Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема:
Токи коротких замыканий и замыкания на землю
1. Токи коротких замыканий и замыканий на землю………………………………………….1
2. Причины к. з. и замыканий на землю………………………………………………………..3
3. Назначение расчетов к. з. Основные допущения при расчетах……………………………3
4. Составление расчетных схем, схем замещения и применения системы единиц…………4
5. Система именованных единиц……………………………………………………………….4
6. Система относительных единиц……………………………………………………………..6
7. Методы преобразования и упрощения эквивалентных схем………………………………8
8. Определение сопротивлений элементов системы электроснабжения…………………….9
9. Трехфазное к. з. в простейшей электрической цепи………………………………………12
10. Определение токов к. з. по расчетным кривым. Расчет по индивидуальному затуханию……………………………………………………………………………………….25
11. определение токов к. з. в сельских сетях напряжением выше 1кВ……………………..32
12. вычисление токов к. з. со стальными проводами………………………………………..34
13. Учет влияния синхронных и асинхронных электродвигателей в величине токов к. з..35
14. Пример……………………………………………………………………………………...36
Коротким замыканием называется всякое непредусмотренное нормальным режимом замыкание между токоведущими частями, принадлежащими разным фазам .
Замыканием на землю называется всякое непредусмотренное нормальным режимом
Системы замыкание на землю токоведущих частей
По числу фаз замкнутых накоротко между собой или с нулевым проводом различают:
трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..
По числу фаз замкнутых на землю также различают: трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..
При анализе процессов, связанных с замыканиями на землю, различают случаи, когда
нейтраль системы заземлена наглухо, или через какое-либо сопротивление или когда она изолирована.
Несколько обоснованно стоят вопросы, связанные с к. з. в сетях два провода-земля
(ДПЗ). Замыкание между двумя проводами линии. ДПЗ не отличается от двухфазного к. з.
Для сетей ДПЗ является также замыканием одного из проводов на землю. Замыкание на землю двух проводов линии ДПЗ соответствует трёхфазному к. з. трёхпроводной линии.
Возможно на различных “U” различные сочетания проводов в ЛЭП. Так в сетях 0,38 Кв
четырёхпроводная система .В сетях 6-35 кВ трёхпроводная и выше 55 кВ четырёхпроводная . (см. рис. 1 )
РИС.1
0,38 Кв 6-35и кВ
≥ 110кВ
РИС 2 Кривые изменения тока трёхфазного к. з.
а-в цепи синхронного генератора без АВР; б- в цепи синхронного генератора с АВР
в-в цепи, питающейся от энергосистеми
В результате к.з. резко повышается ток в сети. На рис2 осциллограммы токов к.з. при замыкании в близи от эл. станции с генераторами не имеющих АВР и имеющих. До точки
“О”-нормальный режим, i0 – мгновенное значение тока в момент к. з. В течение первого полупериода ток возрастает до наибольшего мгновенного значения iу, которое называют
ударным током. В последующие периоды времени , ток к.з. постепенно убывает до своего установившегося значения. Если к.з. произошло от ЭС с генераторами снабжёнными АРВ, то процесс протекает по другому. При к.з. “U” генератора снижается, но спустя некоторое время, определяемое запаздыванием системы, вступает действие АРВ, которое повышает . “U”, а следовательно и значение “I”.
К симметричному к.з. относят трёхфазное к.з. .Сопротивление всех трёх фаз до точки к.з. одинаково. Расчёт можно вести по одной фазе. К несимметричным к.з. относят двухфазное , двухфазное на землю и однофазное ,которое может возникнуть только в системах с заземлённой нейтралью. В сетях с заземлённой нейтралью
65% составляют ,20 % -, 10 % -,и только 5 %-. В ВЛ с изолированной нейтралью более 2/3 к.з. приходится на двухфазные и остальные на трёх –
фазные.
Причины к.з. и замыканий на землю
Как правило весьма разнообразны, но в основном их две: -нарушение изоляции и ошибки в действиях обслуживающего персонала.
Нарушение изоляции:
ВЛ- имеют большое число пролётов. Появление на изоляторах пыли, грязи, отложение солей значительно снижает диэлектрическую прочность изоляторов, Важной причиной уменьшения электрической прочности изоляторов является старение изоляторов, изменение структуры материала и появления микротрещин.
КЛ- находятся в более благоприятных условиях чем ВЛ ,т.к. нет атмосферных воздействий. Однако КЛ менее доступны надзору и профремонту. Слабое место КЛ – кабельные муфты, несовершенная защита от попадания влаги. В северных условиях в наружних установках теряют пластичность – растрескивание массы из- за низких t°С.
