Глава 9

9.1. Короткие замыкания в питающих сетях

При КЗ в сетях напряжением 330 кВ и выше, кроме периодической и апериодической составляющих, можно выделить также высшие гармонические составляющие. Последние обусловлены распределенной поперечной емкостью ЛЭП. При наличии в ЛЭП сосредоточенной продольной емкости ток КЗ содержит также субгармоническую составляющую с пониженной частотой по сравнению с промышленной. Расчет составляющих тока КЗ с учетом емкостей ЛЭП при КЗ в различных точках сети легко выполняется с помощью цифровых ЭВМ.

Расчетная схема для одного из условий, показанная на рис. 9.1, позволяет установить общие зависимости для расчета токов КЗ в таких ЛЭП. При отсутствии продольной емкости в ЛЭП (КЗ в точке К1 - на шинах источника, в точке К2 - за трансформатором) полный ток в месте трехфазного КЗ содержит только периодическую (промышленной частоты) и апериодическую составляющие. Эти составляющие так же, как и ударный ток КЗ, определяют по известным формулам. Аналогично рассчитывают ток КЗ при наличии продольной емкости, если КЗ возникает за некоторым сопротивлением (точка К3). При этом в суммарном сопротивлении ЛЭП учитывают сопротивление , где - продольная емкость; - промышленная частота.

При трехфазном КЗ в любой точке ЛЭП полный ток КЗ состоит из суммы токов i1 и i2 , создаваемых источниками, расположенными

Рис. 9.1. Расчетная схема для одного из рассматриваемых условий

по разные стороны от продольной емкости. Учитывают также расположение точки КЗ относительно емкости и источников. Ток КЗ, создаваемый генераторами (точка КЗ и источник - на одной стороне относительно продольной емкости), состоит из периодической составляющей промышленной частоты, а также свободных периодических и апериодических составляющих. Его определяют по зависимостям, относящимся к случаю отсутствия продольной емкости.

Ток КЗ, создаваемый системой, которая по отношению к точке КЗ находится за продольной емкостью (точки К1 и К3), содержит периодическую составляющую промышленной частоты, свободные периодические и субгармоническую составляющие. Последнюю в общем случае рассчитывают по формуле

(9.1)

где - результирующее реактивное сопротивление;

- постоянная времени затухания тока субгармоники;

- результирующие значения индуктивности и активного сопротивления всех элементов схемы, расположенных по отношению к точке КЗ с той стороны, что и продольная емкость;

- угловая частота тока субгармоники.

Ударный ток КЗ, создаваемый источником, связанным с точкой КЗ сосредоточенной продольной емкостью,

(9.2)

где - момент появления ударного тока (из-за наличия продольной емкости с).

Таким образом, полный ток трехфазного КЗ для рассматриваемых условий приближенно определяется выражением

(9.3)

где - соответственно амплитуды периодической составляющей тока промышленной частоты генераторов станции и системы,

При чем

,,-начальное значение амплитуды тока субгармоники; - начальное значение апериодической составляющей тока генератора;- результирующие сопротивления всех элементов схемы до точки КЗ для соответствующих источников;

; ;

Ударный ток рассчитывают по формуле

(9.4)

В ЛЭП напряжением 330 кВ и выше по мере удаления от источника питания периодическая составляющая тока КЗ убывает. Свободные периодические составляющие в полном токе КЗ при этом возрастают.

Отделение от ЭЭС синхронного генератора или группы генераторов обычно происходит при отключении КЗ. После некоторой паузы при АПВ генераторов на КЗ начальный ток повторного КЗ может превышать начальный ток первого повреждения, что нужно учитывать при выборе или проверке аппаратов и проводников по условиям аварийного режима.

Расчетные условия определяются реактивной мощностью, сбрасываемой генератором во время паузы АПВ, параметрами применяемой системы возбуждения генератора, пределами регулирования возбуждения, длительностью первого КЗ и его удаленностью, а также временем паузы АПВ. Рост сбрасываемой генератором реактивной мощности, приближение внешнего сопротивления к 0,6-0,7 относительных единиц при номинальных параметрах генератора и увеличение длительности первоначального аварийного режима сопровождаются возрастанием отношения начального тока повторного КЗ к начальному току первого повреждения. Начальный ток повторного КЗ не превышает начальный ток первого повреждения при:

отключении гидрогенератора от ЭЭС по истечении не более 0,5 с, а турбогенератора - не более 1 с с момента возникновения аварийного режима;

оснащении отключаемых генераторов вентильной системой возбуждения, если пауза АПВ не превышает 0,7 с с момента отключения турбогенератора и 1 с с момента отключения гидрогенератора. В этом случае ток первого повреждения является расчетным при выборе или проверке аппаратов и проводников по условиям КЗ.

Генератор может быть оснащен небыстродействующей системой возбуждения (машинный возбудитель) с напряжением возбуждения при расфорсировке, соответствующим возбуждению генератора на холостом ходу. Поэтому при длительности аварийного режима более 1 с, удаленности КЗ в 0,6-0,7 относительных единиц и полном сбросе генератором реактивной мощности начальный ток повторного КЗ превышает ток первого повреждения на 20-25 %. В рассматриваемых условиях независимо от длительности паузы АПВ расчетным током является начальный ток повторного КЗ. Последний на 25 % больше начального тока первого повреждения.