Расчет сопротивлений элементов цепи при коротком замыкании в относительных и именованных единицах, расчет токов и мощности презентация

ПМ
Организация электроснабжения электрооборудования по отраслям
МДК
Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций

11.09.2020г.
Тема урока
Расчет сопротивлений элементов цепи при к.з. в относительных и именованных единицах, расчет токов и мощности к.з.
Электродинамическое и термическое действие токов к.з., порядок проверки электрооборудования на электродинамическую и термическую стойкость.
Ограничения токов к.з.
Реакторы, способы их включения.

Расчет токов и мощности к.з. выполняют в следующей последовательности:
– определяют базисный ток по формуле
– определяют действующее значение тока к.з., формула для определения которого выводится из выражений:

Произведя в полученном выражении необходимые преобразования, будем иметь
– определяют ударный ток iу и его действующее значение Iу по формулам :
Iу = 2,55 Iк, Iу = 1,52 Iк;
– определяют мощность к.з. по выражению:

Метод именованных единиц чаще применяется при расчете токов к.з. в простых неразветвленных сетях и установках напряжением до 1 кВ.
Расчет обычно производится по полному сопротивлению цепи к.з., так как суммарное активное сопротивление оказывается соизмеримым с индуктивным и должно быть учтено.
При вычислении удобно выражать расчетные параметры в следующих единицах: напряжение в вольтах; ток в килоамперах, мощность в киловаттах и киловольт-амперах, сопротивления в миллиомах.

Расчет сопротивлений элементов цепи к.з. обычно сводится к определению сопротивлений силовых трансформаторов и линий электропередачи.
Порядок расчета токов к.з. в установках напряжением до 1 кВ аналогичен порядку расчета токов к.з. с использованием системы относительных единиц.

Электродинамическое действие токов короткого замыкания
Токи к.з. в токоведущих частях и аппаратах вызывают динамические (механические) усилия, которые могут разрушить оборудование.
В нормальных условиях токи в аппаратах невелики и их механические усилия незначительны, но при к.з. токи увеличиваются в десятки раз и их воздействие может достигнуть опасных значений.
Правильно выбранные токоведущие части и аппараты должны обладать достаточной электродинамической стойкостью против ударного действия токов к.з., чтобы обеспечить надежную работу электроустановок.

При токе трехфазного к.з. и параллельном расположении проводников трех фаз в одной плоскости в наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза, на которую действует сила
Рассматривая проводник как равномерно нагруженную многопролетную балку, получим изгибающий момент (Н·м), создаваемый ударным током:

Электродинамическая стойкость проводников прямоугольной формы, закрепленных на изоляторах, определяется по механическому напряжению, возникающему при протекании ударного тока:

Момент сопротивления при расположении прямоугольных проводников на ребро (рис.1.1,а)
при расположении плашмя (рис.1.1,б)
где b — толщина проводника, мм;
h — ширина (высота) проводника, мм.
Рисунок 1.1

Условие механической стойкости проводников при протекании ударного тока:
Допустимое напряжение при изгибе принимают для медных шин — 170 МПа, алюминиевых —80 МПа, стальных — 190 МПа.

Термическое действие токов короткого замыкания
Различают два основных режима нагрева элементов электроустановок токами: длительный нормальный режим работы и кратковременный режим короткого замыкания.
Полный тепловой импульс Вк
Минимальное допустимое сечение ( )
По qмин подбирают ближайшее большее стандартное сечение проводника по соответствующим справочным таблицам.

Если сечение проводника предварительно выбрано по рабочему режиму, то он будет термически стоек, если выполняется условие
где q — выбранное сечение проводника, мм 2.

В мощных электроустановках применяют искусственные меры ограничения токов к.з., что позволяет применять более дешевое электрооборудование.
Для ограничения токов к.з. применяют методы, связанные с увеличением сопротивления цепи к.з. или с осуществлением раздельной работы источников питания (пассивные методы), либо путем включения последовательно в цепь специальных токоограничивающих сопротивлений (активные методы).
Ограничение токов короткого замыкания.

Пассивные методы ограничения токов к.з. не связаны с дополнительными капитальными затратами и сводятся к отказу от параллельной работы генераторов электростанций, понижающих трансформаторов подстанций, линий питающей электросети и применению трансформаторов с расщепленными обмотками.
Активные методы ограничения токов к.з. основаны на применении реакторов, представляющих собой однофазную индуктивную катушку без сердечника с постоянной индуктивностью. Реакторыивключаются последовательно во все три фазы.

Реакторы могут включаться между секциями шин распределительных устройств (секционные) и на отходящих от шин кабельных линиях
( линейные).
На воздушных линиях реакторы не устанавливаются из-за большого индуктивного сопротивления линий.

На рис. 1.2 показаны схемы включения секционного (рис. 1.2, а) и линейного (рис.1.2, б) реакторов. Такие реакторы называют одинарными. Наряду с ними, получили применение сдвоенные реакторы (рис. 1.2, в), которые имеют две катушки на фазу, включенные согласно, и имеющие третий вывод от средней точки обмотки.
Средним выводом реактор LR присоединяется к источнику энергии G. У сдвоенного реактора благодаря глубокой индуктивной связи между ветвями результирующее индуктивное сопротивление в нормальном режиме существенно меньше, чем при к.з. Это свойство сдвоенного реактора обычно используют для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при к.з.
Рисунок 1.2 Схема включения реакторов:
а-секционного; б-линейного; в-сдвоенного