Расчёт токов короткого замыкания и рабочих токов в объёме, необходимом для релейной защиты

1. Схема замещения и основные допущения при расчётах токов короткого замыкания

Схемой замещения называют электрическую схему, составленную по данным расчётной схемы, в которой все электрические и магнитные (трансформаторные) связи представлены электрическими сопротивлениями. При расчётах токов короткого замыкания (КЗ) генерирующие источники (энергосистема, генераторы, электродвигатели) вводятся в схему соответствующими ЭДС, а пассивные элементы, по которым проходит ток короткого замыкания, индуктивными с указаниями их параметров, влияющих на величину тока короткого замыкания. Параметры элементов схем замещения можно определять в именованных или в относительных единицах при базисных условиях. При расчётах в именованных единицах все сопротивления схемы должны быть выражены в Омах и приведены к одному базовому напряжению (к среднему напряжению одной электрической ступени). Такое приведение необходимо, если между источником и точкой КЗ имеется одна или несколько ступеней трансформации. Приведение сопротивления выраженного в Омах к выбранному базовому напряжению производится по следующей формуле:

, (3.1)

где − индуктивное сопротивление данного элемента, Ом, заданного при напряжении ступени, на которой включён данный элемент;

−индуктивное сопротивление данного элемента, Ом, приведённое к принятому базовому напряжению .

В целях упрощения расчёта вместо действительных напряжений на отдельных ступенях трансформации допускается принимать следующие напряжения:

кВ; кВ;кВ.

При расчётах тока короткого замыкания в сетях 0,4 – 220 кВ используют приближённый метод. Поэтому при выполнении расчётов не учитывают:

1. Сдвиг по фазе ЭДС и измерение частоты вращения роторов синхронных машин;

2. Ток намагничивания трансформаторов;

3. Насыщение магнитных систем генераторов, трансформаторов и электродвигателей;

4. Емкостную проводимость воздушных и кабельных линий;

5. Возможную несимметрию трёхфазной системы;

6. Генерирующие мощности энергосистемы рассматриваются как единый источник бесконечной мощности, то есть при коротких замыканиях на шинах подстанции сохраняется симметричная неизменная по величине трёхфазная система напряжений с сопротивлением ;

7. Влияние недвигательной нагрузки на токи коротких замыканий;

8. Подпитку места короткого замыкания со стороны электродвигателей напряжением до 1 кВ при расчёте токов короткого замыкания в сети напряжением выше 1 кВ;

9. Отсутствие учёта активных сопротивлений, если они не превышают 30% от индуктивных (в электроустановках напряжением выше 1 кВ условие как правило выполняется);

10. Различие значений сверхпереходных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин.

Для большей наглядности и простоты расчётов токов короткого замыкания произведём их в именованных единицах. Для этого за основную ступень напряжения принимаем среднее номинальное напряжение ступеникВ.

В данном проекте релейная защита трансформаторов ТДТНЖ – 40000/110/27,5/6,6 –У-1, а также отходящих линий 6 кВ не рассматривается. В связи с этим, указанные трансформаторы и линии не вошли в схему замещения для расчётов токов короткого замыкания, которая представлена на рис.3.1.

Рис. 3.1 Схема замещения для расчётов токов КЗ