Порядок розрахунку методом розрахункових кривих

4.Метод розрахунку по загальному змінюванню

5.Порядок розрахунку по методу індивідуального змінювання

Література:

1.Будзко И.А., Зуль Н.М. ”Электроснабжение сельского хозяйства „ - М.: Агропромиздат, 1990 – 496 с.

2.Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др.; Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – С. 78-89.

Аналітичне визначення проміжних значень струму неусталеного режиму к.з складні для розрахунку. Для розрахунку цієї задачі на практиці широке застосування отримав метод розрахункових кривих ,який дозволяє дуже просто визначити величину струму в місці пошкодження для довільного моменту часу процесу короткого замикання. Точністьрезультатів являється достатньоюдля цілей вибору електричної апаратури і струмоведучих елементів за умовами короткого замикання і для приблизного визначення основних параметрів релейного захисту.

Слід відмітити, що раніш цей метод розрахунку називався методом кривих затухання. З введенням АРН ця назва перестала відображувати дійсний характер процесу к.з., тому назву було змінено.

В основу побудови розрахункових кривих прийняті слідуючі положення:

1)е.р.с.. всіх генераторів рівні, внаслідок чого всі генератори системи замінюються одним еквівалентним генератором, потужність котрого рівна сумі номінальних потужностей (S_нå) окремих генераторів; для еквівалентного генератора прийняті средні параметри відповідних типів синхронних генераторів;

2) еквівалентний генератор до виникнення короткого замикання працював з номінальним навантаженням при коефіцієнті потужності cos j = 0,8;

3) все навантаження системи враховується приблизно у вигляді незмінного опору , приєднаного до виводів еквівалентного генератора;

4) трифазне коротке замикання передбачаєється на ділянці, яка відходить від зажимів генератора — за деяким індуктивним опором х_к , ця ділянка представляє лінію, яка до к.з.не була навантажена (див. рис. 2).

В розрахунковій практиці широко застосовуються розрахункові криві, які побудовані для типових турбогенераторів и гідрогенераторів.

 

Рисунок 2 – Схема для побудови розрахункових кривих

На графіках з розрахунковими кривими по осі абсцис відкладені значення відносного розрахункового опору х_*розр = х²_*d+х_*к, віднесені до потужності еквівалентного генератора (тобто до сумарної потужності всіх генеруючих джерел розрахункової схеми).По осі ординат — кратність періодичної складової струму трифазного к.з. по відношенню до сумарного номінального струму всіх генеруючих джерел, тобто

( 1 )

Загальний вид розрахункових кривих для різних моментів часу процесу трифазного к.з.представлено на рис. 3.

Рисунок 3 –Загальний вид розрахункових кривих

Криві починаються при значенні х_*розр = х²_*d (відповідає випадку короткого замикання на зажимах генератора) і закінчуються при х_*розр = 3 для потужних генератороів і при х_*розр = 2 для дизель-генераторів. При більших значеннях

х_*розр періодична складова струму к.з. змінюється настільки незначно, що її величину практично можна вважати постійною на протязі всього процесу к.з.

Таким чином, розрахункові криві,враховуючи приблизно попереднє навантаження, дають для різних моментів часу процесу трифазного к.з. відносну величину періодичної складової струму в функції розрахункового опору , знайденого для початкового періоду короткого замикання без урахування опорів приєднаних навантажень. Це являється одним із основних переваг методу розрахункових кривих.

Обчислення струмів трифазного короткого замикання за методом розрахункових кривих зводиться до слідуючих основних дій:

1. Складання розрахункової схеми для надперехідного режиму, де навантаження відсутні, а всі генеруючі джерела представлені своїми х²_d.

2. Складання схеми заміщення, в якій опори окремих елементів повинні бути виражені у відносних одиницях і приведені до базисної потужностіS_б.

3. Перетворення схеми заміщення і знахождення результуючого опору х_{*б×розр} відносно розглядаємої точки к.з..

4. Визначення розрахункового опору схеми заміщення шляхом приведення результуючего базисного опорук сумарної номінальної потужності S_нå всіх генераторів розрахункової схеми, яке виконується за формулою:

( 2 )

(В тому випадку, коли S_б = S_нå п. 4 відпадає).

5. Знахождення для даного розрахункового опору величини відносного струму трифазного короткого замикання по розрахунковій кривій, яка вибрана для моменту часу t, який розглядаємо.

