Влияние и учет нагрузки при установившемся режиме 3-х фазного КЗ

При установившемся режиме КЗ влияние нагрузки проявляется в том, что предварительно нагруженный генератор (с отстающим cosφ) имеет большее возбуждение, чем на х.х., а с другой стороны – та ее часть, которая остается присоединенной к сети, способна существенно изменить величины и распределение токов в схеме. Чтобы уяснить это, достаточно рассмотреть простейшую схему:

Рис. 29

Принимая для простоты, что нагрузка чисто индуктивная, схема замещения для данной сети может быть представлена, как показано на Рис. 29,б. Конец нагрузочной ветви, как точка нулевого потенциала, соединен с местом трехфазного КЗ. Нагрузка уменьшает внешнее сопротивление цепи статора и тем самым увеличивает ток генератора, что снижает напряжение и соответственно приводит к уменьшению тока в месте КЗ. Количественно влияние нагрузки, являющейся, по сути, шунтом к ветви КЗ сильно зависит от удаленности КЗ.

Из сказанного следует, что при наличии на генераторе АРВ возможный режим его работы следует определять путем сопоставления Х_кр с внешней реактивностью Х_вн, найденной с учетом присоединенной к схеме нагрузке.

Если бы все нагрузки обладали неизменными сопротивлениями, то их учет при КЗ не представлял бы особой сложности. В действительности относительно точный расчет нагрузки в режиме КЗ очень сложен и в современных системах практически невозможен. Эта сложность обусловлена тем, что сопротивления двигателей, из которых преимущественно состоит промышленная нагрузка, косвенно зависят от напряжений в точках их присоединения, которые, в свою очередь, являются функциями искомого тока КЗ. При наличии нагрузки на шинах она “отсасывает” ток КЗ от поврежденной цепи. Если бы в схеме не было нагрузки, то ток КЗ определялся бы как:

.

При наличии нагрузки ток в цепи генератора:

.

С учетом того, что токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям ветвей ток в цепи КЗ можно определить как:

а ток в нагрузочной ветви будет:

.

С целью упрощения расчетов все нагрузки при установившемся режиме КЗ представляют некоторыми постоянными индуктивными сопротивлениями. Установлено, что относительное индуктивное сопротивление нагрузки Х_*н можно принять Х_*н=1,2 считая эту величину отнесенной к полной номинальной мощности нагрузки, взятой в МВА и среднему номинальному напряжению ступени.

где Sнн – номинальная мощность нагрузки.

Покажем, как устанавливалось значение Х_*н, рассмотрев простейшую схему (Рис.30)

Рис. 30

Положив X_*вн=X_*н и U_*=U_*н,

величину напряжения в точке А можно представить как:

С другой стороны:

Выразим из уравнения (25.1) ток I_к

И подставим его в (25.2). Получим выражение для определения Х_*н:

Если принять во внимание, что для типового генератора Х_*d=1/K_c=1/0,7 и Е_*=2,3, то в итоге имеем:

В практических расчетах:

или .