Расчетная схема электроустановки при расчете токов к.з. и эквивалентная электрическая схема электроустановки.

В схему замещения прямой последовательности должны быть введены все элементы исходной расчетной схемы, причем при расчете начального значения периодической составляющей тока несимметричного КЗ автономные источники, синхронные и асинхронные электродвигатели, а также комплексная нагрузка должны быть учтены сверхпереходными ЭДС и сверхпереходными сопротивлениями.

Схема замещения обратной последовательности также должна включать все элементы исходной расчетной схемы. Сопротивления обратной последовательности следует принимать по данным каталогов, а асинхронных машин - принимать равными сверхпереходным сопротивлениям.
Воздушные линии электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше длиной до 300 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис. 4) с сосредоточенными параметрами: r_л– активное сопротивление учитывает потери активной мощности на нагрев провода, Х_Л – индуктивное сопротивление определяет магнитное поле, возникающее вокруг и внутри провода, g_Л – активная проводимость учитывает затраты активной мощности на ионизацию воздуха (потери мощности на корону) и токи утечки через изоляторы, которыми для ВЛ можно пренебречь, в_Л– ёмкостная проводимость обусловлена ёмкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля.

Автотрансформаторы, как правило, устанавливаются на мощных узловых подстанциях районных сетей и предназначены для связи сетей двух номинальных напряжений. От шин среднего напряжения таких подстанций, обычно, получают электроэнергию целые районы с большим числом потребителей. Изображение автотрансформатора в принципиальной электрической схеме сети при наличии устройства РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) представлено на рис. 6.

Автотрансформатор (АТ) имеет последовательную обмотку (П), общую (О) и обмотку низшего напряжения.

Обмотки последовательная и общая электрически соединены друг с другом и пронизываются общим магнитным потоком, тогда как обмотка низшего напряжения связана с ними только магнитной связью, что отражено на рис. 6.

А) Б)

Рис. 6. Автотрансформатор. а) изображение автотрансформатора в электрических схемах; б)схема соединения обмоток автотрансформатора

Полная схема замещения автотрансформатора имеет вид трёхлучевой звезды, где r_B, r_C, r_H – активные сопротивления соответствующих обмоток высшего, среднего и низшего напряжений учитывают потери активной мощности на нагрев обмоток; X_ВX_СX_H – соответственно индуктивные сопротивления обмоток учитывают индуктивную мощность на потоки рассеяния. Намагничивающая ветвь подключается со стороны питающей обмотки, при этом g_T – активная проводимость обусловлена потерями активной мощности на нагрев магнитопровода, а в_Т – реактивная проводимость определяет магнитный поток взаимоиндукции обмоток.

Если обмотка НН автотрансформатора не нагружена её в схеме замещения не учитывают. Схема замещения упрощается и принимает вид (рис. 9).

Рис. 9. Упрощенная эквивалентная схема замещения при отсутствии нагрузки на обмотке НН автотрансформатора

Изображение двухобмоточного трансформатора с расщеплённой обмоткой низшего напряжения при наличии РПН в электрической схеме сети представлено на рис. 10, а; его полная схема замещения на рис. 10, б. Две ветви схемы замещения, учитывающие потери мощности в обмотках, имеют одинаковые сопротивления: , шунт проводимостей учитывает потери в магнитопроводе.

В каталожных данных на трансформатор в отличие от автотрансформатора (см. п. 3) указывается одно значение потерь короткого замыкания и одно значение напряжения кз:

– суммарные потери короткого замыкания, кВт;

– напряжение короткого замыкания, %.

