Расчетные величины токов КЗ и их определение

При выполнении практических расчетов токов КЗ в СЭС принимают ряд допущений [8, 25].:

- принимается, что рассматриваемая трехфазная сеть является симметричной;

- не учитываются токи нагрузки, в том числе влияние мелких синхронных и асинхронных двигателей;

- не учитываются емкостные токи (емкостная проводимость) в воздушных и кабельных сетях;

- не учитываются токи намагничивания в трансформаторах;

- индуктивные сопротивления короткозамкнутой цепи принимаются постоянными (не учитывается насыщение магнитных систем трансформаторов).

В целом расчет токов короткого замыкания необходим для выбора и проверки оборудования по условиям короткого замыкания; для выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики (РЗА); для определения влияния токов нулевой последовательности на линии связи; для выбора заземляющих устройств.

Для выбора и проверки оборудования допускается использовать упрощенные методы расчета, если их погрешность не превышает 5 – 10 %[25]. В этом случае определяются:

- начальное значение периодической составляющей тока кз и ее значения в произвольный момент времени вплоть до размыкания поврежденной цепи;

- начальное значение апериодической составляющей тока кз и значение этой составляющей в произвольный момент времени вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи;

- ударный ток КЗ.

Для выбора параметров настройки РЗА определяют максимальные и минимальные значения периодической и апериодической составляющих тока КЗ в начальный и произвольный моменты времени как в месте КЗ, так и в отдельных ветвях расчетной схемы.

Остановимся на определении некоторых величин, используемых при расчетах токов КЗ и выборе высоковольтных и низковольтных коммутационных аппаратов [24, 27]:

Ток в месте короткого замыкания -суммарный ток всех ветвей электроустановки, сходящихся в точке короткого замыкания.

Действующее значение тока короткого замыкания в электроустановке - среднее квадратическое значение тока короткого замыкания в электроустановке за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени.

Периодическая составляющая тока короткогозамыкания - составляющая тока короткого замыкания в электроустановке, изменяющаяся по периодическому закону с рабочей частотой.

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания в электроустановке -свободная составляющая тока короткого замыкания в электроустановке, изменяющаяся во времени без перемены знака. Значение апериодической составляющей в любой момент времени t

Iat = Расчетные величины токов КЗ и их определение - №1 - открытая онлайн библиотека , (2.1)

Где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Та = ХK/ωRK (2.2)

и ω = 2πf - угловая частота, (2.3)

f – частота в сети, Гц.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ – среднее квадратическое значение тока КЗ за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый период времени,

Расчетные величины токов КЗ и их определение - №2 - открытая онлайн библиотека (2.4)

где I – действующее значение тока КЗ, Iпm – амплитуда периодической составляющей тока КЗ за рассматриваемый период.

Начальное действующее значение периодической составляющей (упрощенно - начальное значение периодической составляющей) тока КЗ Iп0 - условная величина, равная двойной амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания рабочей частоты в электроустановке в начальный момент времени, уменьшенной в Расчетные величины токов КЗ и их определение - №3 - открытая онлайн библиотека раз.

Расчетные величины токов КЗ и их определение - №4 - открытая онлайн библиотека [1] (2.5)

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания может быть также определено по формуле

Расчетные величины токов КЗ и их определение - №5 - открытая онлайн библиотека , кА (2.6)

где Расчетные величины токов КЗ и их определение - №6 - открытая онлайн библиотека - амплитудное значение напряжения сети, кВ, определяемое по номинальному напряжению UHC сети, кВ, в которой произошло КЗ:

ZKрез - результирующее (эквивалентное) сопротивление сети относительно точки КЗ, приведенное к напряжению сети, в которой произошло КЗ, Ом;

ZKрез = Расчетные величины токов КЗ и их определение - №7 - открытая онлайн библиотека (2.7)

α – начальная фаза короткого замыкания;

φК – фаза тока в момент к.з. Для высоковольтных сетей напряжением выше 10 кВ φК ≈ 90о. Для низковольтных сетей φК определяется соотношением активной и реактивной составляющей результирующего сопротивления сети в точке КЗ. Если принять указанное значение φК, то будем иметь максимальную величину апериодической составляющей при нулевой фазе включения на к.з.

Установившийся токКЗ IK – значение тока КЗ после переходного процесса, характеризуемого затуханием всех свободных составляющих этого тока и прекращением изменения тока от воздействия устройств автоматического регулирования возбуждения источников питания сети. Действующее значение установившегося тока принято также обозначать I. Эта величина рассчитывается для проверки на термическую стойкость шин, электрических аппаратов, кабелей и др.

Начальное значение апериодической составляющей тока КЗ – значение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени.

Ударный ток короткого замыкания iy – наибольшее возможно мгновенное значение тока КЗ.

Отключаемый ток КЗ – ток КЗ в цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов ее коммутационного электрического аппарата.

Определение указанных параметров необходимо для правильного выбора и проверки токоведущих частей и коммутационных аппаратов СЭС на устойчивость к термическому и динамическому воздействиям токов КЗ, сохранение работоспособности системы после ликвидации КЗ, а также для выбора уставок срабатывания устройств релейной защиты и автоматики СЭС.