Общие сведения о выборе расчетных условий

Под выбором расчетных условий понимают выбор расчетной схемы, вида короткого замыкания, местоположения точки короткого замыкания, расчетной продолжительности короткого замыкания, а также учет действия автоматики и ряд других условий. Выбор расчетных условий — сложная комплексная задача.

Расчетные условия короткого замыкания — наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия короткого замыкания, которые формируются и постоянно контролируются в соответствии с опытом эксплуатации электроустановок, анализом последствий отказов электрооборудования и условиями функционирования электроэнергетической системы. Они определяются индивидуально для каждого элемента электроустановки. Для однотипных по параметрам и схеме включения элементов электроустановки допускается использовать аналогичные расчетные условия.

Утяжеление расчетных условий может привести к дополнительным затратам, которые не будут окупаться, так как возникновение таких ситуаций маловероятно. Выбор легких расчетных условий может привести к нарушениям электроснабжения потребителей. Для решения ряда вопросов, связанных с выбором и настройкой устройств релейной защиты и автоматики, приходится находить не только наибольшие, но и минимальные величины токов при коротких замыканиях. При этом, естественно, должны быть приняты совсем иные расчетные условия.

Расчетная схема — упрощенная однолинейная схема электроустановки, используемая при вычислении токов короткого замыкания. Как правило, она включает в себя все элементы электроустановки и примыкающей части энергосистемы, исходя из условий, предусмотренных продолжительной работой этой электроустановки с перспективой не менее пяти лет после ввода ее в эксплуатацию.

Расчетным видом короткого замыкания является:

• • трехфазное короткое замыкание:
  • — при проверке электрических аппаратов и жестких проводников вместе с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую стойкость;
  • — при проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость;
• • двухфазное короткое замыкание:
• — при проверке гибких проводников на электродинамическую стойкость (тяжение, опасное сближение и схлестывание проводников);
• — при проверке на термическую стойкость проводников и аппаратов в цепях генераторного напряжения электростанций, если этот вид короткого замыкания вызывает больший нагрев проводников и аппаратов, чем при трехфазном коротком замыкании.

При проверке электрических аппаратов на коммутационную способность расчетным видом короткого замыкания может быть трехфазное или однофазное короткое замыкание в зависимости от того, при каком его виде ток имеет наибольшее значение. Если для выключателей задается разная коммутационная способность при трехфазных и однофазных коротких замыканиях, то проверку следует производить отдельно по каждому виду короткого замыкания.

Расчетная точка короткого замыкания — точка, находящаяся непосредственно с одной или с другой стороны от рассматриваемого элемента электроустановки в зависимости от того, когда для него создаются наиболее тяжелые условия в режиме короткого замыкания.

При выборе и проверке выключателей нереактированных линий 6—35 кВ, отходящих от сборных шин распределительных устройств, расчетная точка короткого замыкания выбирается за выключателем, считая от сборных шин.

В закрытых распределительных устройствах проводники и электрические аппараты, расположенные до реактора на реактированных линиях, проверяются исходя из того, что расчетная точка короткого замыкания находится за реактором, если они отделены от сборных шин разделяющими полками, а реактор находится в том же здании и все соединения от него до сборных шин выполнены шинами.

Проверка термической стойкости пучка, состоящего из двух и более параллельно включенных кабелей, производится по току короткого замыкания непосредственно за пучком. Каждый кабель пучка проверяется по току /п, где п — число кабелей в пучке. По рекомендациям работы [26] расчетной точкой короткого замыкания при проверке кабельных линий являются:

• • для одиночных кабелей одной строительной длины — точка короткого замыкания в начале кабеля;
• • для одиночных кабелей со ступенчатым соединением по длине — точки короткого замыкания в начале каждого участка нового сечения;
• • для двух и более параллельно включенных кабелей одной кабельной линии — в начале каждой кабельной линии.

Расчетная продолжительность короткого замыкания — сумма времен действия основной (а в некоторых случаях и резервной) релейной защиты и автоматики (длительность циклов АВР, АПВ), реагирующей на короткое замыкание t_P3A, и собственного или полного времени отключения выключателя данного присоединения t_c" _откл:

Составление расчетной схемы следует производить с учетом возможных электрических схем соответствующей электроустановки при различных продолжительных режимах ее работы, включая ремонтные и послеаварийные режимы, а также с учетом электрической удаленности различных источников энергии (мелких заводских, коммунальных, сельскохозяйственных электростанций, синхронных компенсаторов, электродвигателей) от расчетной точки короткого замыкания.

