ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин.

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

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

I п,0,д =E" ф /x" д ,

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 Iпуск к его номинальному току Iном. Прямое включение электродвигателя в сеть рассматривается в теории электрических машин как КЗ за сопротивлением х"д. На этом основании в практических расчетах принимают равной

I п,0,д =I пуск =I *пуск ·I ном , (3.64)

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

I п,t,д =I п,t,д ·e -t/T д , (3.65)

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

i a,t,д =2·I п,0,д ·e -t/T a,д ,

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

i y,д =2·I п,0,д ·k y,д ,

где ку,д — ударный коэффициент, определяемый обычным путем по известному Та,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:

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 Iп,0,с. Считаем Iп,0,с незатухающим (удаленная точка).
3. Определить суммарную номинальную мощность всех электродвигателей собственных нужд, электрически связанных с местом КЗ, Рном и начальное значение периодической составляющей тока от электродвигателей:

где Iп,0,д, кА, Рном, МВт; Uном
4. Найти начальное значение периодической составляющей суммарного тока КЗ:

I п,0 =I п,0,c +I п,0,д ,

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 Та значение Т'д.
6. Определить апериодическую составляющую тока КЗ к моменту t:

где Та,с можно определить по кривым на рис. 3.39 в зависимости от мощности питающей обмотки трансформатора собственных нужд SH0M. 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 kу,с определяется по кривым на рис. 3.39; kу,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 Sном,ТСН - номинальная мощность рабочего трансформатора собственных нужд; Sном,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.