Параметры элементов расчётной схемы в именованных и относительных единицах (генераторы, СЭС, трансформаторы, реакторы, воздушные и кабельные ЛЭП).

Ответ:К элементам ЭЭС, сопротивления которых учитываются при расчетах токов КЗ, относятся: генераторы, силовые трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы и нагрузки. Значения сопротивлений определяются либо по каталожным данным (генераторы, трансформаторы, реакторы), либо по удельным параметрам (воздушные и кабельные линии). Параметры различных элементов расчетных схем, которые необходимы для расчетов токов КЗ, указаны в приложениях. Синхронные машины (генераторы, синхронные компенсаторы, двигатели). К паспортным, или каталожным параметрам синхронных машин относятся: Sном , МВА полная номинальная мощность, или номинальная активная мощность Рном , МВт, и номинальный коэффициент мощности cosфном ; - номинальное напряжение Uном , кВ;

- сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси ; - сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной оси - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси - синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси - отношение КЗ кс ; - предельный ток возбуждения I f пр , А; - ток возбуждения при работе машины с номинальной нагрузкой I f ном, А; - ток возбуждения при работе машины в режиме холостого хода с номинальным напряжением I f х , А; - напряжение на выводах машины, ток статора и коэффициент мощности в момент, предшествующий КЗ: Индуктивные сопротивления синхронных машин изменяются в течение всего времени переходного процесса. В табл. 2.2 приведены средние значения ЭДС и реактивных сопротивлений синхронных машин в относительных единицах.

Для начального момента времени синхронная машина характеризуется сверхпереходным сопротивлением по продольной оси и сверхпереходной ЭДС . Величина сверхпереходного сопротивления в именованных единицах определяется из выражения

Величина сверхпереходной ЭДС по продольной оси зависит от предшествующего короткому замыканию режима – от нагрузки генератора и напряжения на его зажимах. Если генератор имеет до момента КЗ напряжение и нагрузку , представленные на векторной диаграмме (рис. 2.2), то ЭДС генератора в начальный момент КЗ вычисляется по выражению Для приближенных расчетов можно применять упрощенную фор-

мулу для определения : Если предшествующий режим работы генератора неизвестен, то значение ЭДС можно определить по расчетным формулам (2.2) или (2.3) при номинальных условиях. Для определения параметров синхронной машины в установившемся режиме следует использовать рекомендации, изложенные в гл. 4. Электрическая системахарактеризуется параметрами: - мощностью трехфазного КЗ SKC , МВ · А; - активным и реактивным сопротивлениями RC , XC . Параметры, которыми система вводится в расчет, зависят от ее мощности и удаленности от места КЗ. Если система удалена от точки КЗ или ее мощность велика по сравнению с другими генераторами, вводимыми в расчет, то система вводится в расчет источником ЭДС бесконечной мощности c параметрами: Если КЗ рассматривается вблизи от шин системы или если ее мощность соизмерима с мощностями других генераторов, вводимых в расчетную схему, то система вводится в расчет источником ЭДС конечной мощности: Сопротивление системы конечной мощности определяется по ее

току КЗ где UC – линейное напряжение системы, кВ. В ряде случаев задается мощность трехфазного КЗ, равная МВ · А, тогда сопротивление системы в именованных единицах определяется по формуле или в относительных единицах где Iб и Sб – базисный ток и мощность на той же ступени, что и ток

. Расчетные сопротивления линий. Для воздушных и кабельных линий из цветных металлов активное сопротивление проще всего определить по справочным данным. Пользоваться для определения активного сопротивления R выражением – удельное

сопротивление проводника; L и S – его длина, м, и сечение, мм²) не рекомендуется, так как действительное сечение проводов отличается от номинального сечения (прил. 1, табл. П.1.1, П.1.3, П.1.4), действительная длина проволок, из которых свивается провод, за счет скрутки больше длины отдельных проводников. Индуктивное сопротивление воздушных линий для частоты f =50 Гц и магнитной проницаемости м=1 определяется по уравнению