В отечественной и международной практике короткое замыкание принято считать близким, если отношение действующего значения периодической составляющей тока источника (генератора, синхронного компенсатора, электродвигателя) в начальный момент короткого замыкания (7_п0) к его номинальному (7_Н0М) току: —^— > 2. При меньших.

^ном значениях указанного отношения короткое замыкание следует считать удаленным.

В тех случаях, когда решаемая задача ограничивается приближенной оценкой тока в месте короткого замыкания, для генератора или синхронного компенсатора короткое замыкание допустимо считать удаленным, если расчетная точка находится по отношению к синхронной машине за двумя или более трансформаторами или за реактором (кабельной линией), сопротивление которого превышает сверхпереходное сопротивление синхронной машины более чем в два раза: х_к > 2x'J_G.

Для синхронного или асинхронного электродвигателя короткое замыкание допустимо считать удаленным, если расчетная точка короткого замыкания находится на другой ступени напряжения сети (т.е. за трансформатором) или за реактором, кабельной линией, сопротивление которых в два и более раз превышает сверхпереходное сопротивление электродвигателя: х_к >2х'₁[_д.

При решении задачи выбора и проверки аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания расчетная схема составляется с учетом предполагаемого на ближайшие годы развития так, чтобы ток короткого замыкания был наибольшим. Этому соответствует максимальный режим работы питающей энергосистемы, наибольшее реальное число электродвигателей, связанных с расчетной точкой короткого замыкания, наименьшее количество последовательных и наибольшее — параллельных элементов сети, включенных между генерирующими источниками и точкой короткого замыкания.

Если предусмотрена раздельная работа питающих источников напряжением 110—220 кВ (Tl, Т2, рис. 3.2) на сборные шины 6—10 кВ, при нормально отключенном секционном выключателе Q3, то расчетным состоянием исходной схемы обычно является режим, когда один трансформатор, например Т2, отключен (выключатель Q2 отключен), а секционный выключатель Q3 включен. При этом все электродвигатели (Ml — М4) должны находиться в работе.

Рис. 3.2. Расчетный режим схемы при раздельной работе питающих источников.

Замена двух или нескольких источников одним эквивалентным возможна в тех случаях, когда они находятся в приблизительно одинаковых условиях по отношению к расчетной точке короткого замыкания. Приближенная оценка допустимости объединения одноименных источников возможна при условии.

Крупные источники, например смежные энергосистемы, можно заменять источниками бесконечной мощности. Если известны суммарная мощность генераторов системы S_c^ (МВ • А), питающих точку короткого замыкания, и линейное напряжение U (кВ) в этой точке до нарушения нормального режима, то систему можно считать источником неограниченной мощности при выполнении одного из условий:

где S⁽³⁾ — мощность трехфазного короткого замыкания в расчетной точке, МВ • А; х_с — индуктивное сопротивление системы, Ом.

Параметры элементов расчетной схемы устанавливаются в соответствии с паспортными данными входящих в нее элементов.

Пример 3.1.

Анализ расчетной схемы представлен на рис. 3.3. На схеме показаны расчетные точки короткого замыкания. При выборе генераторного выключателя Q3 необходимо рассматривать две точки. При коротком замыкании в точке К1 через выключатель протекают токи всех источников схемы, за исключением генератора G2. При коротком замыкании в точке К2 через выключатель протекает ток лишь от генератора G2. Поэтому выключатели и проводники выбирают по большему из токов короткого замыкания.

Для выключателя Q1 расчетной является точка К5.

Для выключателя Q4, установленного на присоединении с реактором, расчетной является точка Кб, за реактором.

Выключатель Q2 выбирают по суммарному току короткого замыкания, аналогично Q3.

В точке К8 влияние синхронного двигателя следует учитывать обязательно, в К10 и К7 учет этого влияния требует проверки, а в К9 его влияние не учитывается. Влияние синхронного компенсатора на величину тока короткого замыкания в точке К9 также не учитывается.