Расчетные условия для проверки аппаратуры и токоведущих частей по режиму короткого замыкания.

Расчетные условия должны быть определены с достаточной точностью и с уче­том реальных условий, в которых работает данная цепь.

Даже приближенный анализ работы различных присоединений, подключаемых к шинам одного и того же напряжения, показывает, что расчетные условия по токам КЗ для них могут быть различными.

В качестве примера рассмотрим случай определения расчетного тока КЗ для цепей генератора G1 и трансфор­матора собственных нужд, присоединенных к одним и тем же шинам ТЭЦ. При повреждении на выводах ТСН1 от сборных шин генераторного распредели­тельного устройства через его выключатель протекает ток КЗ от всех генерато­ров системы I_к,S. При повреждении на сборных шинах генераторного напряже­ния через выключатель не будет проходить большой ток, так как электродвига­тели собственных нужд, которые могут явиться его источником, отдалены от места к.з. большим сопротивлением трансформатора.

В других условиях находится присоединение генератора G1. При КЗ на выво­дах по его цепи протекает ток от всех источников энергосистемы I_{к, S}, за выче­том собственного тока генератора I_к,G1. При КЗ на собственных сборных шинах генераторного напряжения по цепи потечет только ток генератора I_к,G1.

Расчетные условия могут изменяться и в пределах одного присоединения в за­висимости от положения точки КЗ. Особенно это заметно в случае одного при­соединения реактированной линии. Токи КЗ будут значительно отличаться в зависимости от того, произошло повреждение до реактора или после него. Та­кое различие расчетных условий в пределах одной электроустановки может ус­ложнить их определение, выбор и проверку оборудования. Для сокращения объема вычислительной работы обычно используют тот факт, что в электроус­тановках существуют группы цепей, которые в отношении режима короткого замыкания находятся примерно в одинаковых условиях. Это обязательно по­зволяет разбить всю схему электроустановки на зоны, в которых устанавлива­ются те или иные расчетные условия.

Рассмотрим, как образуются расчетные зоны для схемы ТЭЦ.

Генераторы G1 и G2 включены на шины генераторного РУ, а генератор G3 включен по схеме блока на шины ВН (35-220 кВ). Зона 1 включает все цепи установки повышен­ного напряжения, т.е. сборные шины, цепи трансформаторов, начиная от их вы­водов до сборных шин 35-220 кВ, цепи линий электропередачи 35-220 кВ, а также шиносоединительный выключатель, обходную систему шин с обходным выключателем, если они имеются.

Все без исключения цепи этой зоны рассчитывают по суммарным токам КЗ, определенным для точки К1 на сборных шинах 35-220 кВ.

Для некоторых цепей определенные таким образом расчетные условия могут быть несколько завышенными, например линий связи с энергосистемой и при­соединений трансформаторов. Точное определение расчетных условий для этих цепей зоны 1 обычно не приводит к изменению типа устанавливаемого обору­дования. Необходимость уточнения расчетных условий возникает обычно лишь тогда, когда ставится вопрос об очередности замены выключателей в распреде­лительном устройстве.

Время отключения КЗ, требуемое для оценки термической стойкости аппара­тов, определяется по времени действия основных релейных защит и полному времени отключения выключателей: t_отк=t_рз+t_отк,в

При этом можно принять t_рз=0,1с. С учетом действительных характеристик вы­ключателей получим, что время отключения КЗ находится в пределах t_отк=0,16 – 0,2с.

Несколько зон можно выделить в РУ генераторного напряжения.

В зону 2 входит большое количество цепей: сборные шины генераторного на­пряжения, цепь шиносоединительного выключателя, цепи трансформатора связи и трансформаторов собственных нужд, а также цепь ответвления от блока генератор – трансформатор до трансформатора собственных нужд.

Если от шин генераторного напряжения 6-10 кВ отходят нереактированные ли­нии к потребителям или на собственные нужды, то такие линии, естественно относятся к зоне 2. В этой зоне все токоведущие части и аппараты рассчитыва­ются по токам, определенным при КЗ на сборных шинах 6-10 кВ ТЭЦ, т.е. по точке К2.

Для ответвления от блока генератор – трансформатор к трансформатору собст­венных нужд, которое также относится к зоне 2, расчетные токи КЗ берут по точке К3, находящейся на этом ответвлении.

