ИЭ / 7 сем (станции+реле) / Лекции / Все презентации Богданова
.pdf
Короткие замыкания
Самый тяжелый вид повреждения – трехфазное КЗ. Этот вид повреждения является расчетным. При расчете токов КЗ принимают допущения:
система бесконечной мощности с нулевым внутренним сопротивлением (S= , z=0);
КЗ «металлическое» без переходного сопротивления;
сопротивление сети активно-индуктивное;
сопротивления всех фаз одинаково. Трехфазное КЗ – симметричное.
|
(3) |
= |
Ф |
|
|
IK(3) = |IA| = |IB| = |IC| |
|
|
|
||||
Схема (а) и векторная диаграмма (б) трехфазного КЗ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
= ( |
+ |
|
)2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Короткие замыкания
Схема (а) и векторная диаграмма (б) двухфазного КЗ
Двухфазное КЗ представляют меньшую опасность. При таком КЗ ток в неповрежденной фазе практически отсутствует, а в поврежденных фазах токи равны по величине IB = -IC
2 |
= |
3 Ф = |
3 |
3 |
|
2 |
|
||||
|
|
2 ∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема (а) и векторная диаграмма (б) однофазного КЗ
5
Ток однофазного КЗ в сети с глухозаземленной нейтралью следует находить с учетом сопротивления цепи заземления
Токи в фазах IA = 0, IB = 0 Ток поврежденной фазы
1 |
= |
|
Ф |
|
|
|
|
+ |
2 + |
+ |
2 |
|
|||||
|
|
з |
|
|
з |
Короткие замыкания
Схема (а) и векторная диаграмма (б) однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью
6
Всетях с изолированной или компенсированной нейтралью (6 – 35 кВ) однофазные замыкания не являются короткими и обычно не требуют быстрого отключения. Называют однофазное
замыкание на землю.
Вместе замыкания протекает ёмкостный ток IЗ, обусловленный распределенными емкостями фазных проводников относительно земли
(однофазный ток (нулевой последовательности), распределенный между тремя фазами IЗ=3I0).
IЗ = -(ICA + IBC)
Принимаем, что емкости фаз относительно земли равны и UAC + UBC = -3UC
З = 3 ∙ Ф ∙ ∙ С
1= ∙
ПТЭ 5.11.8
Компенсация емкостного тока замыкания на землю дугогасящими реакторами должна применяться при емкостных токах, превышающих следующие значения:
Номинальное напряжение сети, кВ |
6 |
10 |
15-20 |
35 |
Емкостный ток замыкания на землю, А |
30 |
20 |
15 |
10 |
|
|
|
|
|
ПУЭ 3.2.38
Для защиты генераторов, работающих на сборные шины, от однофазных замыканий на землю в обмотке статора при естественном емкостном токе замыкания на землю 5 А и более должна быть предусмотрена токовая защита, реагирующая на полный ток замыкания на землю действующая на отключение генератора.
При емкостном токе замыкания на землю менее 5 А в качестве защиты генератора от замыканий на землю может использоваться установленное на шинах и действующее на сигнал устройство контроля изоляции.
7
РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Расчёт токов короткого замыкания необходим для:
1.Выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания;
2.Выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики;
3.Определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередач на линии связи;
4.Выбора заземляющих устройств.
ИСХОДНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
1.ГОСТ Р 52735-2007 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.
2.Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования/ под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС. 2002. - 152 с.
3.Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110-750 кВ. -М.:
Энергия, 1979. -152 с.
2
ДОПУЩЕНИЯ, ПРИНИМАЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ:
1.При расчете действующего значения периодической составляющей тока КЗ в установках напряжением свыше 1000 В, как правило, не учитывают активные сопротивления элементов электрической системы, если результирующее эквивалентное активное сопротивление относительно точки КЗ не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивления этой же цепи, что выдерживается в подавляющем большинстве случаев для данных сетей. Активное сопротивление элементов сети необходимо знать при определении постоянной времени апериодической составляющей тока КЗ. Но и в этом случае часто обходятся без точных расчетов.
2.Не учитывают насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными все индуктивные сопротивления сети.
3.Пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов.
4.Не учитывают поперечные емкости воздушных линий напряжением до 35кВ, воздушных линий напряжением 110–220кВ при длине их не более 200км и напряжением 330–500кВ при длине до
150км.
5.Не учитывают токи нагрузки.
6.Считают, что трехфазная система является симметричной.
7.Принимают, что в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех источников системы совпадают по фазе.
8.Учитывают подпитку места КЗ от синхронных и асинхронных электродвигателей мощностью 100кВт и более, если они не отделены от точки КЗ токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами.
9.Пренебрегают высшими гармоническими составляющими токов при расчете несимметричных кз
3
ЭТАПЫ РАСЧЁТА:
1.Определяется расчетная схема электрической сети.
2.Составляется схема замещения для заданной точки короткого замыкания и определяются параметры элементов схемы.
3.Путем преобразований приводят схему замещения к простейшему виду, когда вся схема состоит из одной или нескольких ветвей, каждая из которых включает результирующую эквивалентную ЭДС и результирующее эквивалентное сопротивление. По закону Ома определяют начальные действующие значения периодических составляющих токов КЗ в этих ветвях и находят их сумму.
4.Определяют апериодическую составляющую тока КЗ и ударный ток.
5.При необходимости, находят распределение начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям исходной схемы замещения и, с помощью метода типовых кривых, определяют действующие значения периодической составляющей тока КЗ в интересующие моменты времени.
4
Способы проведения расчётов
в относительных единицах
Приведение значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых трансформаторов (Т) и автотрансформаторов (АТ).
+: упрощение расчетных формул;
–: трудности при составлении схем замещения сложных последовательнопараллельных кольцевых сетей, содержащих параллельные трансформаторные цепи с
различающимися |
коэффициентами |
трансформации |
|
аналитически
вименованных единицах
1.Приведение значений параметров расчетных схем к выбранной (основной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых Т и АТ.
2.Без приведения значений параметров расчетных схем к одной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых Т и АТ.
+: более трудоёмкий расчёт;
–: в первом варианте необходимость приведения значений для других ступеней трансформации.
с помощью ЭВМ
5
РАСЧЁТ В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ
1.Вводятся базисные величины б , б , б . Выбор может быть
произвольным, но при сохранении соотношения: б = |
3 ∙ б ∙ б. |
2.ЭДС (при необходимости) и сопротивления рассматриваемых элементов, заданные в именованных единицах, приводятся к основной ступени и выражаются в относительных единицах:
точное: |
= |
|
( |
|
∙ |
… ); |
|
= ∙ |
б |
( |
∙ |
… )2 |
; |
||
|
|
2 |
|||||||||||||
б |
|
1 |
|
2 |
|
б |
|
1 |
2 |
|
|
||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
приближённое: |
= |
|
; |
|
= ∙ |
б |
. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
б |
|
|
|
б |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
нср |
|
|
|
||
3.При задании параметров элементов в относительных единицах при номинальных условиях, приведённые относительные величины:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
… )2; |
|
точное: |
= |
н |
( |
∙ |
… |
); |
= |
∙ |
|
|
н |
∙ |
б |
( |
∙ |
|||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
б |
н |
|
1 |
|
2 |
|
б |
н |
|
|
|
1 |
2 |
|
||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
н |
|
|
|
|
приближённое: |
|
= |
|
; |
|
|
= |
∙ |
б |
. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
б |
|
н |
|
|
б |
н |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
||
6