Определение параметров схемы

6.1. Расчеты режимов электроэнергетических систем, токов короткого замыкания (ТКЗ) в частности, можно проводить в относительных или именованных единицах. В первом случае сопротивления выражены в омах, токи, напряжения, мощности - в килоамперах (кА), киловольтах (кВ), мегавольтамперах (МВА) соответственно. Во втором случае перечисленные величины безразмерны, их получают делением на базисные. Из четырех величин: при выборе базисных величин две можно назначить произвольно (предположим ), а две другие вычислить по известным соотношениям:

Величины в относительных базисных единицах:

Переход на относительные единицы имеет ряд преимуществ. Есть возможность сопоставлять порядок величин и контролировать правильность вычислений; фазные и междуфазные величины в относительных единицах численно совпадают, нет необходимости учитывать в расчете коэффициенты .

Иногда величины представляют в относительных номинальных единицах. Здесь за базисные выбирают номинальные величины: номинальная мощность, ток, напряжение. В этой системе единиц часто приводят паспортные данные, например, генераторов.

Схема замещения для расчета ТКЗ существенно проще схемы замещения для расчета нормального режима. При расчете ТКЗ в сетях 110 - 220 кВ в схеме замещения учитывают только индуктивные сопротивления. Пренебрегают также: емкостными проводимостями ЛЭП, потерями холостого хода трансформаторов.

Генераторы замещают сверхпереходной ЭДС и сверхпереходным сопротивлением. ЭДС определяют по формуле:

где: - сопротивление в относительных номинальных единицах, приводится в справочниках;

- угол между током и напряжением в номинальном режиме.

Полученная по этой формуле ЭДС выражена в относительных номинальных единицах, приближенно совпадает с ЭДС в относительных базисных единицах. Нагрузки замещают ЭДС и сопротивлением . Эти значения приведены в относительных номинальных единицах. В схеме замещения следует учитывать только мощные нагрузки, расположенные близко к точке КЗ. Если нагрузка удалена от точки КЗ на две и более трансформации, то такую нагрузку можно не учитывать.

В схеме замещения для расчетов ТКЗ нет идеальных коэффициентов трансформации, их учитывают на этапе определения параметров, выполняя так называемое приведение величин к основной ступени напряжения. В качестве основной часто выбирают ступень, где необходимо определять токи, напряжения; например, ступень, где расположена точка КЗ.

В приближенных расчетах коэффициенты трансформации учитывают по так называемым средненоминальным напряжениям, , которые задаются специальной шкалой: 6, 3; 10, 5; 13, 8; 15, 75; 18; 20; 37; 115; 230; 515 кВ. В этом случае расчетные формулы существенно упрощаются.

Формулы для определения сопротивлений в относительных базисных единицах в приближенном расчете для различных вариантов их исходного задания:

6 .2. ПРИМЕР. Для трехфазного короткого замыкания на шинах высокого напряжения автотрансформатора Т2 составить схему замещения и определить ее параметры.

На шины низкого напряжения трансформаторов Т1 поступает мощность от двух генераторов, они войдут в схему сверхпереходными ЭДС и сопротивлениями. В схему замещения войдут индуктивные сопротивления схем замещения трансформаторов Т1, линии L, а также обмоток высокого и низкого напряжений автотрансформаторов Т1 и нагрузка 4 своими индуктивным сопротивлением и ЭДС. В данной задаче принимаем, что нагрузка 5 отстоит от точки КЗ за дополнительным трансформатором (допустим, что эта часть схемы скрыта) и не учитывается в расчете тока КЗ.

Параметры схемы замещения.

Параметры определим приближенно, без учета реальных коэффициентов трансформации, в относительных базисных единицах при базисной мощности =1000 МВА (выбирается произвольно).

Сопротивление схемы замещения генератора.

Пусть для всех вариантов используется один тип синхронного генератора.

В паспорте приведено сопротивление в относительных базисных единицах. Его пересчет в относительные базисные величины:

ЭДС генератора.

Сопротивление схемы замещения трансформатора.

Индуктивное сопротивление можно определить по напряжению короткого замыкания: В данном случае индуктивное сопротивление в омах, приведенное к ступени высокого напряжения, уже известно (см. [1], п.3.2). Тогда:

Сопротивление схемы замещения ЛЭП.

Индуктивное сопротивление в омах уже определено (см. [1], п.4.2.1).

Сопротивления схемы замещения автотрансформаторов.

Индуктивные сопротивления в омах, приведенные к ступени высокого напряжения, уже определены (см. [1], п.3.2).

Сопротивление нагрузки.

ЭДС нагрузки.

В приближенном расчете ЭДС в относительных базисных единицах совпадает с ЭДС в относительных номинальных: