактов, мОм ( при учебном проектировании принимают r­­к = 0,1мОм - для контактных соединении кабелей; r­­к = 0,01 мОм - дяя шинопроводов; rк = 1,0 мОм - для коммутационных аппаратов); r­­кб, r­­вл и хкб, хвл - активные и реактивные сопротивления кабельных и воздушных линий, мОм; хс - индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения; rд - активное сопротив­ление дуги в месте КЗ, мОм, принимаем по данным табл.6.4.

Расчетные условия КЗ	Активное сопротивление дуги, мОм, при КЗ за трансформаторами мощностью, кВ × А
250	400	630	1000	1600	2500
КЗ вблизи выводов низшего напряжения трансформатора - в разделке кабелей напряжением: 0,4 кВ 0,525 кВ 0,69 кВ - в шинопроводе типа ШМА напряжением: 0,4кВ 0,525 кВ 0,69 кВ	15 14 12 - - -	10 8 7 - - -	7 6 5 - - -	5 4,5 4 6 5 4	4 3,5 3 4 3,5 3	3 2,5 2 3 2,5 2
КЗ в конце шинопровода типа ШМА длиной м 0,4 кВ 0,525 кВ 0,69 кВ	- - -	- - -	- - -	6-8 5-7 4-6	5-7 4-6 3-5	4-6 3-5 2-4

Ударный ток КЗ определяется по формуле