Практические рекомендации при расчете начальной периодической составляющей тока КЗ и ударного тока

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ I_п.(0) часто еще называют сверхпереходным током I".

После того как мы установили параметры, которыми характеризуются все элементы электрической системы в момент внезапного нарушения режима (t=0), вычисление начальной периодической составляющей тока КЗ принципиальных трудностей не вызывает.

Допущение симметричности роторов синхронных машин х^"_d = х^"_q исключает необходимость разложения отдельных величин по продольной и поперечной осям; при этом сверхпереходная ЭДС определяется по (4.16 и 4.17).Такое допущение при определении токов в цепи статора дает погрешность в расчетах +5 % [2].

Таким образом, для расчета I_п.(0) - это действующее значение периодической составляющей при наибольшей величине тока КЗ, при трехфазном КЗ необходимо составить схему замещения, введя в нее все источники электрической энергии своими сверхпереходными параметрами (генераторы, синхронные компенсаторы, крупные синхронные и асинхронные двигатели, обобщенную нагрузку). При отсутствии необходимых данных и во всех приближенных расчетах можно принимать среднее значение х" и , приведенные в табл. 2.1[4].

, (4.18)

где - результирующая (эквивалентная) сверхпереходная ЭДС схемы замещения, свернутой вокруг точки КЗ;

х_S - результирующее сопротивление схемы замещения.

При определении мгновенного ударного тока КЗ обычно учитывают затухание лишь апериодической составляющей тока, считая, что амплитуда периодической составляющей за 0,01 с практически сохраняет свою начальную величину I_m.п. При этом ударный ток для наиболее тяжелых условий определяется как:

,

где ударный коэффициент учитывает апериодическую составляющую тока КЗ.

Ударный коэффициент (см. гл. 3) зависит от электромагнитной постоянной времени Т_а.к или от отношения х_S/R_S Эта зависимость представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Зависимость ударного коэффициента от постоянной времени Т_а.к (или отношения х_S/R_S)

От достоверности определения величины ударного коэффициента в значительной степени зависит правильность выбора токоведущих шин, изоляторов, выключателей. Практический расчет ударных коэффициентов в сложных схемах замещения приведен в разделе 4.3.1.

При КЗ вблизи крупных генераторов ударный коэффициент близок к 2, по мере удаленности КЗ величина его падает, причем тем интенсивнее, чем больше протяженность воздушных и кабельных линий.

При учете асинхронных двигателей в качестве дополнительных источников питания необходимо иметь ввиду, что затухание периодической и апериодической составляющих токов КЗ от них происходит примерно с одинаковыми постоянными времени (см. рис. 4.4). Проведенные испытания позволили выделить примерный диапазон величины ударного коэффициента 1,6...1.8 [2].Для мелких двигателей и обобщенной нагрузки можно принимать к_у » 1.

У синхронных двигателей величина ударного коэффициента примерно та же, что и у синхронных генераторов одинаковой мощности.

Таким образом, при отдельном учете асинхронных и синхронных двигателей ударный ток (мгновенное значение) в месте КЗ составляет:

, (4.19)

где I_п.(0) - периодические составляющие тока КЗ в начальный момент времени от всех источников (кроме тех, которые непосредственно электрически не связаны с точкой КЗ); от асинхронного и синхронного двигателей, электрически непосредственно связанных с точкой КЗ, соответственно.

Из формулы (4.19) видно, что для определения i_у необходимо определить величины ударных коэффициентов, а для этого надо рассчитать эквивалентную электромагнитную постоянную времени.