Распределительные устройства - в них применяются изоляционные материалы с разными свойствами, поэтому сложно добиться одинаковой надёжности изоляции. Повреждения в РУ гораздо реже чем в ВЛ и КЛ, в том числе и из-за возможности профилактических осмотров (территория мала ).
Назначение расчётов к.з.
Основные допущения при расчётах.
Наиболее часто расчёты режимов к.з. выполняются для решения следующих задач :
- выбор аппаратуру и проверка токоведущих частей по режиму к.з. ;
- выбор и оценка схемы эл. соединений как отдельных установок,так и системы в целом.
- проектирование и настройка устройств РЗ и А
- конструктивное исполнение элементов РУ ;
- определение числа заземлённых нейтралей ;
- проектирование и проверка защитных заземлений;
- подбор характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
Перечисленные задачи решаются при проектировании и в эксплуатации как промышленных, так и сельских объектов. Однако необходимо учитывать некоторые особенности с/х электроснабжения. Аппараты выпускаемые промышленностью рассчитаны для установки в СЭС централизованных и, следовательно, они рассчитаны на большие токи к.з. В децентрализованных СЭС токи к.з. малы и поэтому проверку аппаратов на них часто не делают. Когда же сеть работает совместно с районной энергосистемой считать надо.
На протекание процесса к.з. в сложной системе влияет значительное число факторов. Характер изменения токов и напряжений при к.з. определяется значениями R и X цепи к.з. , параметрами генераторв, их регулировочными характеристиками (АВР), величиной и характером нагрузки ЭЭС. При расчёте режима сети, а затем и к.з. все или часто указанных параметров могут быть известны лишь приближённо. Кроме того на величину тока к.з. большое влияние оказывает величина переходного сопротивления в месте к.з. (дуга), которая может колебаться в значительных пределах. Для абсолютного большинства электротехнических задач интерес представляют лишь предельные значения токов к.з.- максимально возможные и минимально возможные (РЗА).
Учитывая это при расчётах к.з. делается ряд достаточно обоснованных допущений, значительно упрощающих расчёты и вместе с тем не приводящих к большим погрешностям в результатах.
- все источники питания работают с номинальной нагрузкой и синхронно (нет качаний);
- все генераторы имеют АРВ и форсировку возбуждения;
- расчётное “U” каждой ступени сети на 5 % больше номинального;
- пренебрежение емкостными проводимостями всех элементов системы и намагничивающими токами трансформаторов и схем их замещения-одно индукт. сопротивление.
- у всех элементов сети учитывается только индуктивное сопротивление. Активное, если R≥0.33X , Поэтому только для ВЛ 0,4 Кв, выполненных стальными проводами;
- равенство сопротивлений отдельных фаз всех элементов трёхфазной системы кроме сетей (ДПЗ).
- пренебрежение переходным сопротивлением в месте к.з.
Составление расчётных схем- схем замещения и применение системы единиц
Целью расчёта режима к.з. является определение величины токов, а иногда и “U” и “Р” в одном или нескольких элементах СЭС. Для расчётов прежде всего необходимо составить расчётную схему установки, которая включает все элементы, влияющие на режим к.з. (см. рис.3)
РИС 3.
На основании расчётной схемы составляют однолинейную схему замещения, в которую все элементы системы вводятся своими эквивалентными сопротивлениями, а источники питания –ЭДСами
Система именованных единиц
На рис3 изображена схема цепи, в которой необходимо определить ток в точке кз. Каждый из входящих в цепь элементов может быть выражен своим Z. Для того чтобы найти эквивалентное сопротивление схемы нужно привести все сопротивления к одному напряжению которое называют- базисным . За базисное, как правило принимают номинальное напряжение одной из ступеней, умноженное на 1,05 (6,3; 10,5; 21; 37 кВ и т.д.)- среднее номинальное напряжение.
Приведённые значения могут определятся по формулам:
; ;
-номинальное напряжение одной из ступеней, напряжение умноженное на 1,05
Эквивалентное приведённое сопротивление схемы будет:
Ток к.з. :
;
РИС 4.
ПРИМЕР
Пусть требуется определить ток к.з. на вторичной стороне трансформатора 10/0,4 кВ, присоединенного к -но мощному источнику, сопротивление которого равно нулю. Пренебрегая активным сопротивлением обмотки примем, что сопротивление равно Х,(ОМ). Из теории ЭМ известно, что при пренебрежение намагничивающей ветви могут быть согласно схемы замещения приведены к одной ступени.
РИС 5.
Тогда ток к.з. :
где - междуфазное напряжение
Поскольку сопротивление приведено к первичному U, значение тока I также приведено к этому значению U. Поэтому истинное значение тока на вторичной стороне в именованных единицах
Это значение можно получить непосредственно если за основную ступень принять вторичное напряжение
Где - сопротивление первичной обмотки приведённое к
Если в схеме имеется не одна, а несколько ступеней трансформации, то приведение сопротивлений к одной основной ступени производится по выражению
При этом коэффициент трансформации определяется отношением напряжением ступени, к напряжению следующей ступени.
Приведённые значения ЭДС или напряжений и токов на различных ступенях определяются следующим образом:
Преобразовать сложные схемы с помощью именованных единиц неудобно. Чаще для расчётов используют систему относительных единиц, обладающую некоторыми преимуществами.
Система относительных единиц
Сущность применения системы относительных единиц состоит в том, что все величины, входящие в расчёт(сопротивления, токи, напряжения и мощности) , выражается в долях единицы по отношению к некоторым соответствующим величинам, принятым в качестве основных или базисных. Поскольку значения тока, напряжения и сопротивления связаны между собой законом Ома, а S=UI , то для получения значений всех базисных величин достаточно задаться значениями двух величин. Обычно это и - междуфазное U . Тогда :
и
Тогда значения относительных величин, приведённых, к базисным условиям определяется:
; ; ;
- шкала номинальных напряжений 1,05 (0,4; 0,525; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 20; 37; 115; 154; 230; 330; 500 кВ)
Для эл. машин и аппаратов сопротивление часто дают в паспорте в о.е. к их номинальной мощности или
Тогда сопротивление в о.е. , приведённое к базисной мощности
Широкое применение системы о.е. при расчётах к.з. объясняется двумя основными причинами:
Во-первых: система о.е. удобнее при расчётах очень сложных систем с большим числом трансформаций;
Во- вторых эл. сопротивления С.Г. и трансформаторов, как правило выражается в о.е.
и т.п.
Как правило именованной (практической) системой единиц удобнее пользоваться при расчётах к.з. в сельских сетях, присоединённых к районной ЭЭС и к изолированным электростанциям, а также в сетях U 380/220 В. Систему о.е. в таких сетях удобнее применять , когда имеется 2-3 ступени U питающихся от районных энергосистем.
Методы преобразования и упрощения
Эквивалентных схем
Для преобразования исходных схем и приведения их к простейшему виду используют общеизвестные методы (см. ТОЭ, предыдущие лекции по расчёту эл.сетей)
3. Когда имеется схема, в которой ЭДС
Необходимо найти (см. рис.6)
РИС 6.
или
,
тогда,
Где
4. преобразование Δ в Y и обратно.
Определение сопротивлений элементов
Системы электроснабжения
В цепи к.з. кроме генераторов могут быть элементы только трёх видов: трансформаторы; ВЛ или КЛ, реакторы, а также СК , СД и АД.
1. Сопротивление синхронных генераторов, компенсаторов, СД и АД. Завод изготовитель указывает для этих машин сверхпроводное реактивное сопротивление в продольной оси отнесённое к номинальным условиям . Несколько позже поговорим подробнее.
Найдём “X” машины отнесённое к базисным условиям :
На генераторах всегда
Ели исходное значение неизвестно, то моно пользоваться средними значениями сверхпереходных реактивных сопротивлений источников питания, где для:
ТГ 0,125
ГГ явнополюсный с успокоительными обмотками 0,2
явнополюсный без успокоительной обмотки 0,27
СК 0,16
СД и АД 0,2
Активное сопротивление СГ, СД и АД пренебрегают.
2. Сопротивление трансформаторов
Для двухобмоточных трансформаторов завод изготовитель задаёт . Реактивное сопротивление в о.е., приведённое к базисным условиям, определяется выражением
При где - активное сопротивление обмоток трансформатора в о.е.
- потери меди кВт : - задают
Активное сопротивление трансформатора, отношение к базисной мощности
; где
На трансформаторе
-активное сопротивление трансформатора, приведённое к базисному U.
Для трехобмоточных трансформаторов завод изготовитель задаёт напряжения к.з. , отнесённое в номинальные условия. а такие потери в меди, определённые при отключении одной из обмоток и нагрузке двух других до номинальной мощности:
Индуктивное сопротивление обмоток трёхобмоточного трансформатора, отнесённые к базисным условиям
: где -ном. мощности обмоток: ВН, СН, НН.- кВА
Для определения активного сопротивления обмоток трёхобмоточного трансформатора определяют потери мощности в каждой обмотке:
Отсюда величина активных сопротивлений обмоток, приведённые к базисным условиям, при соотношении мощностей обмоток 100/400/100 % определяется из выражений
Для автотрансформаторов завод изготовитель задаёт относительно номинальной мощности АТ, и относительно типовой мощности АТ
Где - аналогично завод – изготовитель задаёт мощности к.з. отнесённые к номинальной мощности, и отнесённые к типовой мощности АТ.
