книги / Основы расчета и проектирования электроснабжения предприятий

О * 10 15 20 25 SOSS «0 HS 5055 ВО 65 ТО 75 8085309S100

гооп>

Рис. 2.6. Зависимость коэффициента максимума от приведенного числа приемников приразличных коэффициентах использования

Lh

Ы

Групп*	Номера	Кол-во
приемников	приемни­	двигате­
	ков в	лей
	группах	я ,шт.

Итого по группе

Итого по группе

Итого по груше

Ном. мощность,		Кш cos<i>	Средние	я.	Расчетные
приведенная к		tg<l>	нагрузки		нагрузки
ПВ=1,кВт
одного	общая эл.		РСМ) Ош*		Рр* Qp*
двигателя	приемника		кВт кВАР		кВт кВАр кВА

P, жои

Всего по узлу

3.МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3 .1 . О б щ и е с в е д е н и я

Расчеты токов короткого замыкания (т.к.з.) требуется выполнять как при разработке проектов электроснабжения, так и в условиях эксплуатации СЭС.

На стадии проектирования СЭС сведения об ожидае­ мых величинах т.к.з. необходимы, прежде всего, для пра­ вильного обоснованного выбора и проверки оборудования подстанций, распределительных устройств и других эле­ ментов схем электроснабжения. От величины т.к.з. во мно­ гих случаях зависят тип, характеристики, параметры и технико-экономические показатели проектируемого к ис­ пользованию электрооборудования и различных устройств.

В условиях эксплуатации СЭС расчеты т.к.з. необхо­ димо выполнять по разным причинам и для решения раз­ личных задач:

-с целью уточнения величины т.к.з. с учетом факти­ ческого состояния и реальных параметров элементов схемы электроснабжения;

-при изменениях в схемах и вариантах питания энер­ гетического объекта;

-при частичной замене электрооборудования, если на­ меченные к установке устройства и аппараты по своим характеристикам и параметрам отличаются от демон­ тируемых;

-для проверки устройств и аппаратов на электродина­ мическую устойчивость и термическую стойкость;

-для расчета и выбора уставок релейной защиты.

Возможны также и другие случаи, когда исходные проектные данные по объекту устарели или изменились условия эксплуатации, вследствие чего обязательно тре­ буется выполнить расчеты т.к.з. по уточненным данным.

Характер изменения т.к.з. в режиме короткого замы­ кания, величина т.к.з. зависят от многих факторов: мощно­ сти источника питания, удаленности точки короткого замы­ кания, момента возникновения короткого замыкания и вре­ мени затухания апериодической составляющей т.к.з., нали­ чия автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) на ге­ нераторах, вида короткого замыкания и других обстоя­ тельств и условий.

Наиболее опасным по последствиям электродинами­ ческого и термического воздействия т.к.з. на электроуста­ новки является случай трехфазного короткого замыкания. Поэтому чаще всего требуется выполнять расчеты для это­ го вида короткого замыкания.

В зависимости от величины мощности источника пи­ тания подразделяют варианты расчета:

-расчет т.к.з. с питанием от источника неограничен­ ной (бесконечно большой) мощности;

-расчет т.к.3. с питанием от источника ограниченной мощности.

Для выполнения расчета т.к.з. требуется предвари­ тельно составить исходную расчетную схему. Она долж­ на соответствовать заданному режиму работы электри­ ческой сети (нормальному режиму эксплуатации или специальному, например, послеаварийному). На расчет­

ной схеме необходимо обозначить все заданные расчетные точки короткого замыкания — К\, Къ Къ Кп.

По расчетной схеме вычерчивается схема замеще­ ния, соответствующая расчетной. На ней обозначаются те же точки короткого замыкания. Далее схема замещения упрощается (свертывается) и определяются значения ре­ зультирующих сопротивлений для каждой расчетной точ­ ки короткого замыкания.

Применительно к сложным электрическим сетям, имеющим несколько ступеней трансформации напряжения, перед свертыванием схемы замещения необходимо исход­ ные величины сопротивлений элементов схемы привести (пересчитать) к базовым (базисным) условиям.

Различают два случая выполнения расчетов:

-если расчет т.к.з. выполняется в относительных единицах, то расчетные величины схемы замещения приводятся к базисной мощности — SQ;

-если расчет т.к.з. выполняется с использованием именованных (абсолютных) единиц, то расчетные ве­ личины приводятся к базисному напряжению — Щ.

Базисная мощность. Выбор величины базисной мощ­ ности производится исходя из соображений наибольшего уп­ рощения вычислительной работы. Целесообразно принимать значения 10, 100, 1000 ит.п. (MBA). Часто за величину SQ принимают мощность источника питания (одного гене­ ратора, мощность электростанции, питающего силового трансформатора).

Базисное напряжение. Величина базисного напря­ жения принимается равной средненоминальному напряже­ нию той ступени трансформации, которая принята за ба­ зисную, согласно формуле

*Уб=£/ср.НОМ= 1 ,0 5 t /ном >

(3*1)

где t/ном — номинальное напряжение базисной ступени, кВ.

Обычно за базисную ступень принимают ту часть схемы электроснабжения, где намечено наибольшее число расчетных точек короткого замыкания.

Шкала номинальных и базисных напряжений:

^ном, кВ	0,22	0,38	0,66	6,0	10,0	35,0	110,0	220,0
t/б,кВ	0,23	0,4	0,69	6,3	10,5	37,5	115,0	230,0

Для базисных величин мощности, напряжения и тока справедлива известная для трехфазных систем формула

St ш J W ,.!,.