46. Расчет периодической и апериодической составляющей, полного тока КЗ в произвольный момент времени. Результат расчетов периодической составляющей тока КЗ в начальный момент переходного процесса используются при выборе аппаратов и проводников, устройств релейной защиты и автоматики. Алгоритм расчета начальных токов КЗ следующий: 1. Составить схему замещения электрической системы в начальный момент ПП. 2. Свернуть схему относительно места КЗ и определить суммарные ЭДС и реактивность . 3. Определить начальный сверхпереходный ток в месте КЗ . 4. Определить токи КЗ в ветвях и остаточные напряжения в узлах схемы. Для проверки электрооборудования по условиям КЗ необходимы расчеты апериодической составляющей тока КЗ. Апериодическая составляющая тока КЗ для произвольного момента при условии ее максимального значения равна . (1.14) где 0, 08 0, 15 с; – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.Для выбора коммутационной аппаратуры необходимо знать значения апериодической и периодической составляющих токов КЗ для времени до 0, 3 с.При определении периодической составляющей тока КЗ руководящие указания рекомендуют метод типовых кривых [1]. Типовые кривые приведены в приложении 4.При расчете схем с несколькими генераторами задача точного расчета переходного процесса при коротком замыкании резко усложняется. В частности потому, что изменения свободных токов (апериодической составляющей) в каждом из генераторов взаимосвязаны. При наличии АРВ также взаимосвязаны и принужденные составляющие.Однако для практических целей чаще всего бывает необходим не точный расчет, а оценка периодической слагающей тока короткого замыкания. И тогда оказывается целесообразным применение приближенных методов расчета переходных процессов при коротком замыкании. При этом вводятся следующие допущения: закон изменения периодической слагающей тока короткого замыкания, установленный для схемы с одним генератором, можно использовать для приближенной оценки периодической слагающей в схеме с любым количеством генераторов; учет апериодической слагающей производится приближенно; нагрузка учитывается упрощенно в виде усредненного во времени комплексного сопротивления; роторы всех машин в системе симметричны, т. е. для любого положения ротора. Это позволяет оперировать ЭДС, напряжением и током без разложения на продольные и поперечные составляющие.Типовые кривые, приведенные в приложении 4, позволяют для интервала от 0 до 0, 5 с найти периодическую составляющую тока КЗ с приближенным учетом влияния нагрузки сети. Кривые справедливы для турбогенераторов мощностью от 12, 5 до 800 МВт, гидрогенераторов мощностью до 500 МВт и всех крупных синхронных компенсаторов.Метод типовых кривых целесообразно применять в тех случаях, когда точка КЗ находится у выводов генераторов (синхронных компенсаторов) или на небольшой электрической удаленности от них, например, за трансформаторами связи электростанции с энергосистемой. Все генераторы (синхронные компенсаторы), значительно удаленные от точки КЗ, и остальную часть энергосистемы следует заменять одним источником и считать напряжение на его шинах неизменным по амплитуде. Расчетные кривые представляют собой семейство основных кривых (приложение 4) (1.15) и семейство дополнительных кривых , где , – начальное значение периодической составляющей тока КЗ генератора и ее значение в произвольный момент времени; – номинальный приведенный ток генератора; , – начальное значение периодической составляющей тока КЗ и ее значение в произвольный момент времени. Для нахождения тока КЗ от генератора или в схеме ЭС с несколькими генераторами, находящимися в одинаковых условиях относительно точки КЗ и, следовательно, могущими быть представленными одним источником, необходимо: 1. составить схему замещения для определения начального значения периодической составляющей тока КЗ от генератора (или группы генераторов), не учитывая нагрузочные ветви и найти относительный ток , если величина – периодическая составляющая тока уменьшается во времени в соответствии с номером основной кривой, который равен найденному значению : в противном случае в любой момент времени; по кривой , соответствующей найденному значению для заданного момента времени t найти отношение ; 2. определить периодическую составляющую тока КЗ в момент времени t: (1.16) Номинальный ток генератора рассчитывается по формуле: , где – номинальная мощность генератора (или суммарная мощность группы машин), МВт; – номинальный коэффициент мощности; – среднее номинальное напряжение той ступени напряжения, где произошло КЗ, кВ. Если в схеме имеется несколько генераторов (источников) разной электрической удаленности и система бесконечной мощности, то целесообразно выделить две группы источников: 3. в одну включить все генераторы, электрически близко расположенные от точки КЗ, связанные с точкой КЗ непосредственно или через ступень трансформации: 4. в другую – все прочие источники, приняв их за систему бесконечной мощности. При этом может быть получено два вида схемы замещения ЭС (рис. 1.4). Для радиальной схемы замещения ЭС порядок использования расчетных кривых такой же, как и в случае одного генератора, работающего на точку КЗ Ток, протекающий в точку КЗ от системы бесконечной мощности, определяется составляющая тока КЗ от генератора . Периодическая составляющая полного тока КЗ в точке КЗ находится как сумма двух слагающих: . (1.17) Аналогично рассчитывается и схема, содержащая несколько радиальных генераторных ветвей, которые по тем или иным причинам нельзя заменить одним эквивалентным источником. Для каждого генератора по основным кривым определяется значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени. Периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ определяется как (1.18) где – число генераторных радиальных ветвей. При схеме замещения ЭС (рис.1.4, б) – трехлучевой звезды – для нахождения периодической составляющей тока КЗ необходимо: 5. составить схему замещения, в которой все источники учитываются сверхпереходными ЭДС и сопротивлениями, нагрузочные ветви опускаются; 6. свернуть схему относительно точки КЗ и обычным образом определить начальное значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (группы генераторов) , системы и тока в точке КЗ ; 7. рассчитать отношения , ; 8. если – периодическая составляющая тока КЗ уменьшается; при периодическая составляющая тока КЗ остается неизменной ; 9. для заданного момента времени по основным кривым при известном соотношении находится значение ; 10. по дополнительным кривым по найденным и определяется значение ; 11. ток в точке КЗ в момент времени t определяется по формуле: Таким образом, при трехлучевой схеме замещения используются как основные, так и дополнительные кривые. Следует отметить, что при большой удаленности всех источников от точки КЗ источники заменяются одним эквивалентным с незатухающим током:

.