Напряжения к.з., отнесённые к номинальной мощности равны.
Индуктивное сопротивление обмотки АТ подсчитывается по тем же формулам,что и для трёхобмоточного трансформатора
Для подсчёта активного сопротивления, приводим и к номинальной мощности АТ.
; , после этого
Учитывая то, что получим
- номинальный ток реактора, Ка; - номинальное напряжение, к.В.
4. Сопротивление линий
в справочной литературе, или по формуле , Ом/км
уд. проводимость км/(Ом мм)
Значение для различных линий:
- одноцепные ВЛ 6-110 кВ - 0,4 Ом/км
- ВЛ до 1 кВ - 0,3
- КЛ трёхфазные 35 кВ - 0,12
- 6-10 кВ - 0,08
- до 1 кВ - 0,07
Если расчёт ведётся в именованных единицах, то необходимо сопротивление элементов ,отнесённые к номинальным условиям, перевести в ОМ в соответствии с формулами
или
Трёхфазное кз. В простейшей электрической цепи
РИС 7
Простейшая схема, произошло трёхфазное к.з. . К зажимам схемы подведено
; ;
В нормальном режиме по сети протекает ток
;
Z – модуль полного сопротивления, - аргумент.
Короткое замыкание условно делит схему на две независимые части I и II с нулевым значением напряжения в точке к.з.
Для правой части цепи – (I) уравнение имеет вид
, Энергия запасённая в L переходит в r , характерное уравнение
Однородное дифференциальное уравнение первого порядка. Его решение -
-постоянная времени ; - мгновенное значение тока в фазе.
В нормальном режиме в момент t=0
Если , то п.п нет. Но при этом в двух других фазах токи равны по модулю, но противоположны по направлению
При , ток в фазе А max. В цепи с преобладанием индуктивных элементов
, по этому условия max. в фазе А можно считать равенство
Во всех трёх фазах правой части токи имеют апериодический характер, они затухают до нуля во время переходного процесса с постоянной времени
Теперь рассмотрим п.п. левой части (римское II) Дифференциальное уравнение для фазы А имеет вид
Или с учётом того, что
; : результирующая индуктивность цепи к.з.
Это уравнение является неоднородным дифференциальным уравнением. Его сумма двух решений
- общего решения однородного уравнения (апериодического состава)
- частного решения неоднородного уравнения, дающего значение апериодического состава тока к.з. (установившегося)
-амплитуда; модуль полного сопротивления;
- индуктивное сопротивление цепи.
- аргумент полного сопротивления.
Апериодическая составляющая тока к.з. определяется по формуле
-начальное значение апериодической составляющей, рассчитывается из условия непрерывности тока в цепи (1- й закон коммутации ), В цепи L ток const.
Полный ток фазы А во время п.п может быть в левой части представлен в виде
Для момента времени t=0
-значение тока в фазе в начальный момент времени
Начальное значение апериодической составляющей тока А –коэф «А»
Запишем выражение тока к.з. в фазе А из
Анализ п.п. проводится при условии, что до к.з. цепь была не нарушена тогда полный ток рассчитывается по упрощённому выражению
Потому что - для I-го случая , они сократятся по первому закону Кирхгофа .
Апериодическая составляющая тока к.з. имеет максимальное значение при
Она может отсутствовать в одной из фаз, но в двух других обязательно будет.
Для определения условий, при которых полный ток будет достигать максимального значения, необходимо совместное рассмотрение двух уравнений.
и
Откуда и получается условие экстрем. ф-ии
и
Если в цепи преобладает индуктивное сопротивление то . Это обстоятельство используется для определения момента времени при котором достигается максимальное значение полного тока.
Допустим, что , тогда
Пологая , получим, что полный ток достигает максимального значения при
Таким образом, если в цепи преобладает реактивное сопротивление, то при к.з. максимум полного тока достигается в одной из фаз через t=0.01сек после начала к.з. При этом начальное значение апериодической составляющей тока так же максимально.(см. рис.8).
РИС 8 Графическое определение ударного тока к.з.
Ударный ток Значение полного тока к.з при t=0.01сек называется ударным током к.з.
; - ударный коэффициент, величина которого определяет превышение мгновенного значения max полного тока над амплитудой периодической составляющей тока к.з. Ударный коэффициент изменяется в пределах . Причём, чем больше , тем больше . Так например, при к.з. в близи источника питания , а при удалённом к.з.
Для сельских эл.сетей, питающихся от мощных энергетических систем следует принимать при к.з. НН п/ст с ВН 110 кВ и . При к.з. на шинах 35 кВ и 10 кВ п/ст U 110 кВ . При к.з. в сети напряжением 35 и 10 кВ п/ст 35 кВ и при к.з распределительной сети 10 кВ или в сети НН 0,38 кВ
Для практических расчётов представляет интерес наибольшее действующее значение тока к.з. . Это среднеквадратичное значение тока за первый период.
