Б) Расчетная схема установки

Под расчетной схемой установки понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнений расчетов.

На расчетной схеме или в приложениях к ней указываются номиналь­ные параметры (напряжения, мощности, сопротивления) отдельных эле­ментов. Указываются параметры всех элементов, сопротивления которых учитываются при расчетах токов КЗ в установках высокого напря­жения (генераторах, трансформаторах, линиях электропередачи, реакторах). Сопротивления шин распределительных устройств, электрических аппаратов (выключателей, трансформаторов тока и др.), кабельных и воздушных перемычек сравнительно небольшой длины при этом не учитывают из-за их малого значения. Поэтому их параметры на схеме не указывают.

В отдельных случаях для уточненных расчетов в схеме должны указы­ваться также параметры нагрузки.

При расчетах токов КЗ в установках напряжением до 1 кВ необходимо учитывать сопротивления шин, трансформаторов тока, рубильников, авто­матических выключателей, параметры которых должны указываться в расчетной схеме.

В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указы­вают среднее напряжение Uср,кВ, согласно следующей шкале:

770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15.

Приняв для каждой электрической ступени среднее напряжение, считают, что номинальные напряжения всех элементов, включенных на данной ступени, равны ее среднему напряжению.

Для определения сопротивления элементов сети на расчетной схеме обычно указываются их параметры в именованных, а в большинстве слу­чаев в относительных единицах или в процентах (напряжение КЗ трансфор­маторов, индуктивные сопротивления генераторов и др.).

На расчётной схеме электроустановки намечают точки в которых предполага­ется К.З. Затем для выбранной точки К.З. составляют эквивалентную электриче­скую схему замещения. Схемой замещения называют электрическую схему , со­ответствующую по исходным данным расчётной схеме , но в которой все магнит­ные связи заменены электрическими.

Расчёт токов К.З. методом относительных единиц.

При этом методе все расчётные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности. За базисное принимают номинальные напряжения:

0,23; 0,4; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230; кВ.

За базисную мощность можно выбрать мощность, принимаемую при расчё­тах за единицу, например, мощность системы, суммарные номинальные мощно­сти генераторов станции или трансформаторов подстанции или удобное для рас­чётов число, кратное десяти.

Номинальные параметры элементов схемы связаны между собой соотношениями:

Любой другой режим работы того же элемента цепи, включая и режим КЗ, характеризуется некоторыми значениями напряжения U, токаJ,мощности S = и сопротивления х = , которые можно выра­зить в долях соответствующих номинальных параметров данного элемента, принимаемых в данном случае за базовые:

Полученные таким образом значения являются относительными вели­чинами, характеризующими элемент цепи при заданных условиях работы (индекс * указывает, что величина выражена в относительных единицах).

Относительные значения тока, напряжения и других параметров можно определять не только по отношению к номинальным значениям данного элемента цепи, но и по отношению к любой другой базовой системе вели­чин, положенной в основу расчета. Очевидно, что в базовую систему величин должны входить базовая мощность sq, базовое напряжение Uб, базовый ток Iь, связанные выражением мощностидля трехфазной системы , а также базовое сопротивление При этом про­извольно можно задаваться только двумя базовыми величинами. Обычно удобно задаваться базовыми значениями мощности и напряжения и по ним уже определять базовый ток и базовое сопротивление. Базовые значения обычно выражают в следующих единицах: напря­жение — в киловольтах, мощность — мегавольт-амперах, сопротивление — омах.

При известных базовых величинах относительные базо­вые значения определяют по формулам:

Реактивное и активное сопротивление в относительных едини­цах представляют собой отношение падения напряжения на данном сопротивлении при номинальном токе к номинальному напряжению:

Исходя из этого, относительное базисное сопротивление опреде­ляется по следующим формулам (с индексами «б»):

1) если сопротивление для линий и кабелей задано в омах на фазу, то:

где единица величин х и r - Ом; Sном—МВ • А, Uном — kВ;

2) если сопротивление для генераторов и двигателей задано в относительных единицах, то:

Для трансформаторов (при Sном 630 кВ * А) относительное со­противление х соответствует напряжению к. з. в относительных единицах, т.е. Uк_* = 0,01Uк (%). Поэтому для таких трансформа­торов:

При мощности трансформаторов Sном<630 кВ • А, для которых обычно учитывается относительное активное сопротивление г*,

где Р_м — потери в металле трансформатора (по каталожным данным), кВт.

Относительное активное сопротивление трансформатора:

3) если известно сопротивление реакторов Хр (%), то:

Последовательность расчёта тока КЗ в методе относительных единиц:

1) Выбирают базисные мощность и напряжения _i.

2) Определяют базисные токи по формуле:

3) Определяют сопротивления всех элементов сети, приведённые к базисным условиям. По расчётной схеме составляют схему замещения и определяют эквивалентное сопротивление до точки КЗ. Находят ток К.З. в относи­тельных единицах по формуле:

4) Определяют ток К.З. в именованных единицах: