Электромагнитные переходные процессы в распределительных сетях
-
Распределительными сетями называют воздушные и кабельные сети напряжением 6-35 кВ, по которым электроэнергия передается потребителям от питающих центров, понижающие трансформаторы, а также воздушные и кабельные линии низкого напряжения.
-
Распределительные сети напряжением 6-35 кВ эксплуатируются с незаземленными (изолированными или компенсированными) нейтралями. В таких сетях могут возникать трехфазные и двухфазные КЗ. Возникновение трехфазных и двухфазных КЗ вызывает увеличение тока в поврежденных фазах. Замыкание одной фазы на землю (простое замыкание на землю) в таких сетях незначительно увеличивает ток в поврежденной фазе и не искажает треугольник линейных напряжений.
-
Основной особенностью распределительных сетей является их значительная электрическая удаленность от генераторов электроэнергетической системы (ЭЭС).
-
Путем преобразования схемы генераторы и сети ЭЭС приводят к простейшей схеме замещения.
-
В этой схеме все генераторы заменяются одним эквивалентным генератором с ЭДС , а сопротивления всех питающих линий, трансформаторов и генераторов до шин питающей подстанции заменяются сопротивлением системы Zc .
-
Сопротивления линий, трансформаторов и реакторов распределительной сети от шин подстанции до места КЗ суммируются и заменяются одним сопротивлением Zpc.
Таким образом, вся расчетная схема приводится к схеме изображенной на рис., а суммарное сопротивление от эквивалентного источника питания до точки КЗ составляет .
-
Ток трехфазного КЗ через сопротивление определяется как для источника с неизменной фазной ЭДС :
-
,
-
где величины Zc и Zpc определены для одной фазы, Ом/фазу.
-
При значительной электрической удаленности распределительной сети обычно не учитывают переходные процессы в генераторах, считая все КЗ удаленными, что упрощает расчеты. В практических расчетах фазная ЭДС генераторов заменяется линейным напряжением холостого хода вторичной обмотки трансформатора, питающего распределительную сеть:
-
Иногда вместо тока трехфазного КЗ задается мощность КЗ , которая равна
-
Сопротивление системы в этом случае определяется по уравнению:
-
Таким образом, исходными данными для расчетов токов КЗ в распределительных сетях являются величины Ux и Zc . Величина Zpc определяется для каждого случая по данным рассчитываемой сети: длине, сечению и расположению проводов линий, паспортным данным трансформаторов, длине, сечению и конструкции кабелей и т. п.
-
Следующим упрощением для расчетов токов КЗ в распределительных сетях является возможность определять ток двухфазного КЗ по току трехфазного КЗ:
-
В ряде случаев сопротивление Zc по сравнению с Zpc настолько мало, что им можно пренебречь и принять
-
Такой случай считается питанием от ЭЭС бесконечной мощности. Для ориентировочной оценки ЭЭС можно считать ЭЭС бесконечной мощности, если выполняется условие:
-
где Sc – суммарная мощность всех генераторов ЭЭС, МВ·A;
-
Sк – мощность трехфазного КЗ на шинах подстанции, питающей распределительную сеть, МВ·А.
-
Следующая особенность расчета – необходимость учета активных сопротивлений. Считается, что пренебрегать активным сопротивлением можно, если
-
При этом определение тока КЗ без учета активного сопротивления дает ошибку не более 5 %.
-
В распределительных сетях индуктивное сопротивление Xвл воздушных линий составляет 0,4 Ом/км, активное сопротивление воздушных линий Rвл с алюминиевыми проводами сечением 16…95мм2 находится в пределах 1.84…0,315 Ом/км; отношение при этом значительно меньше 3 и находится в пределах 0,28…1.33.
-
Для кабельных линий индуктивное сопротивление составляет 0,08 Ом/км и отношение еще меньше. Те же выводы можно сделать, рассмотрев отношение Хт/Rт у трансформаторов. Для трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью от 25 до 250 кВ·А, соединенных по схеме – 0 (звезда – звезда с заземленной нейтралью), активное сопротивление составляет 106…6.48 Ом, индуктивное – 168…18.7 Ом, а отношение Хт/Rт равно 1,58…2,89.
-
Поэтому одним из основных требований при расчетах является