(см. рис 8.) ;
- max значение периодического тока
- мгновенное значение апериодической составляющей тока в середине периода.
Нетрудно видеть, что если , то действующее значение тока
Все приведённые выше рассуждения относились к случаю, когда U питания в процессе к.з. оставалось неизменным. Это справедливо для многих к.з. как в сельских сетях, так ив промышленных, питающихся от мощных энергосистем.
Если же к.з. произошло недалеко от электростанции, то в следствии воздействия тока к.з. на синхронный генератор и реакций его обмоток U на его зажимах в процессе к.з. будет изменяться.
Одну фазу обмотки СГ весьма приближённо можно представить в виде схемы замещения (см. рис. 9), В этой схеме продольные сопротивления :
- - реактивность рассеивания обмотки статора
- - реактивности реакции обмотки статора
- - реактивность обмотки возбуждения
- -реактивность успокоительной обмотки
РИС 9
В первый момент к.з магнитные потоки возникают во всех обмотках машины. Его общее сопротивление находится из схемы при замкнутых рубильниках. Это сопротивление называется – сверхпереходным.
Очень быстро, в сотые доли секунды, магнитный поток в успокоительной обмотке затухает. Тогда сопротивление генератора называют – переходным
Наконец, спустя 2-5 сек затухает магнитный поток и в обмотке возбуждения, машина переходит в стационарный режим и сопротивление её равно синхронному.
< <
Для ТГ до 100 мВт это соотношение представляется 0,125 < 0,21 < 1,72
В начальный период к.з генератор с успокоительными обмотками обладает сверхпереходным сопротивлением и сверхпереходным э.д.с. (далее). Ток при к.з. в начальный период
; - сумма сверхпереходных реактивных сопротивлений до точки к.з. Т.о. для к.з. вблизи от электростанций будут справедливы все ранее приведённые выкладки, но в них вместо периодической составляющей тока к.з. должен быть поставлен
сверхпереходной ток . Например
Действующее значение тока к.з.
Начальное значение сверхпереходной э.д.с. генератора можно приближённо определить из ВД приведённой ниже.
РИС 10
Приведённая ЭДС. и её проекции на ось U
- ТГ
-АД
Обычно мало отличается от
Поэтому для ТГ принимают , а для ТГ с успокоительной обмоткой -
АД характеризуется сверхпереходным реактивным сопротивлением = от 0,2-0,35
При полной загрузке перед к.з. и , тогда
Т. о. если к.з. произошло в близи АД и U сети понизилось более чем до 0,8 , то в начальный момент к.з. двигатель ведёт себя как генератор и посылает к месту к.з. дополнительный ток. На величину АД влияет в меньшей степени, так как их ток крайне быстро затухает. В сельских сетях это затухание настолько быстрее, что влияние АД как правило не учитывается при расчёте токов к.з.
Пример Для схемы электрической системы (рис. 11) составить схему замещения и рассчитать её параметры с «точным » приведения их значений к одной ступени U. При расчёте учитывается наличие в нагрузочном узле АД.
РИС 11
Исходные данные
Решение
РИС 12
При составление схемы замещения приняты следующие допущения
- СГ имеет демпферные обмотки и поэтому представляем сверхпереходными параметрами
- у всех элементов не учитываются R
- нагрузка представлена параметрами
-все параметры схемы замещения приводится к одной ступени U , на которой произошло к.з. ;; Сначала рассчитаем значения коэффициента трансформации тр-ра Т1: и ;
- доп. коэффициенты трансформации.
Определяем параметры схемы замещения с одновременным их приведением к одной ступени
ОМ.
ОМ
ОМ
ОМ
ОМ
ОМ
ОМ
Рассчитываются значения ЭДС и нагрузки
кВ
Все ЭДС приведены к фазному напряжению
Пример 1 продолжение
Преобразовать схему замещения к простейшему виду, относительно точки к.з.
(см. рис 13)
РИС 13
ОМ
Ветви с ист. и заменяются одной эквивалентной с параметрами
Определение периодической составляющей
Периодическая составляющая тока к.з.для преобразованной схемы замещения.
Ударный ток -
Для примера апериодическая составляющая
(т.к. к.з. у сборных шин вторичного напряжения подстанции для которых отношение
Ударный ток
Распределение периодической составляющей тока к.з. по ветвям схемы определяется следующим образом
РИС 14
В точке к.з.
