ТЕМА 3. Расчет параметров элементов схем замещения

Каждый элемент СЭС характеризуется своими номиналь­ны­ми параметрами:

Для аварийных и нормальных режимов может быть задан лю­бой другой режим этого элемента, который можно выразить в долях от номинального.

Схема замещения составляется на основании расчетной схе­мы. В схеме замещения все магнитные связи заменены электрическими связями и параметры всех элементов рассчитаны в одних единицах и приведены к одному уровню напряжения. Параметры схемы замещения рассчитываются либо в именованных, либо в относитель­ных единицах с использованием либо точного, либо приближен­но­го приведения.

Расчет в именованных единицах по точному приведению (ИТ)

Расчет токов КЗ начинают с составления расчетной схемы СЭС, где в однолинейном изображении показаны источники питания и элементы СЭС, проводящие токи КЗ, а также нанесены все исходные параметры элементов СЭС и обоснованы расчетные условия.

Представим расчетную схему на рис.2.1. На расчетной схеме отмечают ступени напряжения.

Рис.2.1.

Г:	Sн, Uн,
Т1:	Sн, U1, U2, U3, U1-2%, U1-3%, U2-3%
ВЛ:	l, x0
Т2:	Sн, U4, U5, Uк%
Р:	Uн, Iр, xр
КЛ:	l, x0
Т3:	Sн, U6, U7, Uк%
Н:	Sн, Uн

После составления расчетной схемы составляют упрощенную схему замещения (рис.2.1), где каждый элемент представлен своей схемой замещения в индуктивных сопротивлениях.

Рассчитанное значение параметра элемента СЭС проставляют под его обозначением, как рекомендует ГОСТ.

В расчетную схему замещения включают те синхронные двигатели (СД), которые подключены непосредственно к точке КЗ или через одну тр-рную связь.

АД, мощностью больше 1МВт, связанные с местом КЗ непосредственно, используются при расчетах как отдельные двигатели, подпитывающие точку КЗ.

Ступени напряжения определяют в пределах электрически связанных элементов. Затем выбирают базисное напряжение на одной из ступеней. В качестве базисного напряжения рекомендуется принимать напряжение той ступени, где произошло КЗ. Эта ступень называется основной.

Приведение параметров схемы замещения к одному уровню напряжения осуществляется на основании формул приведения:

,(2.1)

где E,U,I,z,x,r ‑ параметры элементов схемы в именованных единицах, выраженные на своей ступени напряжения;

‑ параметры элементов схемы в именованных единицах, выраженные на ступени базисного напряжения или, говорят, приведенные к базисному напряжению;

‑ коэффициенты приведения, которые определяются, как отношение напряжений тр-ров, где в числитель проставляется напряжение, которое по схеме ближе к базисному, а в знаменатель напряжение, которое по схеме ближе к приводимому элементу. В используются значения действительных номинальных напряжений тр-ров.

Расчет параметров элементов схемы замещения (ЭДС и сопротивления) в именованных единицах выполняют по следующему правилу:

1) записать этот параметр, как он нам задан в исходных данных;

2) выразить его в именованных единицах на своей ступени нап­ря­жения;

3) привести это значение к базисному напряжению, используя формулы приведения (2.1).

За основную ступень принимаем третью (III) ступень . Используем выше сформулированное правило для расчета параметров нескольких элементов СЭС:

;

;

;

;

и т.д

Номинальное сопротивление любого элемента выражается через его номинальные

При КЗ за трансформатором Т2 точка КЗ⁽³⁾, сверхпереходный ток КЗ

Приведением параметров элементов к одному уровню напряжения мы избавляемся от трансформаторных (магнитных) связей и все параметры связываем с этим базисным напряжением. Это касается и тока КЗ, и остаточных напряжений. Они будут действительными для узлов и ветвей, которые электрически связанны с основной ступенью, т.е. находятся на ступени базисного напряжения. Значения же токов и напряжений на других ступенях напряжения в рассчитываемом режиме КЗ можно получить соответствующим пересчетом результатов вычислений в соответствии с формулами приведения (2.1), где коэффициенты приведения определяется по тому же правилу.

Ток КЗ, протекающий по элементам СЭС на II ступени напряжения.

; и т.д.

Остаточное напряжение в конце воздушной линии

;

и т.д.

Расчет в относительных единицах по точному приведению (ОТ)

Строим упрощенную схему замещения, где параметры элементов будут иметь уже другие значения (рис.2.3)

Рассчитать параметры элементов схемы замещения в относительных единицах ‑ это значит выразить эти параметры по отношению к некоторым базисным условиям.

В качестве исходных базисных условий принимают , , по которым рассчитывают

В качестве рекомендуется выбирать номинальную мощ­ность источника питания или мощность кратную 10. Чтобы получить параметры в относительных базисных единицах необходимо к выше сформулированному правилу для расчета в именованных единицах добавить еще 4-й пункт:

4) рассчитать параметр в относительных базисных единицах, поделив его значение на базисное значение (для сопротивлений - на , для ЭДС - на ):

Тогда формулы приведения (2.1) принимают вид:

; (2.2)

Например пусть :

Эквивалентируем схему замещения и находим результирующее сопротивление для точки КЗ⁽³⁾ за трансформатором Т2:

Действительный ток КЗ в точке КЗ⁽³⁾

Выбор значения не влияет на действительные токи КЗ в расчетной схеме.

Расчет в именованных единицах по приближенному приведению (ИП)

Представим расчетную схему на рис.2.4.

При приближенном приведении принимают, что номинальные напряжения всех элементов схемы, которые находятся на одной ступени, одинаковые и равны среднему номинальному напряжению ступени. Исключением являются реакторы, сопротивление которых составляет значительную часть общего сопротивления КЗ цепи, поэтому их значение необходимо вычислить точнее. Кроме того в сеть 10кВ могут быть включены реакторы на 6кВ и наоборот. Этот факт отразим на расчетной схеме заменой номинальных напряжений средними (рис.2.4). При этом коэффициенты приведения в формулах приведения (2.1) определяют как отношение средних номинальных напряжений соответствующих ступеней. В связи с этим промежуточные коэффициенты приведения сокращаются и пересчет параметров ведется по упрощенным формулам.

Средние номинальные линейные напряжения задаются шка­лой напряжений, которая определена ГОСТом:

1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23; 0,127 [кВ].

Упрощенная схема замещения имеет такой же вид, как и на рис.2.2, только будут другие значения параметров.

Используем те же правила расчета параметров, что и в ИТ.

Пусть ;

Эквивалентный коэффициент приведения ‑ это отношение базисного напряжения к среднему номинальному напряжению той ступени, где находится элемент.

где для тр-ра Т2: для реактора Р

Сверхпереходный ток КЗ

Определение параметров элементов схемы замещения в относительных единицах по приближенному приведению (ОП)

Чтобы определить параметры в ОП надо иметь параметры в ИП и отнести их к базисному значению.

В общем виде, если в исходных данных параметр элемента задан в относительных номинальных единицах, то его значение в относительных базисных единицах будет:

Если в исходных данных параметр задан в именованных единицах, то его значение в относительных базисных единицах будет: