РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»

Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования

РД 153-34.0-20.527-98

УДК 621.311.014.7.001. 24 + 621.311.002.51.004.17

ББК 31.2

Р 85

РАЗРАБОТАНЫ Московским энергетическим институтом (техническим университетом)

ИСПОЛНИТЕЛИ: Б.Н. НЕКЛЕПАЕВ - руководитель работы (разработка программы, разд. 1, 2, 9, п. 3.6)

И.П. КРЮЧКОВ - ответственный исполнитель (разд. 3, 4, пп. 5.1-5.4, 5.5.1, 5.5.2, 5.5.5, 5.5.6, 5.6.6-5.6.8, 5.9, 5.11.1, разд. 8, приложения П.1-П.12)

В.В. ЖУКОВ - (пп. 5.5.8, 5.6, 5.7, 5.10, разд. 6, 7)

Ю.П. КУЗНЕЦОВ -(пп. 5.5.3-5.5.7, 5.6.5-5.6.7, 5.8, 6.7.7, разд. 10, приложение П.13)

Научный редактор Б.Н. НЕКЛЕПАЕВ

УТВЕРЖДЕНЫ Департаментом стратегии развития и научно-технической политики 23.03.1998 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководящие указания предназначены для использования инженерами-энергетиками при выполнении ими расчетов токов короткого замыкания (КЗ) и проверке электрооборудования (проводников и электрических аппаратов) по режиму КЗ.

Руководящие указания включают в себя методы расчета токов симметричных и несимметричных КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ и до 1 кВ, методы проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость и методы проверки электрических аппаратов на коммутационную способность.

Руководящие указания не предназначены для использования при расчетах токов КЗ для целей релейной защиты и автоматики в специфических условиях (наличие длинных линий электропередачи, продольной и поперечной компенсации, нелинейных элементов в цепи; двойные, повторные, видоизменяющиеся и сложные виды КЗ и т.п.).

Данные Руководящие указания существенно отличаются от ранее действовавших аналогичных нормативно-технических документов, таких как:

а) Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору по режиму короткого замыкания аппаратуры и проводников в электрических установках высокого напряжения (М.: ГЭИ, 1944. - 51 с.);

б) Руководящие указания по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания (1-я ред. М.: МЭИ, 1975. - 331 с.).

В настоящем, третьем издании Руководящих указаний, учтены пожелания пользователей: изменена структура документа, разработаны методы расчета токов КЗ с учетом специфических параметров современных электрических машин и их систем возбуждения, даны рекомендации по учету электрической дуги, нагрева и перемещения гибких проводников при КЗ, влияния комплексной нагрузки на токи КЗ.

Приводятся новые кривые изменения во времени токов КЗ генераторов различных серий с различными системами возбуждения. Включен материал о терминах и определениях в области коротких замыканий в электроустановках, о буквенных обозначениях величин, а также материал о применении ЭВМ при расчетах токов КЗ.

Все основные разделы Руководящих указаний иллюстрируются примерами решения характерных задач.

Руководящие указания разработаны авторским коллективом в следующем составе: д.т.н., проф. Неклепаев Б.Н. (руководитель работы), к.т.н., проф. Крючков И.П. (ответственный исполнитель), д.т.н., проф. Жуков В.В., д.т.н., проф. Кудрявцев Е.П. (пп. 7.4; 7.6.4), к.т.н., доц. Кузнецов Ю.П.

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Общие положения

1.1.1. Для электроустановок характерны 4 режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами.

1.1.2. Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

1.1.3. По режиму КЗ электрооборудование проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а коммутационные аппараты - также на коммутационную способность.

1.1.4. Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, расчет токов КЗ для его проверки допускается производить приближенно, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчетов токов КЗ не должна превышать 510 %.

1.1.5. Руководящие указания согласованы с действующими Государственными стандартами в области коротких замыканий, а также с Правилами устройства электроустановок:

- ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1985. 17 с.

- ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. - М.: Изд-во стандартов, 1988.-40 с.

- ГОСТ Р 50270-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. - М.: Изд-во стандартов, 1993.- 60 с.

- ГОСТ 29176-91. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока. М.: Изд-во стандартов, 1992. - 40 с.

- ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 57 с.

- Правила устройства электроустановок. - 6-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.