6. Обчислення періодичної складової струму трифазного короткого заиккання за формулою

( 3 )

де — сумарний номінальний струм всіх генераторів, віднесений до напруги U_н = U_ср того ступеню, де знаходиться розрахункова точка к.з..

За розрахунковими кривими може бути визначено також значення періодичної складової струму к.з. I" в початковий момент t=0. Якщо розрахунковий опір х_*розр > 3 для потужних генераторів і х_*розр > 2 для дизель-генераторів, то струм в процесі к.з. (його періодичну складову ) слід вважати незмінним і визначати у відповідності з (7) за формулою:

. ( 4 )

Розглянутий розрахунок струмів к.з. по загальному розрахунковому опорі кола к.з.. (тобто без урахування різної віддаленості генеруючих джерел від місця к.з. Таким чином передбачається , що амплітуди генеруємих величин енергії періодичних складових струму к.з.змінюються одинаково в часі ). Такий розрахунок струму к.з. називається розрахунком по загальному змінюванню.

Розрахунок по загальному змінюванню дає результати з достатньою степенню точності тільки для мереж відносно простої конфігурації з однотипними генераторами, електрично рівновіддаленими і симетрично розміщеними відносно місця к.з..

Коли в схемі є різнотипні генератори і з різною електричною віддаленістювідносно точки к.з., то амплітуди струмів, посилаємих цими генераторами до місця к.з. , змінюються в часі неодинаково.

Найбільш характерним в цьому відношенні являється випадок одночасного живлення точки к.з. від віддаленої електричної системи і від місцевої станції. Струм к.з., який підтікає від генераторів наближеної станції, змінюється в часі в значно більшій степені, ніж струм, який посилається системою до місця пошкодження .

Рисунок 4 - Радіальна схема до розрахунку струмів к.з. по індивідуальному змінюванню.

 

Тому в тих випадках, коли джерела живлення знаходяться в умовах ,які різко відрізняються ,і визваних :

а) різною електричною віддаленістю станцій,

б) різнотипністю генераторів (турбо- гідро- або дизель-генератори)

рекомендується виконувати розрахунок з урахуванням індивідуального змінювання струму к.з. від окремих джерел живлення або однорідних їх груп, в яких є генратори, і котрі знаходяться приблизно в однакових умовах.

Такий розрахунок називається розрахунком по індивідуальному змінюванню.

Коли окремо враховуємі групи джерел утворюють радіальну (променеву ) схему (рис. 4), тобто вони пов’язані з точкою к.з. незалежними один від одного колами , то облік індивідуального змінювання виконується відносно просто. Для кожної такої групи окремо визначається розрахунковий опір загальновідомим способом, а потім по ньому знаходиться за допомогою розрахункових кривих значення струму к.з. . Слід пам’ятати , що при користуванні розрахунковими кривими опір кожного променю повинен бути віднесений до сумарної номінальної потужності генераторів, які підключені до відповідного променю. Результуючий струм в місці к.з. являється сумою струмів, які підтікають від груп генераторів ,які окремо враховуються:

I_пt = I_пt1 + I_пt2 + ….

При більш складній конфігурації мережі замінюють дійсну розрахункову схему (рис. 5,а) умовною схемою (рис. 5,6), яка складається з п променів, які сходяться в точці к.з.(п - число груп генераторів,які окремо враховуються) Розрахунковий опір кожного променю визначають базуючись на тому, що в початковий момент к.з. (t = 0) струми в окремих гілках відповідали б струморозподіленню в дійсній розрахунковій схемі. Початкове струморозподілення береться за основу тому, що по розрахунковим кривим струми для будь-якого моменту часу визначаютьсяна базі схеми, яка складена для надперехідного режиму.

Порядок розрахунку по індивідуальному змінюванню:

1. По розрахунковій схемі складається схема заміщення і визначається результуючий опір х_{*б×розр} при вибраних базисних умовах.

2 Джерела ,які генерують , розбиваються на окремо враховуємі однорідні групи.

3. Знаходиться відносне струморозподілення для початкового режиму к.з. і визначається участь виділених груп генераторів в живленні місця к.з..

 

Рисунок 5 - Схема з загальним опором в колі живлення к.з. від різних джерел до розрахунку струмів к.з. по індивідуальному змінюванню.