Для цепей трансформаторов связи данные расчетные условия будут несколько завышены, но уточнение их обычно не делается. Величина t_отк для всех цепей этой зоны определяется временем действия дифференциальной защиты блока, для которых можно принять t_рз=0,1 с. С учетом полного времени отключения выключателей генераторного напряжения t_отк=0,3 с.

Зона 3 включает в себя одну цепь генератора, будь то генератор, присоединен­ный на ТЭЦ к шинам 6-10 кВ, или генератор, работающий в блоке с повышаю­щим трансформатором. Для этой зоны расчетные условия по токам КЗ опреде­ляется всякий раз, исходя из двух крайних случаев возможных коротких замы­каний.

Первый случай – КЗ произошло на сборных шинах; через выключатель генера­тора пойдет только ток, посылаемый данным генератором G1 в место повреж­дения:

I_к,расч=I_к,G1.

Второй случай – КЗ на выводах генератора. В этом случае через выключатель генератора к месту КЗ пойдут токи от всех других источников, кроме данного генератора, и, следовательно,

I_к,расч=I_к,S -I_к,G1.

Установив токи КЗ, выбирают худший случай.

Аналогичный подход существует к определению расчетных условий для цепи генератора, работающего по блочной схеме. Суммарный ток КЗ определяется для точки КЗ и в зависимости от положения места повреждения в цепи генера­тора по ней будет протекать ток I_к,G3 или I_к,S -I_к,G3.

Время отключения для зоны 3 определяется с учетом действия дифференциаль­ной защиты генератора или блока, т.е. t_отк=0,3 с, а при мощности генератора 60 МВт и более (t_отк=0,4 с) по времени действия резервной защиты.

Зона 4 включает в себя также только одну цепь, а именно реактированную от­ходящую линию 6-10 кВ. Согласно ПУЭ токоведущие части и аппараты такой линии рассчитываются по точке к.з. К4, находящейся за реактором. Это делают, считая, что кз на участке между сборными шинами и реактором маловероятны, между тем выбор ошиновки и аппаратов по токам кз до реактора, т.е. по точке К2, привел бы к необходимости выбора усиленной ошиновки и мощных вы­ключателей, что резко повысило бы капитальные затраты на оборудование ячеек линий 6-10 кВ.

В зону 5 входит секционная связь, т.е. секционный выключатель и реактор, трансформаторы тока и соответствующая ошиновка. Точное определение рас­четных условий для этой цепи затруднительно. Так как условия работы цепи при кз на одной секции примерно такие же, как для цепи генератора, токоведу­щие части и аппараты этой цепи рекомендуется выбирать по тем же наиболь­шим значениям токов, которые были определены для зоны 3.

Зоны 6 и 7 охватывают цепи собственных нужд. При этом оборудование отно­сящееся к зоне 7, подвергается действию суммарного тока кз, определенного в точке К5, включая подпитку от электродвигателей собственных нужд.

Цепи зоны 6 аналогичны по своим свойствам цепям генератора. В зависимости от положения цепей относительно точки кз по ним протекает только ток от электродвигателей или ток от генераторов, проходящий через ТСН2. При этом ток подпитки от электродвигателей собственных нужд, как правило, может иметь решающее значение лишь для начального значения тока кз.

Все, что было выше изложено в отношении определения расчетных условий по токам кз для электростанций типа ТЭЦ, может быть отнесено и к случаю блоч­ной электростанции. Однако для зоны 1 электростанций с энергоблоками большой мощности следует определить уточненные значения токов кз для каж­дой цепи с выключателем.

Для зон 6 и 7 ток от электродвигателей собственных нужд рассчитывается с учетом особенностей использования резервного трансформатора, который мо­жет одновременно питать несколько секций разных энергоблоков. Обычно токи кз при питании от резервного трансформатора значительно больше, чем при питании от рабочего трансформатора, вследствие чего именно они и принима­ются в качестве расчетных при выборе оборудования в зоне 7.

При определении расчетных условий по токам кз для понизительной подстан­ции по существу имеется лишь две расчетные зоны (1 и 6). Правда, первых зон две – для цепей ВН и СН. Время отключения для зоны 6 нужно уточнять по данным времени защит, установленных в цепях НН подстанции. Если на сто­роне пониженного напряжения подстанции применяются групповые или ли­нейные реакторы, то в схеме подстанции могут появиться расчетные зоны 4.