Установившийся режим короткого замыкания

Глава пятая

Установившийся режим короткого замыкания

          5.1. Общие положения

         Режим короткого замыкания приводит к увеличению реакции статора генератора и следовательно, к снижению его напряжения. При наличии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) возможна частичная или при значительном удалении КЗ полная компенсация снижения напряжения.Этот режим может наступить уже через 1 - 2 с после возникновения короткого замыкания, но релейная защита начинает работать через

0,05 - 0,5 сек. и к этому времени режим КЗ обычно уже ликвидирован. Тем не менее этот режим  является исходным для настройки некоторых систем релейной защиты и автоматики.

         5.2. Основные характеристики и параметры

         К основным характеристикам   синхронной машины можно отнести те, которые позволят ввести ее в  схему для расчета нового установившегося режима. Учитывая приближенность расчета и  сохраняя допущение о ненасыщенности магнитной цепи машины, сопротивление машины по продольной оси можно принять равным Хd или же  , где ОКЗ - отношение короткого замыкания . Для ненасыщенной  же машины    при спрямленной характеристике холостого хода

                                          ,                                                      (5-1)

Рекомендуемые материалы

Предел тока возбуждения зависит от конструкции генератора и вида системы возбуждения. Например, для  электромагнитного возбуждения относительная величина этого тока в пределах 3 - 5 , что примерно в 2 раза больше тока возбуждения машины при ее номинальной  нагрузке.

5.3. Расчет при отсутствии автоматического

регулирования возбуждения

         Когда источники не имеют автоматического регулирования расчет установившегося режима трехфазного короткого замыкания сводится к простому определению токов и напряжений в линейной схеме. 

          При составлении  схемы замещения нагрузки учитываются  с объединением в крупные узлы и замещаются Е=0 и сопротивлением Хн=1,2. По полученным после преобразования схемы  результирующим ЭДС    и   реактивности   относительно места короткого замыкания ток в месте короткого находится:

                                              .                                                        (5-2)

Интересно, что не вносит большой погрешности в расчет допущение для расчета по формуле

                                              ;                                                        (5-3)

              где    -  напряжение предшествующего режима.

         5.4. Расчет при  наличии автоматического регулирования возбуждения

         Снижение  напряжения,вызванное КЗ приводит в действие АРВ генераторов, их возбуждение возрастает очевидно, что токи и напряжения в этом случае возрастают, причем степень этого роста зависит от параметров генераторов и удаленности КЗ. При удаленном КЗ даже относительно небольшого увеличения тока возбуждения достаточно для восстановления нормального напряжения. При малом удалении КЗ даже подъем тока возбуждения до предельного значения не позволяет получить нормального напряжения. Следовательно, для каждого генератора можно установить наименьшую величину внешней реактивности при КЗ так называемую критическую реактивность Хкр, когда генератор при предельном возбуждении обеспечивает нормальное напряжение на выводах. Эта критическая реактивность определится из граничного условия совпадения режима номинального напряжения и режима предельного возбуждения

                                                                                 (5-4)

         При     и   

                                                                                                               Таблица 5-1

         Соотношения, характеризующие режимы генератора с АРВ

         В схеме с несколькими генераторами очень трудно определить критическую реактивность и расчет приходится проводить методом последовательных приближений, задаваясь для отдельных генераторных ветвей либо режимом предельного возбуждения, либо нормального напряжения и изменяя его по результатам проверки. В первую очередь устанавливается режим ближайшего к месту из генератора, а затем поочередно рассматриваем другие генераторы по мере увеличения их удаленности. При выявлении генератора в режиме нормального напряжения,  все приключенные к нему элементы, не образующие пути тока к месту КЗ, отбрасываются, что упрощает схему.

         Генераторы без АРВ вводятся в схему своими реактивностями  и ЭДС  предшествующего режима. Нагрузки вводятся реактивностями Хн=1,2 Х н ном и Е=0.

5.5. Особенности расчета токов короткого замыкания

в схемах до 1000В

Рекомендуем посмотреть лекцию "29 Понятие и признаки административного правонарушения".

         Применение вышеуказанных методов к расчету КЗ в схемах до 1000В затруднительно из-за их большой разветвленности, а результаты расчета дают значения иногда на порядок больше тех, которые реально наблюдаются. По мере перехода к более низким ступеням напряжения для правильной оценки сопротивления короткозамкнутой цепи приходится учитывать целый ряд факторов, которые не играют никакой роли в установках повышенных напряжений.   

         Электрические установки до 1000В, которые в настоящее время питаются от распределительной сети через понижающие трансформаторы, электрически удалены от источников питания. Это позволяет считать, что при КЗ уже за понижающим трансформатором напряжение на стороне высокого напряжения можно считать неизменным. В результирующем сопротивлении КЗ весьма существенную роль играют активные сопротивления, которыми уже нельзя пренебречь. К этим сопротивлениям относятся собственно сопротивления присоединений, трансформаторы тока, сборные шины. К ним следует добавить сопротивления различных контактных соединений коммутационной аппаратуры, а также переходное сопротивление в месте КЗ. Точная оценка этих последних элементов весьма неопределенна, но и отказ приводит к преувеличению токов короткого замыкания.

         При отсутствии достоверных данных рекомендуется вводить в схему расчета КЗ активное сопротивление 0,015-0,030 Ом в зависимости от места КЗ.

         За рубежом практикуется учет переходных сопротивлений путем косвенного увеличения длин проводников на 10%.

         Примечание: целесообразно учитывать лишь те двигатели, которые непосредственно примыкают к месту КЗ или питаются от той же секции шин. Если  рассматриваемая схема включает местную электростанцию, он должен учитываться дополнительной генерирующей ветвью. Активные сопротивления контактов автоматических выключателей, контакторов, магнитных пускателей и рубильников принимается равным 0.1 Ом.