1.2. Термины и определения

1.2.1. В Руководящих указаниях используются следующие термины и определения:

1.2.1.1. Замыкание - всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей.

1.2.1.2. Короткое замыкание замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

1.2.1.3. Короткое замыкание на землю короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

1.2.1.4. Однофазное короткое замыкание короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза.

1.2.1.5. Двухфазное короткое замыкание короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

1.2.1.6. Двухфазное короткое замыкание на землю короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы.

1.2.1.7. Двойное короткое замыкание на землю совокупность двух однофазных коротких замыканий на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки.

1.2.1.8. Трехфазное короткое замыкание - короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

1.2.1.9. Трехфазное короткое замыкание на землю короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы.

1.2.1.10. Повторное короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке при автоматическом повторном включении коммутационного электрического аппарата поврежденной цепи.

1.2.1.11. Изменяющееся короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке с переходом одного вида короткого замыкания в другой.

1.2.1.12. Устойчивое короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, условия возникновения которого сохраняются во время бестоковой паузы коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.13. Неустойчивое короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, условия возникновения которого самоликвидируются во время бестоковой паузы коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.14. Симметричное короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях.

1.2.1.15. Несимметричное короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, при котором одна из ее фаз находится в условиях, отличных от условий других фаз.

1.2.1.16. Удаленное короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, при котором амплитуды периодической составляющей тока данного источника энергии в начальный и произвольный моменты времени практически одинаковы.

1.2.1.17. Близкое короткое замыкание короткое замыкание в электроустановке, при котором амплитуды периодической составляющей тока данного источника энергии в начальный и произвольный моменты времени существенно отличаются.

1.2.1.18. Режим короткого замыкания режим работы электроустановки при наличии в ней короткого замыкания.

1.2.1.19. Предшествующий режим режим работы электроустановки непосредственно перед моментом возникновения короткого замыкания.

1.2.1.20. Установившийся режим короткого замыкания режим короткого замыкания электроустановки, наступающий после затухания во всех цепях свободных токов и прекращения изменения напряжения возбудителей синхронных машин под действием автоматических регуляторов возбуждения.

1.2.1.21. Переходный процесс в электроустановке процесс перехода от одного установившегося режима электроустановки к другому.

1.2.1.22. Электромагнитный переходный процесс в электроустановке переходный процесс, характеризуемый изменением значений только электромагнитных величин электроустановки.

1.2.1.23. Электромеханический переходный процесс в электроустановке переходный процесс, характеризуемый одновременным изменением значений электромагнитных и механических величин, определяющих состояние электроустановки.

1.2.1.24. Свободная составляющая тока короткого замыкания составляющая тока короткого замыкания, определяемая только начальными условиями короткого замыкания, структурой электрической сети и параметрами ее элементов.

1.2.1.25. Принужденная составляющая тока короткого замыкания составляющая тока короткого замыкания, равная разности между током короткого замыкания и его свободной составляющей.

1.2.1.26. Апериодическая составляющая тока короткого замыкания свободная составляющая тока короткого замыкания, изменяющаяся во времени без перемены знака.

1.2.1.27. Периодическая составляющая тока короткого замыкания рабочей частоты составляющая тока короткого замыкания, изменяющаяся по периодическому закону с рабочей частотой.

1.2.1.28. Мгновенное значение тока короткого замыкания значение тока короткого замыкания в рассматриваемый момент времени.

1.2.1.29. Действующее значение тока короткого замыкания среднее квадратическое значение тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени.

1.2.1.30. Действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания среднее квадратическое значение периодической составляющей тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени.

1.2.1.31. Начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания условная величина, равная двойной амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени, уменьшенной в  раз.

1.2.1.32. Начальное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени.

1.2.1.33. Установившийся ток короткого замыкания значение тока короткого замыкания после окончания переходного процесса, характеризуемого затуханием всех свободных составляющих этого тока и прекращением изменения тока от воздействия устройств автоматического регулирования возбуждения источников энергии.

1.2.1.34. Ударный ток короткого замыкания наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания.

1.2.1.35. Ударный коэффициент тока короткого замыкания отношение ударного тока короткого замыкания к амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания рабочей частоты в начальный момент времени.