(3.2)

3.2. Ра с ч ет то ко в ко р о тко го з а м ы к а н и я

В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ

Этот метод широко используется для определения т.к.з. в электрических сетях высокого напряжения (ЦийР'ЮОО В). Если предприятие получает питание от энер­ госистемы, мощность источников питания которой намного больше потребляемой предприятием мощности, то энерго­ систему в расчетах т.к.з. учитывают как источник неограни­ ченной (бесконечно большой) мощности, т. е. Sc=оо,

Применительно к высоковольтным сетям рекоменду­ ется принять следующие размерности величин:

Мощности— (MBA); напряжения — (кВ); тока— (кА). Сопротивления элементов схемы замещения могут

быть заданы: в абсолютных единицах — г, х, z (Ом); в от­ носительных единицах — г*, х* z* (о. е.), в частности, в процентах — (%).

Расчет т.к.з. целесообразно выполнять в следующей последовательности:

1)Составляется исходная расчетная схема электри­ ческой сети. Она должна соответствовать заданному ре­ жиму работы, определенному варианту питания, для кото­ рого проводится расчет т. к. з. На расчетной схеме приво­ дятся все необходимые обозначения, указываются все рас­ четные точки короткого замыканияК\, Къ Кз,..., К„.

2)Вычерчивается схема замещения электрической сети, соответствующая расчетной схеме. На ней обознача­ ются те же расчетные точки короткого замыкания.

3)Выбирается величина базисной мощности — Se (MBA). В расчете величина Se остается неизменной для всех участков схемы.

Для каждой г-й ступени трансформации напряжения величина базисного напряжения U& (кВ) принимается в со­ ответствии с формулой 3.1. Величина базисного тока для ка­ ждой ступени трансформации (кА)

(3.3)

4) Сопротивления всех элементов схемы замеще ния пересчитываются, т.е. приводятся к базисным усло­ виям (к базисной мощности — Se).

Возможны два случая:

а) если исходные величины сопротивлений выраже­ ны в абсолютных единицах — r,x,z (Ом), то приведенные к Se относительные значения этих сопротивлении опреде­ ляют по формулам (о. е.):

s 6	•	.	s6	♦	Se
VI		X6=xü ï ’		Z5= Z 1
и Г					u \

где С/б=С/Ср.ном — средненоминальное напряжение того

	участка схемы, где находится дан­
	ный элемент;
б)	если исходные величины сопротивлений выраж

ны в относительных единицах — г* х* z* (о.е.), то приве­ денные к 5б эти сопротивления определяют по формулам:

(3.5)

НОМ

где Яном — номинальная мощность элемента схемы. Формулы для пересчета сопротивлений типовых эле­

ментов схем электроснабжения приведены в табл. 3.1.

5) Проводится упрощение (свертывание) схемы за­ мещения и определяются результирующие сопротивле­ ния г^зб, jc^g, z ^ 6 до каждой расчетной точки коротко­

го замыкания — К\, Кг, Кз,..., Кп, начиная от источника питания. Упрощение схемы проводится по методике преобразования электрических цепей, например, с ис­ пользованием приемов и формул (табл. 3.2).

6) Вычисляется действующее значение установив­ шегося тока трехфазного короткого замыкания, кА,

(3.6)

Если расчет выполняется без учета активного сопро­ тивления, то:

(3.7)

В формулы (3.6, 3.7) подставляются значения 14 h соответствующие той ступени трансформации, где нахо­ дятся расчетные точки короткого замыкания.

тивления схемы замещения до заданной расчетной точки короткого замыкания.

Вычисления по формуле (3.6) или (3.7) проводятся для каждой заданной точки короткого замыкания К\, Къ Къ, ... >K-Yi'

Так как расчет ведется для варианта питания сети от источника неограниченной мощности (SC=QО), то справед­

ливо будет следующее равенство
/ (3) = /" = /	к/=0,1	= /	- т -	т=1	(3.8)
х кз		'£к/=0,2	^к/=0,3	, , л л ^со "
Вычисляются значения ударных токов. Мгновенное
значение определят по формуле, кА,
iy =-JÎ- КуГ = 4 Ï ■К / » .					(3.9)

Действующее значение т.к.з. с учетом апериодиче­ ской составляющей за первый полупериод режима корот­

кого замыкания вычисляют по формуле
Iy = C j \ + 2(Ky - l f .	(3.10)

0\

о

Элемент	Исходная
схемы	величина
Синхронные гене­	(о.е.)
раторы, двигатели X j

Трансформаторы

(двухобмоточные) Z L - ü f i ï . ( a e . ) г? 10о

			А Р
			*^тр.ном
Реакторы
(одинарные)	* ;	-	(о.е.)
	р		100
	х ,	=	(О м )

Таблица 3.1

Формула приведения

для расчета т.к.з

вотносительных единицах, о.е.

** £ б

*^ном

. . UJ%) S6

w6 100

•Д Р ч н о м А

'тр.б	п 2
	^тр.ном

*Х р ( % ) ^б'^рдом

р'6 ~ 100 / p.B0M- t / 6

. Ss

Х Р.6 = Х Р 7 ^

U 6

для расчета т.кд в абсолютных единицах, Ом

	..	I/,2
		^НОМ
,	_	и жМ	Ul
	* *	ю о	V o n

-_ А Р и я м - и \

Гтр.б	о2
	^тр.ном
	х /% )
р'6	ю о S - I ^ - U L
X	= *
лр.б	Лр тг2
	^ном