Если условие х* ≥ 3 не выполняется, то при расчете токов КЗ необходимо учитывать переходные процессы в генераторах. Упрощенно можно принять, что эти явления оказывают влияние только на периодическую составляющую тока КЗ (Iп). Действующее значение Iп вследствие этого изменяется от начального значения до .
Для определения периодической составляющей Iп тока КЗ, если источником питания короткозамкнутой цепи является генератор или синхронный двигатель (СД), используют расчетные кривые. Расчетные кривые приводятся в справочниках. Для универсальности они составлены в относительных единицах (о.е.): ; и представляют зависимость Iп*=f(xрсач) для различных моментов времени. Этот метод относится к практическим методам расчета периодической составляющей тока КЗ и называется методом расчетных кривых. Он позволяет определить ток КЗ только в точке короткого замыкания.
При использовании метода расчетных кривых (или заменяющих их формул) расчет тока трехфазного короткого замыкания проводят в следующей последовательности:
1. На основании расчетной схемы составляют схему замещения.
2. Определяют сопротивление всех учитываемых элементов схемы. Как правило, в сетях высокого напряжения, для определения величин сопротивлений используют систему относительных единиц (о.е.). При этом все расчетные данные приводят к базисному напряжению Uб и базисной мощности Sб (базисным условиям).
За базисное напряжение принимают напряжение 1,05.Uном (6.1,05=6,3 кВ; 10.1,05=10,5 кВ и т.д.). Величину базисного напряжения, в зависимости от величины Uном, выбирают из следующего ряда средних значений напряжения: 340; 230; 158; 115; 37; 20; 15,75; 10,5; 6,3; 3,15; 0,4; 0,23; 0,127 кВ.
За базисную мощность Sб можно выбрать любое число кратное десяти: 10, 100, 1000 МВА. Можно принять Sб равное по величине мощности силового трансформатора, крупного генератора и т.д.
Базисный ток является производной величиной (при выбранных значениях Sб, Uб) и определяется по формуле:
(6.8)
После выбора базисных условий определяют относительные базисные сопротивления элементов схемы замещения:
- индуктивное и активное сопротивление кабельной и воздушной линий
; , (6.9)
где [Ом]; [Ом];
l – длина линии, км;
х0, r0 – соответственно индуктивное и активное сопротивление на 1 км линии; Ом/км.
- сопротивление генераторов и двигателей, если их номинальные сопротивления заданы в о.е.
; (6.10)
- сопротивление трансформатора
-
. (6.11)
Здесь uк,% - напряжение короткого замыкания (паспортные данные трансформатора);
- сопротивление реактора
, (6.12)
где xр,% - реактивность реактора (паспортные данные);
- сопротивление системы бесконечной мощности
, (6.13)
где SК.З. – мощность короткого замыкания на шинах системы.
3. Преобразуют схему замещения. После расчета сопротивлений, схему замещения преобразуют таким образом, чтобы ток КЗ от каждой группы машин с одинаковым характером затухания Iп мог определяться независимо. Далее, для определения суммарного значения тока КЗ, используется метод наложения. Эквивалентные преобразования схемы замещения включают последовательное и параллельное сложение сопротивлений; замену нескольких источников с разными ЭДС и сопротивлениями, присоединенных к общей точке сети, одним эквивалентным источником; преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду сопротивлений и др.
При выполнении эквивалентных преобразований необходимо учитывать следующее:
- параллельно работающие генераторы (и СД) одинакового типа, подключенные к одной точке системы, объединяют в один эквивалентный генератор (двигатель) без проверки на допустимость объединения;
- если генераторы (двигатели) подключены к разным точкам схемы, их объединяют, если выполняются следующее условие
. (6.14)
Здесь S1, S2 – номинальные мощности источников питания (генераторов, двигателей)
x1∑, x2∑ – результирующие сопротивления между соответствующими источниками и точкой КЗ;
- одной из ветвей в схеме может быть ветвь, содержащая источник бесконечной мощности. Ток КЗ в такой ветви определяется по расчетной формуле (расчетные кривые не применяются). Это справедливо и для ветви, имеющей расчетное сопротивление xрасч>3;
- нельзя объединять ветви с источниками питания, имеющими различное затухание Iп, например асинхронные двигатели и генераторы; асинхронный двигатель и система бесконечной мощности; генератор и система и т.д.
4. Определяют ток К.З., в месте короткого замыкания, или другие величины
Например, определим ток короткого замыкания в точке КЗ (периодическую составляющую Iп), если точку КЗ подпитывает система (Iкз.сп) и генератор
(Iкз.гп). Периодическая составляющая тока КЗ равна
. (6.15)
Определим периодическую составляющую тока КЗ от генератора Iкз.гп
а) если x*расч<3, то по расчетным кривым определяем относительное значение Iп*г для заданного момента времени (t=0; 0,2…∞) с.
Если требуется определить ударный ток КЗ, то значение тока Iп*г определяют для момента времени t=0.
б) если x*расч≥3, то Iп*г во времени не изменяется, а значение тока определяется по расчетной формуле
; (6.16)
в) ток КЗ от генератора (двигателя) в именованных единицах равен
, (6.17)
где Iном.г – номинальный ток генератора i-той ветви. Если ветвь объединяет несколько генераторов, то это будет Iном.гΣ.
; . (6.18)
Определим периодическую составляющую тока КЗ от системы Iкз.сп .
. (6.19)
Ток КЗ от системы бесконечной мощности во времени не изменяется, т.е. . Поэтому Iп*с определяют по расчетной формуле, а не по расчетным кривым
, (6. 20)
где xΣ* - суммарное относительное сопротивление, связывающее систему с точкой КЗ.
Если требуется определить ударный ток в точке КЗ, используют формулу
(6.4). Мощность КЗ находят по выражению
, (6.21)
где Sк.з.t – мощность короткого замыкания в точке КЗ в момент времени t;
Iк.з.t – ток КЗ в момент времени t.
Для определения токов 2х фазного КЗ можно использовать формулу (6.6).
Примечание. Если в сети есть асинхронные двигатели (АД), то учету подлежат только асинхронные двигатели независимо (без трансформаторов) связанные с местом короткого замыкания. Причем ток от асинхронных двигателей учитывают только в начальный момент времени (при t = 0). При этом можно принять
, (6.22)
где I пуск – пусковой ток двигателя, равный ,
kпуск – пусковой коэффициент АД
Для остальных моментов времени можно считать .