1.2.1.36. Отключаемый ток короткого замыкания ток короткого замыкания электрической цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов ее коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.37. Действующее значение периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания условная величина, равная двойной амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания в момент начала расхождения дугогасительных контактов коммутационного электрического аппарата, уменьшенной в  раз.

1.2.1.38. Апериодическая составляющая отключаемого тока короткого замыкания значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в момент начала расхождения дугогасительных контактов коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.39. Амплитудное значение отключаемого тока короткого замыкания условная величина, равная арифметической сумме действующего значения периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания, увеличенного в  раз, и апериодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания.

1.2.1.40. Симметричные составляющие несимметричной трехфазной системы токов короткого замыкания три симметричные трехфазные системы токов короткого замыкания рабочей частоты прямой, обратной и нулевой последовательностей, на которые данная несимметричная трехфазная система токов короткого замыкания может быть разложена.

1.2.1.41. Ток короткого замыкания прямой последовательности один из токов симметричной трехфазной системы токов короткого замыкания прямого следования фаз.

1.2.1.42. Ток короткого замыкания обратной последовательности один из токов симметричной трехфазной системы токов короткого замыкания обратного следования фаз.

1.2.1.43. Ток короткого замыкания нулевой последовательности один из токов симметричной неуравновешенной трехфазной системы токов короткого замыкания нулевого следования фаз.

1.2.1.44. Ожидаемый ток короткого замыкания ток короткого замыкания, который был бы в электрической цепи электроустановки при отсутствии действия установленного в ней токоограничивающего коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.45. Пропускаемый ток короткого замыкания наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания в электрической цепи электроустановки с учетом действия токоограничивающего коммутационного электрического аппарата.

1.2.1.46. Сквозной ток короткого замыкания - ток, проходящий через включенный коммутационный электрический аппарат при внешнем коротком замыкании.

1.2.1.47. Содержание апериодической составляющей в отключаемом токе короткого замыкания отношение апериодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в заданный момент времени к увеличенному в  раз действующему значению периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в тот же момент времени.

1.2.1.48. Гармонический состав тока короткого замыкания совокупность синусоидальных токов различных частот, на которые может быть разложен ток короткого замыкания.

1.2.1.49. Фаза возникновения короткого замыкания в электроустановке фаза напряжения электроустановки к моменту возникновения короткого замыкания, выраженная в электрических градусах.

1.2.1.50. Переходная составляющая тока короткого замыкания периодическая составляющая тока короткого замыкания, равная сумме принужденной и свободной переходной составляющих тока короткого замыкания.

1.2.1.51. Сверхпереходная составляющая тока короткого замыкания периодическая составляющая тока короткого замыкания, равная сумме переходной и свободной сверхпереходной составляющих тока короткого замыкания.

1.2.1.52. Мощность короткого замыкания условная величина, равная увеличенному в  раз произведению тока трехфазного короткого замыкания в начальный момент времени на номинальное напряжение соответствующей сети.

1.2.1.53. Продольная несимметрия в электроустановке несимметрия трехфазной электроустановки, обусловленная последовательно включенным в ее цепь несимметричным трехфазным элементом.

1.2.1.54. Поперечная несимметрия в электроустановке несимметрия трехфазной установки, обусловленная коротким замыканием одной или двух фаз на землю или двух фаз между собой.

1.2.1.55. Однократная несимметрия в электроустановке продольная или поперечная несимметрия, возникшая в одной точке трехфазной электроустановки.

1.2.1.56. Сложная несимметрия в электроустановке несимметрия трехфазной электроустановки, представляющая собой комбинацию из продольных и поперечных несимметрий.

1.2.1.57. Особая фаза электроустановки фаза трехфазной электроустановки, которая при возникновении продольной или поперечной несимметрии оказывается в условиях, отличных от условий для двух других фаз.

1.2.1.58. Комплексная схема замещения электрическая схема, в которой схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей (или других составляющих) объединены соответствующим образом с учетом соотношений между составляющими токов и напряжений в месте повреждения.

1.2.1.59. Граничные условия при несимметрии характерные соотношения для токов и напряжений в месте повреждения при данном виде несимметрии в электроустановке.

