Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называют замыкание между фазами, за­мыкание фаз на землю в сетях с глухо и эффективно заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах.

Следствия короткого замыкания:

1. Протекание токов короткого замыкания приводит к увеличе­нию потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев.
2. Протекание токов короткого замыкания сопровождается зна­чительными электродинамическими усилиями между провод­никами.

3. Короткие замыкания сопровождаются понижением уровня на­пряжения в электрической сети, особенно вблизи места по­вреждения.
4. Короткое замыкание сопровождается переходным процессом, при котором значение токов и напряжений, а также характер изменения их во времени, зависит от соотношения мощностей и сопротивлений источника питания и цепи, в которой про­изошло повреждение.

Расчет токов короткого замыкания производят для выбора и проверки параметров оборудования, а также проверки уставок ре­лейной защиты.
Последовательность расчета токов при трехфазном коротком замыкании:
1. Для рассматриваемой энергосистемы составляется расчет­ная схема.
2. По расчетной схеме составляется электрическая схема за­мещения.
3. Путём постепенного преобразования приводим схему замеще­ния к наиболее простому виду, так чтобы каждый источник питания или группа источников характеризующаяся опреде­ленным значением результирующей электродвижущей силы связаны с точкой короткого замыкания одним результирую­щим сопротивлением.
4. Зная результирующую электродвижущую силу источника по закону Ома определяем начальное значение периодической со­ставляющей тока короткого замыкания, ударный ток и апе­риодическую составляющую тока короткого замыкания для заданного момента времени.

Таблица. Расчетные выражения для определения приведенных значений сопротивлений

Элемент электрооборудования	Исходный параметр	Именованые единицы	Относительные единицы
Генератор	X"d*ном Sном
X"d*% Sном
Энергосистема	Sк	X=U2б/ Sк	X*=Sб/ Sк
	Iном, отк
	X*c(ном) Sном
Трансформатор	Xт% Sном
Реактор	Xр
Линии электропередачи	xуд l

Примечание, S_ном^— номинальные мощности элементов (генератора, трансформа­тора, энергосистемы), МВ-А; S_б — базовая мощность, МВ-А; S_кз — мощность КЗ энерго­системы, МВ-А; I_{ном,отк} ^— номинальный ток отключения выключателя, кА; x_*с(ном) - относительное номинальное сопротивление энергосистемы; х_т — относительное сопротивление трансформатора, определяемое через и_к — напряжение КЗ трансформатора (см. табл. П.2); I_б - базовый ток, кА; U_ср — среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ; x _уд - индуктивное сопротивление линии на 1 км длины, Ом/км; l —длина линии, км.

После того как схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она преобразуется к наиболее простому виду . Преобразование (свертывание) схемы выполняется в направлении от источ­ника питания к месту КЗ. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобра­зования звезды сопротивлений в треугольник и обратно, многоугольника в многолучевую звезду и т. п.

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:

, (26)

где - сверхпереходное Э.Д.С. источника, принимаем 1.13 [Л.Д. Рожкова, табл.3.2];

– общее сопротивление сети.

Определим ударный ток:

, (27)

где - ударный коэффициент. Принимаем равным из таблицы [Л.Д. Рожкова, табл. 3.6].

Определим значение периодической составляющей в момент времени :

, (28)

где - свободное время отключение выключателя [Б.Н. Неклепаев, табл. 5.2]

, (29)

где - коэффициент периодической составляющей. Принимается по диаграммам [Л.Д. Рожкова,табл. 3.4].

Определим отношение периодической составляющей к номинальному току источника питания:

, (30)

где - номинальная мощность генератора, кВА.

Определяим апериодическую составляющую:

, (31)

где – расчетное время, c;

постоянная времени затухания периодической составляющей [Л.Д. Рожкова, табл. 3.8].

Все расчеты необходимо занести в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Результаты расчетов токов короткого замыкания

Расчетные значения	Е
Значение сверхпереходных Э.Д.С. - E´´* ,В
Значение периодической составляющей в начальный момент времени ,кА
Ударный коэффициент -
Значение ударного тока - ,кА
Номинальная мощность источника -
Номинальный ток источника питания - ,кА
Значение коэффициента -
Значение периодической составляющей в момент времени - ,кА
Значение апериодической составляющей в момент времени - ,кА