Периодическая составляющая тока к.з
- АД
- источников
Напряжение в точке “b”
Периодическая составляющая тока
- от системы:
- от генератора:
Пример в относительных единица (см. рис. 15)
Примем за ;
РИС 15
Определим ЭДС :
РИС 16
где :
Надо уменьшить на т.к. к.з. на 11 кВ
В именованных единицах: 39,74 кА
РИС 17
На рис 17 приведём значения периодической составляющей тока к.з. и напряжений в узлах сети с учётом наличия трансформаторных связей
. В точке а
Ток от АД на стороне на стороне низшего напряжения 11 кВ
Напряжение системы и ток ;
Напряжение в точках e, d, m.
Приближённые значения тока периодической составляющей тока к.з.
- генератора
- в линиях
Определение токов к.з. по расчётным кривым
Расчёт по индивидуальному затуханию
Точное вычисление токов к.з. даже в простейшей цепи, состоящий из одного генератора и линии электропередач представляет значительные трудности. В более сложных сетях точный расчёт можно выполнить только применяя ПВК. Для инженерных расчётов обычно используют ряд приближённых методов.
В ряде случаев, например при выборе аппаратуры или при расчётах простейших видов Р.З. и А. интерес представляет лишь значение тока в точке к.з. Для этого обычно используют так называемый метод расчётных кривых. Использование этого метода основано на предположении. Что для определённого тока в точке к.з. все генераторы могут быть заменены одним эквивалентным, мощность которого равна суммарной мощности генераторов системы. Расчётная удалённость точки к.з. определяется упрощением схемы замещения, т.е. её «сворачиванием» относительно точки к.з. Пусть «свёрнутая» схема имеет вид (а) , схема замещения (б).
РИС 18
Расчётные кривые представляют собой зависимости периодической слагающей тока к.з. от расчётного сопротивления для различных моментов времени от нуля до .Как видим генератор полностью загружен ,
Нагрузку при расчёте к.з. не учитывают , т.к.
Имеются специальные расчётные кривые для ТГ и ГГ. различной мощности. Расчётные кривые (кривые затухания) представляют собой зависимость. кратности тока к.з. от реактивности сопротивления для разных моментов времени, отсчитывающих от момента возникновения к.з. (см. рис. 19)
При составлении расчётных кривых предполагалось
- генераторы до возникновения к.з. работают при
- продольные и поперечные сверхпереходные сопротивления одинаковы
- к.з трёхфазное, симметричное и питаемое с одной стороны.
РИС 19
Для генераторов с успокоительной обмоткой и для пользоваться пунктирными кривыми, а для t > 0.1 – сплошными. При относительно больших расчётных сопротивлениях > 1 разница в кривых для различных типов генераторов незначительна и оказывается возможным построить общие кривые.
Расчётное реактивное сопротивление цепи к.з. определяется по формуле
- результирующее реактивное сопротивление цепи от источника питания до места к.з. в о.е. , приведённое к базисной мощности. Если , то
По расчётным кривым находят периодическую составляющую тока к.з. в данный момент времени t , выраженную в о.е. к суммарному номинальному току генераторов . Абсолютное значение тока к.з для генераторного напряжения
; - номинальное напряжение системы в точке к.з.
Без использования расчётных кривых можно обойтись лишь в двух случаях :
1. Если велико, то для определения периодической слагающей тока к.з. пользуются формулой
2. При определении действующего значения первого полупериода периодической слагающей тока к.з. ТГ расчёт при любых значениях величины производится по формуле
Когда ГГ в схеме то нельзя.
Если в схеме есть значительное активное сопротивление, то расчёт ведут не по , а по , которое так же приводит к номинальной мощности всех генераторов.
Расчёт токов к.з. с учётом
индивидуальной затухания
Подход «свёртывания» нельзя применять для схем сети, в которых имеются источники энергии -й мощности, т.е. , или когда источники питания находятся в разных условиях – энергетической удалённости от места к.з.
РИС 20
При замыкании в точке К1 все три генератора равноудалены и расчёт можно вести по эквивалентному генератору и общему изменению. При К2 можно также приближённо считать Г1 и Г3 равно удалёнными от Г3 и от точки К3. При замыкании в точке К3, т.е на зажимах генератора Г2, он конечно будет находится в резко отличающихся условиях и расчёт по общему изменению даёт большие погрешности.
В таких случаях расчёт ведут по индивидуальному изменению, т.е. отдельно от генератора или группы генераторов, находящихся примерно в равных условиях, а полученные величины складывают, что даёт значение тока к.з. в данной точке. (см. рис.21)
РИС 21
Очевидно, что
- ток первой группы генераторов
- ток второй группы генераторов
Ток к.з. от источника неограниченной мощности можно определить отдельно и прибавить его к токам и
Однако во многих случаях преобразованная схема сети принимает вид показанный на рис.22 , т.е. имеет общую ветвь с сопротивлением Х3.
