Расчет начального значения тока трехфазного короткого замыкания и ударного тока

После представления всех элементов схемы их параметрами, описывающими свойства в начальный момент переходного процесса, расчет начального сверхпереходного тока не представляет трудностей, если соответствующие оси рассматриваемых машин совпадают. В практике для упрощения расчетов часто принимают .

Это позволяет избежать необходимости разложения этих величин по осям симметрии ротора.

Для расчета начального сверхпереходного тока необходимо составить схему замещения, в которой синхронные генераторы, синхронные двигатели и синхронные компенсаторы, а также асинхронные двигатели и обобщенная нагрузка представлены как и . ЭДС генераторов и двигателей можно определять по формуле

где - соответственно напряжение на зажимах машины, ток и угол сдвига фаз в исходном режиме.

В формуле (5.1) знак (+) для синхронных генераторов, компенсаторов и синхронных двигателей, работающих с перевозбуждением, и знак (–) для синхронных машин, работающих с недовозбуждением, и асинхронных двигателей.

В практических расчетах начального момента переходного процесса учитывают лишь двигатели, которые могут оказывать существенное влияние. Все остальные двигатели целесообразно учитывать в виде обобщенных нагрузок, которые в начальный момент можно охарактеризовать сверхпереходными реактивностями и ЭДС, выраженными в относительных единицах при полной рабочей мощности нагрузки и среднем номинальном напряжении той же ступени, где она присоединена:

Пуск двигателя по существу можно рассматривать как возникновение короткого замыкания за реактивностью данного двигателя. Реактивное сопротивление асинхронного двигателя в относительных единицах определяется как / , где - пусковой ток двигателя в относительных единицах.

При отсутствии необходимых данных и при всех приближенных расчетах можно принимать средние значения и , указанные в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Средние значения и в относительных единицах при номинальных условиях

Наименование элемента
Турбогенератор мощностью до 100 МВт То же мощностью 100 – 500 МВт Гидрогенератор с демпферными обмотками То же без демпферных обмоток Синхронный двигатель Синхронный компенсатор Асинхронный двигатель Обобщенная нагрузка	0,125 0,2   0,2 0,27 0,2 0,2 0,2 0,35	1,08 1,13   1,13 1,18 1,10 1,20 0,9 0,85

При заданном исходном режиме можно использовать известный метод наложения, в соответствии с которым ток в начальный момент переходного процесса может быть найден наложением собственно аварийного тока на исходный. Действительный ток получают как результат наложения ряда условных токов, каждый из которых определяется действием одной или нескольких ЭДС, причем все остальные элементы схемы остаются включенными.

Влияние нагрузки в начальный момент трехфазного короткого замыкания зависит от значения остаточного напряжения в точке ее приложения. Чем дальше находится источник питания (электростанция, подстанция ЭЭС) от точки короткого замыкания и чем ближе расположена нагрузка к этой точке, тем сильнее сказывается ее относительная роль в увеличении тока КЗ. Обычно учитывают только те нагрузки и отдельные электродвигатели, которые непосредственно связаны с точкой короткого замыкания или находятся на небольшой электрической удаленности от нее.

Ударный ток, определяемый для наиболее тяжелых условий, учитывает затухание лишь апериодической слагающей тока:

,

где - ударный коэффициент.

Для крупных синхронных и асинхронных двигателей , для обобщенной нагрузки и мелких двигателей .

При отдельном учете двигателей ударный ток в месте короткого замыкания

,

где - начальный сверхпереходный ток двигателя; – ударный коэффициент от этого двигателя.

Ударный коэффициент, как было показано в разделе 1, зависит от постоянной времени или от соотношения .

При отсутствии необходимых данных о величине активных сопротивлений отдельных элементов СЭС можно ориентироваться на указанные в таблице 5.2 пределы отношений .

Таблица 5.2. Значения для элементов СЭС

Элементы схемы
Турбогенераторы мощностью 20…100 МВт 00…500 МВт Гидрогенераторы без демпферных обмоток с демпферными обмотками Трансформаторы мощностью 5…30 МВА 60…500 МВА Токоограничивающие реакторы А А Воздушные линии Кабельные линии Система (ШБМ)	15…85 100…140 60…90 40…60 7…17 20…50 15…17 40…60   2…8 0,2…0,8

При грубых расчетах эквивалентные постоянные времени не рассчитывают, а ударный коэффициент определяют усредненно, в зависимости от точки КЗ (табл. 5.3).

Таблица 5.3. Усредненные ударные коэффициенты

Точка КЗ
1. На сборных шинах 6-10 кВ электростанций 2. За линейным реактором, присоединенным к сборным шинам электростанций 3. На сборных шинах ВН электростанций 4. На сборных шинах вторичного напряжения подстанций: - с трансформаторами 30…100 МВА в ед. - с трансформаторами более 100 МВА в ед. 5. В удаленных точках системы (сборные шины вторичного напряжения подстанций с трансформаторами 20 МВА и ниже, сборные шины подстанций, в распределительных сетях и т.д.)	40…80   20…60 20…60     15…30 20…40   15	1,92…1,96   1,85…1,95 1,85…1,95     1,81…1,89 1,85…1,92   1,80