где Dр – расчетный диаметр провода, зависящий от числа и сечения отдельных проволок, из которых свивается провод. Величина Dр дается в приложении 1. Величина среднего расчетного расстояния между проводами определяется по выражению Величины D12 , D23, D31 определяются по чертежам опор. Так как расстояния между проводами обычно разные и индуктивные сопротивления трех разных фаз будут не одинаковы, то в распределительных сетях транспозиция фазных проводов не применяется. Индуктивные сопротивления кабелей рассчитать сложно и конструкции их различны. Поэтому активные и индуктивные сопротивления кабелей лучше выбирать по справочным или каталожным данным (прил. 1). Окружающая температура зависит от времени года, времени суток. Кроме того, температура самого провода обычно выше температуры окружающего воздуха за счет подогрева провода током нагрузки, а при отключении КЗ с большой выдержкой времени сопротивление возрастает от нагрева током КЗ. Учет всех этих зависимостей вызывает трудности, поэтому активные сопротивления условно рассчитываются при температуре 20 ºC или максимальной длительно допустимой для данной конструкции. Стальные провода. Активное сопротивление стальных проводов зависит от конструкции провода и значения протекающего по нему тока. Зависимость эта сложная и математическому расчету не поддается. Поэтому активное сопротивление стальных проводов определяется по справочным данным. В приложении 1 приведены зависимости активного, индуктивного и полного сопротивлений стальных проводов от плотности тока. Расчет тока КЗ на линиях со стальными проводами выполняется методом последовательных приближений. Предварительно задаются ожидаемым током КЗ, для этого значения определяют активные и внутренние индуктивные сопротивления проводов. По Dср определяют внешнее индуктивное сопротивление и по этим данным рассчитывают ток КЗ. Полученное значение тока КЗ сравнивают со значением, для которого определились сопротивления. Если разница не превышает 10 %, расчет заканчивается. Если разница велика, расчет повторяется, причем сопротивления определяют для нового значения тока КЗ. Так поступают до тех пор, пока результаты совпадут с точностью до 10 % значения токов. Таким образом, особенностью стальных проводов является низкая удельная проводимость и нелинейная зависимость проводимости от тока, на которую влияет плотность тока и отношение периметра к сечению. Проводимость возрастает с увеличением плотности тока, А/мм², и имеет

относительно большие значения с увеличением отношения периметра к сечению. Провода, кабели и шины. Активное сопротивление проводов, кабелей и шин, выполненных из алюминия, меди, зависит от температуры окружающего воздуха и при повышении температуры увеличивается. Это увеличение описывается уравнением где Rн – сопротивление провода при начальной температуре tн ; Rк –cопротивление провода при конечной температуре tк ; a – температурный коэффициент, равный для меди 0,0041 1/ºC, для алюминия – 0,0044 1/ºC и для стали – 0,006 1/ºC. Расчетные сопротивления проводов, кабелей и шин рекомендуется определять по следующей методике. Активное сопротивление проводов где – коэффициент увеличения сопротивления с

повышением температуры. Коэффициент определяется по рекомендациям к формуле (2.10). Значения для различных температур приведены в табл. 2.3; – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления многопроволочных жил проводов и кабелей за счет повива. Для шин и однопроволочных проводов Значения Cпэ для медных и алюминиевых шин прямоугольного сечения приводятся в табл. 2.4. Значения коэффициента Cпэ для пакетов шин для приближенных расчетов допустимо принимать как для одиночных шин; – удельное сопротивление при t = 20 ºС: - для меди = 0,0178 Ом * мм2/м – провода и шины; - для алюминия = 0,0294 Ом · мм²/м – провода и кабели; - для алюминия = 0,0225 Ом · мм²/м – шины. Сопротивления рассчитывают при следующих температурах: - для проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией – +65 ºС; - для шин – +70 ºС; - для кабелей с бумажной изоляцией – +80 ºС. Следует отметить, что температура нулевой жилы может быть меньше, чем фазной. Подобное допущение создает некоторый запас при расчетах. В приложениях 1–3 приводятся значения активных сопротивлений медных и алюминиевых проводов и шин и конструкционных материалов. Если нулевой провод круглый, но отличается от фазного площадью сечения, необходимо индуктивное сопротивление рассчитывать по проводу меньшего сечения. При плоском нулевом проводнике сопротивление определяется по сечению фазного проводника.