ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Фрагмент книги (стр.176-179) Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. - М: Энергоатомиздат, 1987.-648 с.

3.5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

     При КЗ в системе собственных нужд существенное влияние на характер процесса и значение тока оказывают группы электродвигателей, включенных вблизи места повреждения. Наиболее сильно это влияние проявляется в сетях 3 —6 кВ собственных нужд крупных ТЭС и АЭС.
     Для привода механизмов собственных нужд применяют в основном асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. При близком КЗ напряжение на выводах двигателей оказывается меньше их ЭДС. Электродвигатели переходят в режим генератора, посылающего ток в место повреждения. Синхронные электродвигатели при их наличии также подпитывают место КЗ.
     Составляющую тока КЗ от электродвигателей необходимо учитывать при проверке аппаратов и проводников распределительных устройств собственных нужд, а также при расчете уставок релейной защиты оборудования 3 — 6 кВ. Для указанных целей достаточно обычно знать начальное значение периодической составляющей, ударный ток, значения периодической и апериодической составляющих тока КЗ в момент т размыкания контактов выключателей.
     Влияние тока подпитки от электродвигателей проявляется и учитывается в зависимости от места КЗ.
     При КЗ в точке К1 (рис. 3.38) ток подпитки будет иметь определяющее значение при выборе оборудования лишь в том случае, если его действие будет превышать действие тока от внешних источников (генераторов энергосистемы).
     При КЗ в точке К2 или КЗ действует суммарный ток — от внешней сети и от электродвигателей.
     Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от электродвигателя определяется по аналогии с синхронными генераторами по выражению

где Е"_ф - сверхпереходная ЭДС; х"_д - сверхпреходное индуктивное сопротивление электродвигателя.

Рис. 3.38. Особенности КЗ в системе собственных нужд

Величины Е"_ф и х"_д не задаются в каталогах, однако в них указывается кратность пускового тока электродвигателя I_*пуск, равная отношению пускового тока электродвигателя I_пуск к его номинальному току I_ном. Прямое включение электродвигателя в сеть рассматривается в теории электрических машин как КЗ за сопротивлением х"_д. На этом основании в практических расчетах принимают

В отличие от генераторов запас электромагнитной и кинетической энергии электродвигателей мал и периодическая составляющая тока КЗ, создаваемая ими, быстро затухает:

где Т'_д — постоянная времени затухания тока КЗ (периодической составляющей) от электродвигателей.
Апериодическая составляющая тока КЗ от электродвигателя описывается обычным выражением

где Т_а,д — постоянная времени затухания апериодического тока для цепи электродвигателя.
Ударный ток от электродвигателя

где к_у,д — ударный коэффициент, определяемый обычным путем по известному Т_а,д.
В общем случае к секциям собственных нужд электростанций подключается большое количество электродвигателей разных типов и мощностей. При оценке результирующего влияния всех электродвигателей на ток КЗ в месте повреждения целесообразно все электродвигатели заменить одним эквивалентным. Как показывает опыт, такая замена возможна и не приводит к существенным погрешностям. Действующие нормативы [3.7] рекомендуют следующие значения параметров эквивалентного электродвигателя:

Коэффициент полезного действия n_д	0,94
Коэффициент мощности cos ф_д	0,87
Постоянная времени периодической составляющей тока Т'_д, с	0,07
Постоянная времени апериодической составляющей тока Т_а,д, с	0,04
Ударный коэффициент к_у,д	1,65
Кратность пускового тока	5,6

     С учетом изложенного расчет токов КЗ в системе собственных нужд электростанции целесообразно проводить в следующем порядке [3.7]:
     1. Составить расчетную схему (см., например, рис. 3.38), принимая при этом во внимание лишь те электродвигатели, которые имеют с местом КЗ прямую электрическую связь.
     2. Составить схему замещения для определения тока КЗ от внешних источников (энергосистемы) и обычным способом (см. § 3.3) рассчитать начальное значение периодической составляющей I_п,0,с. Считаем I_п,0,с незатухающим (удаленная точка).
     3. Определить суммарную номинальную мощность всех электродвигателей собственных нужд, электрически связанных с местом КЗ,

Р_ном и начальное значение периодической составляющей тока от электродвигателей:

где I_п,0,д, кА,

Р_ном, МВт; U_ном 4. Найти начальное значение периодической составляющей суммарного тока КЗ:

5. Вычислить периодическую составляющую тока КЗ к моменту t:

где при определении e^-t/0,07 можно использовать кривые на рис. 3.25, подставляя вместо Т_а значение Т'_д.
6. Определить апериодическую составляющую тока КЗ к моменту t:

где Т_а,с можно определить по кривым на рис. 3.39 в зависимости от мощности питающей обмотки трансформатора собственных нужд S_H0M. В расчете также целесообразно использовать кривые на рис. 3.25.

Рис. 3.39. Кривые определения ударных коэффициентов и постоянных времени затухания апериодической составляющей тока КЗ для ветви схемы

7. Найти ударный ток КЗ:

где k_у,с определяется по кривым на рис. 3.39; k_у,д=1,65 (см. выше).
При расчете токов КЗ на секции, питаемой через резервный трансформатор, должны учитываться электродвигатели, присоединенные непосредственно к шинам данной секции и к другим секциям, связанным с расчетной через магистрали резервного питания (например, в режиме замены рабочего трансформатора одного блока с одновременным пуском или остановом другого блока).
Если точный состав электродвигателей собственных нужд неизвестен, то для приближенных оценок тока КЗ принимают при питании от рабочего трансформатора

а при питании от резервного трансформатора

где S_{ном,ТСН} - номинальная мощность рабочего трансформатора собственных нужд; S_{ном,ПРТСН} - номинальная мощность пускорезервного трансформатора собственных нужд. Если трансформаторы имеют расщепленную обмотку низшего напряжения, то мощности, полученные из предыдущих выражений, необходимо уменьшить в 2 раза, т.е. учитывать электродвигатели, подключенные к данной обмотке НН.