Расчет начального сверхпереходного тока трехфазного короткого замыкания аналитическим методом

Теоретический материал по этой теме изложен в [1, 2, 4]. Аналитический метод, как и метод расчетных кривых, позволяет рассчитывать периодическую составляющую тока переходного процесса в системах электроснабжения для любого момента времени. Наиболее просто аналитическим методом находятся токи для t = 0 и t =оо. Ограничимся лишь случаем расчета тока КЗ для t = 0.

При расчете начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ в исходную расчетную схему индивидуально должны быть введены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если между электродвигателями и точкой КЗ отсутствуют токоограничивающие реакторы или силовые трансформаторы. В автономных электрических системах следует учитывать и электродвигатели меньшей мощности, если сумма их номинальных токов составляет не менее 1 % от тока в месте КЗ, определенного без учета этих электродвигателей.

Для расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ аналитическим методом по принятой исходной расчетной схеме предварительно следует составить эквивалентную схему замещения, в которой синхронные и асинхронные машины должны быть представлены предварительно приведенными к базисной ступени напряжения или выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Исходные значения сверхпереходных ЭДС следует принимать численно равными их значениям в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей сверхпереходную ЭДС в предшествующем режиме следует определять по формуле

,                      (9.6)

где U ₍₀₎ , I ₍₀₎ , · sinφ ₍₀₎ – соответственно напряжение на зажимах машины, ток и угол сдвига между векторами напряжения и тока КЗ.

Для синхронных компенсаторов по формуле

Е" = U ₍₀₎ ± I ₍₀₎ ·Х" _d .                                                                              (9.7)

В формулах знак «+» относится к синхронным машинам, которые к моменту КЗ работали в режиме перевозбуждения, а знак «-» - к работавшим с недовозбуждением.

Сверхпереходную ЭДС асинхронных электродвигателей в момент, предшествующий КЗ, следует определять по формуле

,            (9.8)

где Х"_АД – сверхпереходное индуктивное сопротивление электродвигателя.

Для обобщенной нагрузки сверхпереходную ЭДС, отнесенную к среднему номинальному напряжению той ступени, на которой эта нагрузка подключена, принимают равной Е_*н(ном) = 0,85, а сверхпереходное сопротивление, отнесенное к тому же напряжению и суммарной полной мощности (МВ·А) нагрузки, равным х_*н(ном) = 0,35.

Далее все элементы расчетной схемы приводят к предварительно выбранным базисным условиям (при расчете в относительных единицах) или к одной ступени напряжения (при расчете в именованных единицах). Полученную схему замещения путем соответствующих преобразований приводят к простейшему виду и определяют результирующую ЭДС Е.

Если эквивалентная ЭДС E "_экв и результирующее сопротивление выражены в именованных единицах, то начальное значение периодической составляющей тока КЗ

,                                                                          (9.9)

а если в относительных единицах, то

,                                                                                  (9.10)

где I_б  - базисный ток, соответствующий напряжению той ступени трансформации, на которой произошло КЗ.

 

Таблица 9.3 - Средние относительные значения Х"_*d и E"_* при номинальных условиях эксплуатации СЭС

Наименование элемента СЭС	Х"*d	Е"*
Турбогенератор мощностью до 100 МВт	0,125	1,08
Турбогенератор мощностью 100—500 МВт	0,2	1,13
Гидрогенератор с успокоительными обмотками	0,2	1,13
Гидрогенератор без успокоительных обмоток	0,27	1,18
Синхронный компенсатор	0,2	1,2
Синхронный двигатель	0,2	1,1
Асинхронный двигатель	0,2	0,9
Обобщенная нагрузка	0,35	0,85

 

Для приближенных расчетов можно воспользоваться средними относительными значениями Х"_*d  и Е"_*, указанными в таблице 2.4.

В электроустановках напряжением до 1 кВ учет активного сопротивления ветви КЗ при расчете I_П0 является обязательным.

Способ расчета ударного тока КЗ зависит от требуемой точности расчета и конфигурации исходной схемы.

При расчете ударного тока КЗ с целью проверки проводников и электрических аппаратов по условиям КЗ допустимо считать, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент наступления ударного тока равна амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ.

В практических расчетах ударный ток находят при наибольшей апериодической составляющей. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей при холостом ходе в предшествующем режиме и когда вектор напряжения проходит через нуль.

Ударный ток - это максимальное мгновенное значение полного тока КЗ, рассчитываемое по формуле:

,                                                                        (9.11)

где I _{П0 i} – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от i – й части схемы;

К_{УД i} – ударный коэффициент тока КЗ от от i – й части схемы, равный

                                                                                  (9.12)

Т_а - постоянная времени затухания апериодического тока.

В сложной схеме сумму апериодических слагаемых заменяют одной, затухающей с эквивалентной постоянной времени

,                                                                                     (9.13)

причем Х_рез - результирующее индуктивное сопротивление схемы, найденное при отсутствии всех активных сопротивлений ( R_{p ез} = 0), и R _рез - результирующее активное сопротивление схемы при отсутствии всех индуктивных сопротивлений (Х_рез = 0), найденных относительно точки КЗ.

В приближенных расчетах эквивалентную постоянную времени не определяют, а принимают усредненные значения ударного коэффициента для ветви с гидрогенераторами - К_удГ= 1,9; для ветви с турбогенераторами - К_уд._Т= 1,8: для ветви с системой – К_уд.С-1,4.

Ударный ток КЗ для сложной схемы определяют по формуле

i _УД  = (I_П0.Г ·K_УД.Г +I_П0.Т ·K_УД.Т +I_ПС  ·K_УД.С ).                                 (9.14)

При отдельном учете асинхронных двигателей и обобщенной нагрузки ударный ток в месте КЗ составляет:

i _УД  = (I_П.РЕЗ ·K_УД. +I_П.дв ·K_УД.дв +I_Пнаг ),                                         (9.15)

где I_П0.рез ,·K_УД. - начальный сверхпереходный ток и ударный коэффициент от генераторов, синхронных двигателей и компенсаторов;

I_П.дв ,K_УД.дв - начальный сверхпереходный ток и ударный коэффициент асинхронных двигателей;

I_Пнаг - сверхпереходный ток обобщенной нагрузки.

Разделение слагаемых в общем ударном токе обусловлено тем, что генераторы, асинхронные двигатели и обобщенная нагрузка имеют различные ударные коэффициенты. Следует иметь в виду, что затухание периодической и апериодической составляющих тока, посылаемых асинхронным двигателем, происходит фактически с одинаковой постоянной времени. Поэтому в ударном коэффициенте для асинхронных двигателей учитывают одновременное затухание обеих составляющих тока и принимают его в пределах от 1,8 при мощности двигателя 5 МВт до 1,6 при 0,2 МВт. Для мелких двигателей, а также для обобщенной нагрузки практически К_уд=1.

Удаленная от места КЗ нагрузка не оказывает существенного влияния на сверхпереходный ток, что позволяет ограничиться учетом только той нагрузки, которая расположена в непосредственной близости к точке КЗ. Это допущение упрощает расчет и дает удовлетворительные для практики результаты.

 

---

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 447; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!