Лекции по курсу «ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»
Лекция 2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТОВ ПП
Назначение расчетов коротких замыканий
Расчет электромагнитных переходных процессов в ЭЭС при КЗ предусматривает определение токов и напряжений в той или иной короткозамкнутой цепи при заданных (расчетных) условиях. Он имеет важное значение для проектирования и эксплуатации ЭЭС. В соответствии с целевым назначением расчета находят указанные параметры для интересующего момента времени или вычисляют их изменения в течение переходного процесса в зависимости от поставленной задачи. При этом рассчитывают токи КЗ в отдельных ветвях или точках цепи с целью определения наиболее характерного для того или иного электрооборудования расчетного аварийного режима.
Расчеты токов КЗ необходимы для следующих конечных целей:
сопоставления, оценки и выбора схем электрических соединений ЭЭС;
выбора электрических аппаратов электроустановок по условиям термической и электродинамической стойкости;
проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики ЭЭС;
определения влияния токов КЗ на линии связи;
оценки устойчивости работы ЭЭС;
разработки мероприятий по координации и оптимизации значений токов КЗ;
проектирования заземляющих устройств;
выбора разрядников;
анализа аварий в электроустановках;
проведения различных испытаний в ЭЭС.
Точность расчета КЗ зависит от его целевого назначения. Для выбора и проверки электрических аппаратов точность расчета может быть ниже, чем для решения других задач. Так, при выборе устройств релейной защиты и автоматики точность расчета аварийных режимов должна быть значительно выше. В этом случае необходимо определить наибольшее и наименьшее значения токов и напряжений, возможный фазовый сдвиг между ними в отдельных фазах либо между симметричными составляющими и т.п.
Допущения при расчетах токов короткого замыкания
Применительно к сетям напряжением выше 1кВ основные допущения следующие:
пренебрегают насыщением магнитных систем, всех элементов цепи КЗ (генераторов, трансформаторов и электродвигателей);
все нагрузки представляют постоянными индуктивными сопротивлениями, величина которых зависит от исследуемой стадии переходного процесса;
пренебрегают активными сопротивлениями элементов схемы, если отношение результирующих сопротивлений от источника до точки КЗ Rреэ/Xрез < 1/3 (активные сопротивления учитывают только при определении степени затухания апериодических составляющих токов КЗ);
не учитывают сдвиг по фазе ЭДС источников энергии, входящих в расчетную схему;
пренебрегают емкостными проводимостями на землю ВЛ напряжением до 220 кВ (для КЛ напряжением 10 кВ и выше емкостные проводимости необходимо учитывать);
считают, что все элементы ЭЭС симметричны, а нарушение симметрии происходит только в месте КЗ);
приближенно учитывают затухание апериодической составляющей тока КЗ в схемах с несколькими независимыми контурами;
пренебрегают токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;
пренебрегают различием значений сверхпереходных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин;
учитывают в виде обобщенных нагрузок все электроприемники, за исключением мощных электродвигателей, подключенных непосредственно в месте КЗ или на небольшом электрическом удалении от него.
Расчетные схемы и условия
Расчетная схема соответствует аварийным режимам ЭЭС и на ней в однолинейном изображении показывают источники ЭЭС, точки КЗ и все силовые элементы, по которым возможно протекание тока КЗ или его составляющих, т.е. генераторы, синхронные компенсаторы, малоудаленные от точек КЗ обобщенные нагрузки, силовые трансформаторы и автотрансформаторы, реакторы, ВЛ и КЛ, связывающие источники питания с точками КЗ. В расчетной схеме учитывают электродвигатели как источники подпитки точек КЗ при их небольшой электрической удаленности и суммарной мощности (или каждого в отдельности) 100 кВ-А и более.
Под электрической удаленностью точки КЗ от источника питания или подпитки понимают приведенное к номинальной мощности и номинальному напряжению источника суммарное сопротивление короткозамкнутой цепи в относительных единицах (при его значении, большем трех, КЗ считается удаленным, а при значении, меньшем или равном трем, малоудаленным). Удаленность точки КЗ можно оценить отношением тока источника в начальный момент времени КЗ к его номинальному току. КЗ малоудаленное, если это отношение равно или больше единицы. В противном случае КЗ является удаленным.
В зависимости от постановки задачи на схеме намечают несколько