1.2.1.60. Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания электромагнитная постоянная времени, характеризующая скорость затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

1.2.1.61. Расчетные условия короткого замыкания элемента электроустановки наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия, в которых может оказаться рассматриваемый элемент электроустановки при коротких замыканиях.

1.2.1.62. Расчетная схема электроустановки электрическая схема электроустановки, при которой имеют место расчетные условия короткого замыкания для рассматриваемого ее элемента.

1.2.1.63. Расчетный вид короткого замыкания вид короткого замыкания, при котором имеют место расчетные условия короткого замыкания для рассматриваемого элемента электроустановки.

1.2.1.64. Расчетная точка короткого замыкания точка электроустановки, при коротком замыкании в которой для рассматриваемого элемента электроустановки имеют место расчетные условия короткого замыкания.

1.2.1.65. Расчетная продолжительность короткого замыкания продолжительность короткого замыкания, являющаяся расчетной для рассматриваемого элемента электроустановки при определении воздействия на него токов короткого замыкания.

1.2.1.66. Вероятностные характеристики короткого замыкания совокупность характеристик, описывающих вероятностный характер различных параметров и условий короткого замыкания.

1.2.1.67. Термическое действие тока короткого замыкания тепловое действие тока короткого замыкания, вызывающее изменение температуры элементов электроустановки.

1.2.1.68. Электродинамическое действие тока короткого замыкания механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

1.2.1.69. Интеграл Джоуля условная величина, характеризующая тепловое действие тока короткого замыкания на рассматриваемый элемент электроустановки, численно равная интегралу от квадрата тока короткого замыкания по времени в пределах от начального момента короткого замыкания до момента его отключения.

1.2.1.70. Стойкость элемента электроустановки к току короткого замыкания способность элемента электроустановки выдерживать термическое и электродинамическое действия тока короткого замыкания без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

1.2.1.71. Ток термической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании нормированный ток, термическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании в течение нормированного времени термической стойкости.

1.2.1.72. Ток электродинамической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании нормированный ток, электродинамическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