РИС 22
Заменим эту схему предыдущей, но эквивалентной
Суммарный ток и его распределение остаются без изменения, т.е.
и
Введём понятие коэффициента распределения схемы и , которые представляют собой токи в ветви схемы, выраженные в относительных единицах к суммарному току
Коэффициенты распределения ветвей обратно пропорциональны значениям их сопротивлений
или
Для схемы (первый рисунок)
По другому:
Подставим в и
РИС 23
Тогда :
Что и требовалось доказать.
Расчёт токов к.з по индивидуальным затуханиям производится в следующей последовательности
Объединение источников питания допустимо при условии
- сопротивления приведённые к базисной мощности
Если в объединяемых ветвях , то объединение допускается во всех случаях
Нельзя объединять ветвь источника питания с неизменной ЭДС и ветвь источника питания с
При упрощении схемы ИП меньшей мощности можно пренебречь, если одновременно
- мощность ИП меньшей мощности
Пример
Для расчётной схемы и схемы замещения определить коэффициент распределения и и расчётные сопротивления в относительных единицах (см. рис. 24)
РИС 24
;
Проверим надо ли делать упрощения:
- упрощения делать надо
Коэффициент распределения
Другой подход: ток через условно равен 1
Так он разобьётся :
Расчётные сопротивления при
Другой подход
Видно, что:
след. Объединять нельзя и надо считать и надо считать отдельно.
- источник не надо считать по кривым
Определение токов к.з. в сельских сетях,
Напряжением выше 1 Кв.
Если сельская сеть ВН питается от своей электрической станции, то для определения тока к.з. необходимо пользоваться расчётными кривыми для ГГ, причём надо учитывать как x . так и r.
Однако почти все сельские сети питаются от мощных энергосистем. В этом случае ,поэтому расчётными кривыми здесь не пользуются, а определяют ток к.з. по закону Ома
или в относительных единицах
Более точно можно определить ток к.з , если известен и в точке присоединения сельской ЛЭП к системе. (Эти расчёты, как правило делаются) Сопротивление системы в этом случае
- именованные единицы
- относительные единицы.
Если ток к.з в точке присоединения неизвестен, то зная тип выключателя , установленного в этом месте можно узнать по каталогу его предельно допустимую откл. способность (мощность) и применять её с некоторым запасом за мощность к.з. (она на неё вибирается)
Типичной является схема, изображённая на рис. 25
РИС 25
Параметры проставить позже в примере
Схема замещения
Требуется определить ток к.з. в разветвлённой сельской линии 10 кВ, питающейся от подстанции 35/10 кВ, ЛЭП 110 и региональной ЭЭС
Проследим некоторые важные особенности определяющие до точки к.з. Предварительно приведём все сопротивления к по формуле:
Из выражения следует, что чем выше U тем меньшую роль играет это сопротивление.
Пример Рисунок №25, параметры на нём ЛЭП 110 кВ присоединена к источнику мощности, т.е. . Расчёт проведём в именованных единицах,.
Примем неизменным U на шинах системы 115 кВ, ВЛ и трансформаторы 115 и 35 кВ- учитываем лишь Х.
Все сопротивления приведём к 10,5 кВ
Суммарное активное и индуктивное сопротивление ВЛ 10 кВ
Общее индуктивное сопротивление цепи к.з.
Полное сопротивление цепи
Ток при трёхфазном к.з. в точке К
Если пренебречь всеми сопротивлениями от места присоединения до шин 35 кВ подстанций 35/10 кВ, т.е принять за точки с именно шины подстанций 35/10 кВ то полное сопротивление цепи к.з. ;
, что даёт погрешность в 2,5%, что вполне допустимо и в практических расчётах можно использовать именно вторую схему.
Вычисление токов к.з. в сетях со стальными проводами
В сельских ВЛ напряжением выше 1 кВ применяют стальные многопроволочные провода типа ПС25. В ранее построенных линиях и ПС35 и больших сечений. Активные и индуктивные сопротивления стальных проводов зависит от силы протекающего по ним тока Это объясняется наличием внутреннего магнитного поля провода, имеющего большую магнитную проницаемость которая зависит от силы тока.
РИС 26
Поэтому определение тока к.з в сетях со стальными проводами затрудняется. Для вычисления тока в схему замещения необходимо ввести некоторое сопротивление ВЛ со стальными проводами, но оно var. Зависящее от тока к.з. по графикам (см. рис. 26). Пренебрежение этой зависимостью может дать погрешность 40-50%.
Если схема простейшая, то точно определить ток к.з. можно методом последовательного приближения (итерации). Зададимся значениями и по кривым (рис.26) определим и . Внешнее
Тогда общее индуктивное сопротивление , а ток к.з
Теперь уже для этого тока определим и и определим Расчёт ведётся до тех пор пока разница в токах между итерациями не станет равной маленькой величине.