 

Для цього приймають відносне значення періодичної складової струму в місці к.з. умовно за одиницю і знаходять коефіцієнти розподілення , тобто долю участі в загальному струмі к.з. кожної із груп джерел. Стосовно до схеми рис. 5, тобто при двох групах джерел живлення , отримуємо

так як е.р.с. генераторів Г₁ и Г₂ в початковий момент к з можна вважати рівними.Звідси знаходимо коефіцієнти розподілення для генераторів Г₁и Г₂:

або в загальному випадку при α групах джерел:

( 5 )

де

4. Визначаються розрахункові опори окремих генерируючих гілок з відношення : ,

звідки ( 6 )

 

де С_a — коефіцієнт розподілення ;

S_б — базисна потужність , при якій визначався результуючий опір;

- сумарна номінальна потужність генераторів, віднесених до даної групи. Відношення введено в формулу ( 6 ) з метою приведення опору до номінальної потужності генераторів даної групи . Приведена формула базується на тому,що еквівалентний опір кожної генеруючої гілкиповинно бути в стільки разів більше результуючого опору всієї схеми , в скільки сумарний струм в місці к.з., який протікає по опору х_*б×рез, більше струму у відповідній гілці.

5. Для отриманих розрахункових опорів гілок за допомогою стандартних розрахункових кривих визначаються відповідні значення відносних струмів к.з. (и т.д.), а потім знаходиться сумарна величина періодичної складової струму в місці трифазного струму к.з.:

( 7 )

де - номінальні струми окремих груп , приведені до напруги U_cр того ступеню, де знаходиться розрахункова точкак.з.

 

 

Лекція № 5:Визначення струмів короткого замикання в сільських мережах напругою 0,38/0,22 кВ.

1.Загальні положення

2. Область застосування розрахункових струмів короткого замикання.

3. Формули визначення струмів к.з .

Література:.

1.Будзко И.А., Зуль Н.М. «Электроснабжение сельского хозяйства « - М.: Агропромиздат, 1990 – 496 с.

2.Электроснабжение сельского хазяйства. Притака И.П. – 2-е изд., перераб. и доп. – К.: Вища школа . Головное изд-во, 1983. – 343 с. – Укр.

3.Практикум по электроснабжению сельского хозяйства /Под ред.И.А.Будзко.- М.:Колос, 1982. – 319 с.

 

Еелектричні мережі напругою 380/220 В виконують завжди з глухозаземленою нейтраллю .В цих мережах можливі струми короткого замикання .

При визначенні струмів к.з в мережах низької напруги необхідно враховувати активні і індуктивні опори елементів мережі.

Розрахунки к.з. в установках низької напруги 380/220 В виконують в основному в іменованих одиницях.

Їх здійснюють при умові , що на шинах вищої напруги знижувального трансформатора напруга незмінна і дорівнює номінальній .

 

 

Рис.1.Схема однофазного струму к.з.

Rпз – опір повторного заземлення, Rпз < 30 Ом.

Ом; Rз.< 4 Ом.

Значення трифазного струму короткого замикання необхідно для перевірки стійкості апаратури і узгодження дій захисту трансформатора і ліній 0,38 кВ.

За струмом однофазного короткого замикання перевіряють ефективність системи занулення і надійність спрацювання релейного захисту , коли він існує, котушок відключення автоматів і плавких запобіжників.

Необхідно знаходити найменше значення струму к.з ()в найбільш віддаленій точці ПЛ, яку вибирають в якості розрахункової.

Рис.2.Електрична розрахункова схема сільської мережі.

 

При розрахунках струмів к.з в мережі 0,38 кВ складаються окремо схеми заміщення для і окремо для.

Як уже було зазначено ,для визначення струмів к.з в сільських мережах напругою 0,38 кВ ми використовуємо метод іменованих одиниць, як найбільш точний.

Трифазні і двофазні струми к.з методом іменованих одиниць визначаються за такими формулами:

Ударний струм визначається за формулою:

Ударний коефіцієнт в установках низької напруги беруть не більшим за 1.3.

Так як не можна складати опори елементів різних напруг без приведення до якоїсь однієї базової величини, то за базисну величину приймаємо середньо номінальну напругу 0,4кВ.

Uсн=1,05 Uн.

Формули приведення опорів лінії 10 кВ до 0,4 кВ :

 

rN

Xф-N

rф

Рис.3.Схема заміщення для визначення однофазних струмів короткого замикання.

Однофазний струм к.з визначається за формулою:

де - повний опір силового трансформатора в режимі однофазного замикання (опір струму замикання на корпус);

- повний опір петлі;

,

- активний опір фазного проводу;

- активний опір нульового проводу;

- індуктивний опір фазний – нульовий провід.

;

 

;

Індуктивний опір петлі „ фазний – нульовий провід лінії” для проводів із кольорових матеріалів приймають рівним Ом/км., а для стальних проводів ( марки ПС, ПСО, Ж ) активний і внутрішній індуктивні опори визначають в залежності від струмів к.з., а зовнішній індуктивний опір беруть рівним 0,6 Ом/км.

Розрахунковий опір, зведений до напруги 400 В , при однофазному замиканні приймають залежно від потужності трансформатора (трансформатор типу ТМ) .

 

Потужність трансформатора, кВА	16 25 40 63 100 160 250 400 630
Розрахунковий опір, Ом	4,6 3,6 2,58 1,63 1,07 0,7 0,43 0, 318 0,246

 

Значення залежить і від схеми з’єднання обмоток :

„зірка – зірка з нулем”, „ зірка – зигзаг з нулем”.

Для надійного автоматичного відключення аварійної ділянкиповинен не менше ніж в 3 рази перевищувати Ін плавкої вставки запобіжника або розчіплювача автомата:

Для автоматів тільки з електромагнітним розчіплювачем:

.

Опори стальних проводів слід брати для цих значень струмів.

- зовнішній індуктивний опір ,залежить від магнітного поля зовні проводу, від його діаметру і відстані між проводами ;

- внутрішній індуктивний опір, визначається магнітним полем всередині проводу.

Залежність опору стальних багатодротових проводів від струму, який протікає по ним , показано на рисунку 4.20 [1].Якщо при такому приблизному розрахунку буде більше необхідного за умовою, то уточнювати це значення не слід , так як необхідна кратність струму забезпечується. Якщо ж буде меншим, то необхідно передбачити міроприємства по збільшенню струму (заміна трансформатора, збільшення перерізу проводів, секціонування лінії і т.д.).

 

Лекція № 6-7 :Несиметричні струми короткого замикання. Визначення несиметричних струмів к.з. в мережі з глухозаземленою нейтраллю, з ізольованою нейтраллю.

1.Загальні положення несиметричних струмів к.з.

2.Основні положення методу симетричних складових.

3.Векторні діаграми.

Література:

1.Будзко И.А., Зуль Н.М. «Электроснабжение сельского хозяйства « - М.: Агропромиздат, 1990 – 496 с.

2.Электроснабжение сельского хазяйства. Притака И.П. – 2-е изд., перераб. и доп. – К.: Вища школа . Головное изд-во, 1983. – 343 с. – Укр.

3.Практикум по электроснабжению сельского хозяйства / Под ред.И.А.Будзко - 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Колос , 1982. – 319 с., ил. – (Учебники и учеб.пособия для высш.с.-х.учеб.заведений).

Струми короткого замикання звичайно перевищують в багато разів нормальні струми навантаження , в потужних енергосистемах вонидосягають дуже значних величин в десятки і навіть сотні тисяч ампер. Достатньо вказати, що максимальне миттєве значення струму при к.з. на виводах генераторів може досягати 15 кратної амплітуди його номінального струму .

В електричних мережах частіше всього відбуваються несиметричні короткі замикання .

В трифазних системах можливі слідуючі основні види несиметричних коротких замикань:

1. Двофазне коротке замикання К(2) – к.з. між двома фазами в трифазній мережі (рис. 1).

2. Однофазне коротке замикання К⁽¹⁾ – к.з. на землю в трифазній електроенергетичній системі з глухо- або ефективно заземленими нейтралями силових елементів, при якому з землею з’єднується тільки одна фаза (рис. 2).

3.Двофазне( подвійне ) коротке замикання на землю К(1,1) – к.з. на землю в трифазній електроенергетичній системі з глухо- або ефективно заземленими нейтралями силовых элементов, при якому з землею з’єднуються дві фази (рис. 3

В кількісному співвідношенні в мережах в середньому розподіляються по видам таким чином: К^(З) = 5 %; К^{( 2 )} = 10 %; К⁽¹⁾ = 65 %; K^(1,1) і K⁽¹⁺¹⁾ = 20 %.Але статистичні дослідження, проведені в останні роки, показали, що відносна частота різних видів к.з. суттєво залежить від і від напруги

мережі (таблиця 1) .Як видно із цих даних , найбільша кількість коротких замикань є однофазними.