Для приближённого расчёта, когда сопротивление стальных проводов составляет небольшую часть общего сопротивления сети, рекомендуется принимать средние значения по данным таблицы №1
Таблица 1. Средние значения активного, и внутреннего сопротивления
1 км стальных проводов
|
Провод |
Ом/км |
Ом/км |
Провод |
Ом/км |
Ом/км |
|
ПСО 4 |
13 |
5,6 |
ПС 35 |
4,5 |
1,2 |
|
ПСО 5 |
11 |
5,6 |
ПС 50 |
3,4 |
0,8 |
|
ПСО 25 |
6,2 |
1,4 |
ПС 70 |
2,1 |
0,5 |
|
ПС 90 |
1,7 |
0,2 |
Учёт влияния синхронных и асинхронных
электродвигателей в величине токов к.з.
СД Начальный сверхпереходной ток периодической слагающей тока к.з. определяется
из выражения:
- номинальный ток СД, А ; - сверхпереходное реактивное сопротивление по продольной оси. (о.е.) - сверхпереходная ЭДС в начальный момент к.з. - индуктивное и активное внешние сопротивления цепи к.з.
ЭДС всех СД принимаются совпадающими по фазе и равными:
Периодическая слагающая тока к.з. в произвольный момент времени определяется по расчётным кривым затухания.
АД Их влияние как правило учитывается только в ударном токе к.з. При этом максимальное значение тока к.з. АД определяется:
- расчётное индуктивное сопротивление АД в о.е.
- средняя величина кратности пускового тока.
При величина
Влияние АД на величину заметно сказывается при к.з. имеющих большую электрическую удалённость от основных источников питания.
Пример 1 Определить ток трёхфазного к.з. в точках К1 и К2. Питание потребителей осуществляется от системы мощности. Параметры приведены на рис.27 а). Расчёт выполнен в о.е.
РИС 27
1 Примем за - там где к.з.
2 Составляем схему замещения и определяем сопротивления элементов в о.е.
3.Суммарное сопротивление до точек К1 и К2
РИС 28
значит надо учитывать
не выполняется, следовательно надо учитывать
РИС 29
находим по специальной кривой (см. рис. 29)
Для точки К2 :
Ударный ток в рассматриваемых точках составит
Пример 2 Определить ток трёхфазного кз. В точке К1, если питание осуществляется от системы мощности и генераторов Г1 и Г2.
РИС 30
Решаем в о.е.
Реактор:
4. Определим - е сопротивление со стороны системы до нейтральной точки.
От генератора Г1 до нейтральной точки
Объединить систему мощности и генератор Г1 нельзя, поэтому определяем токи с помощью коэффициента распределения.
Для этого найдём схемы
Коэффициент распределения
Теперь определяем расчётные сопротивления от ИП до места к.з. (см. рис 31)
РИС 31
Определяем токи в точке К1 от энергосистемы и от генераторов
Суммарный ток к.з. в точке К1
Пример 2 Выполнить этот же расчёт в именованных единицах
1. Определяем сопротивления элементов схемы замещения с одновременным приведением к
Преобразуем -к в Y-у
Определяем - е сопротивление со стороны системы мощности
Определим коэффициенты распределения от “C”, Г1 и Г2
Расчётные сопротивления до точки к.з. К1
;
Токи в точке К1 от всех ИП составляют
Суммарный ток в точке К1
Отличие от о.е. - эта инженерная точность, связанная только с округлением в расчётах.
Пример 3 Определить ток трехфазного к. з. для момента времени t = 0,10 сек. В точке К1 схемы (рис. 32)
РИС 32
1. Составляем схему замещения и определяем сопротивление элементов в именованных единицах с приведением к напряжению
РИС. 33
Инженерная точность
- незатухающий, т. к. система -й мощности
Переведем сопротивление от двигателя в о. е.
Так как СD, то надо увеличить xрасч* на 0,07 и пользоваться кривыми для Г Г
По кривым для t = 0,1 сек. находим
Тогда ток
Суммарный ток 4,4868+0,27=4,757
Этот же пример в о. е.
Примем за
РИС. 34
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
токи к.з.и замыкания на землю
токи к.з.и замыкания на землю
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
6
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
EMBED Equation.DSMT4
токи к.з.и замыкания на землю
7
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
10
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
12
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
13
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
14
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
15
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
16
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
17
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
18
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
19
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
20
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
21
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
22
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
23
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
24
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
25
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
26
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
27
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
28
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
29
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
30
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
31
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
32
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
33
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
34
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
35
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
37
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
38
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
39
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
40
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
41
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
42
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
43
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
44
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
токи к.з.и замыкания на землю
45
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.