1.3. Буквенные обозначения величин

I		ток, действующее значение;
i		ток, мгновенное значение;
		ток комплексный, действующее значение;
Im		ток, амплитудное значение;
Iном		номинальный ток;
iуд		ударный ток КЗ;
iдин		ток электродинамической стойкости;
Iвкл, iвкл		ток включения, действующее и мгновенное значения;
Iскв, iскв		сквозной ток, действующее и мгновенное значения;
Iпр.скв, iпр.скв		предельный сквозной ток, действующее и мгновенное значения;
Iоткл, iоткл		отключаемый ток, действующее и мгновенное значения;
Iоткл.ном, iоткл.ном		номинальный ток отключения электрического аппарата;
It, it		ток в момент t;
I?, i?		ток в момент ?,
Iтер		ток термической стойкости;
I?		ток установившегося режима;
Iк		ток КЗ, общее обозначение
Iп; iп		периодическая составляющая тока КЗ;
Iа; iа		апериодическая составляющая тока КЗ (Iа = iа);
Iп0		начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ     (t = 0);
ia0		начальное значение апериодической составляющей тока КЗ (t = 0);
Iп?, iа?		периодическая и апериодическая составляющие тока КЗ в момент t = ?;
IA, IВ, IС		токи соответственно фаз А, В, С;
IN		ток в нейтральном проводе;
I1, I2, I0		ток соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей;
Iож, iож		ток, ожидаемый в цепи с токоограничивающим аппаратом;
I?		ток суммарный;
Iпрод.доп		ток продолжительного режима, допустимый;
Iнорм.расч		ток нормального режима, расчетный;
Iпрод.расч		ток продолжительного режима, расчетный;
Id, Iq		токи соответственно по осям d и q;
I'		переходный ток;
I"		сверхпереходный ток;
iпл		ток плавления вставки предохранителя;
U, и		напряжение, действующее и мгновенное значения;
Uраб.нб		наибольшее рабочее напряжение;
Uном		номинальное напряжение;
U1, U2, U0		напряжения соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей;
?U		потеря напряжения;
?		угол сдвига фаз между напряжением и током;
cos ?		коэффициент мощности;
E, e		электродвижущая сила, действующее и мгновенное значения;
Р		мощность активная;
Q		мощность реактивная;
S		мощность полная, модуль;
		мощность полная, комплексная;
f		частота колебаний электрической величины;
?		частота колебаний электрической величины, угловая;
R, r		сопротивление активное;
Х, х		сопротивление реактивное;
Z		сопротивление полное, модуль;
		сопротивление полное, комплексное;
XL		сопротивление реактивное, индуктивное;
XC		сопротивление реактивное, емкостное;
Zв		сопротивление волновое;
ив		восстанавливающееся напряжение на контактах коммутационного аппарата;
?в		скорость восстановления напряжения;
Uвз, uвз		возвращающееся напряжение на контактах коммутационного аппарата;
Z1, Z2, Z0		сопротивления соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей;
Y		проводимость электрическая, модуль;
		проводимость электрическая, комплексная;
g		проводимость активная;
b		проводимость реактивная;
L		индуктивность собственная;
M		индуктивность взаимная;
Kсв		коэффициент связи;
?		коэффициент рассеяния;
?		удельное сопротивление;
?		удельная проводимость;
?		температурный коэффициент сопротивления;
?		температурный коэффициент теплоемкости;
Wэ		энергия электрическая;
Wэм		энергия электромагнитная;
Н		напряженность магнитного поля, модуль;
		напряженность магнитного поля, вектор;
Е		напряженность электрического поля, модуль;
		напряженность электрического поля, вектор;
?		проницаемость диэлектрическая абсолютная;
?r		проницаемость диэлектрическая относительная;
?0		постоянная электрическая;
?		проницаемость магнитная абсолютная;
?r		проницаемость магнитная относительная;
?0		постоянная магнитная;
?		температура в шкале Цельсия;
T		температура в шкале Кельвина;
?		превышение температуры;
T		постоянная времени электрической цепи;
T		период колебаний электрической величины;
Ta		постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;
Kуд		ударный коэффициент;
?норм		нормированное процентное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе;
n		коэффициент трансформации;
n		отношение числа витков;
N		число витков обмотки;
С		емкость;
с		удельная теплоемкость;
?		плотность материала;
s		скольжение;
sкр		скольжение критическое;
S		сечение проводника;
М		момент вращающихся масс;
Tj		постоянная инерции (механическая постоянная);
F		поверхность;
		сила, вектор;
F		сила, модуль;
q		удельная теплоотдача;
Ф		тепловой поток;
Е		модуль упругости;
J		момент инерции;
W		момент сопротивления поперечного сечения проводника;
т		масса;
?		напряжение в материале;
?пч		предел прочности;
?пц		предел пропорциональности;
?т		предел текучести;
Kф		коэффициент формы;
Kд		коэффициент добавочных потерь;
Kд		коэффициент динамической нагрузки;
Kп		коэффициент поверхностного эффекта;
Kпг		коэффициент перегрузки;
Вк		интеграл Джоуля при КЗ;
Втер		нормированный интеграл Джоуля электрического аппарата для условий КЗ;
tтер		время термической стойкости электрического аппарата;
tоткл		время отключения КЗ, расчетная продолжительность КЗ;
tс.в.откл		собственное время отключения выключателя;
tв.откл		полное время отключения выключателя;
tр.з min		минимальное расчетное время срабатывания релейной защиты;
?		момент начала расхождения дугогасительных контактов коммутационного аппарата;
?		коэффициент динамической нагрузки;
с		коэффициент расчетного эквивалентного напряжения сети;
а		расстояние между фазами;
?		логарифмический декремент затухания;
tбт		бестоковая пауза в цикле АПВ.

2. РАСЧЕТНЫЕ УСЛОВИЯ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

2.1. Общие указания

2.1.1. Короткие замыкания есть случайные события. Совокупность параметров режима короткого замыкания образует множество вероятностных параметров.

2.1.2. Параметры электрооборудования дискретны. Их совокупность образует множество детерминированных параметров.

2.1.3. Для проверки электрооборудования по режиму короткого замыкания требуется сопоставить вероятностные параметры режима КЗ с детерминированными параметрами электрооборудования. Для возможности такого сопоставления вероятностные параметры режима КЗ преобразуются в условно детерминированные параметры режима расчетных условий КЗ.

2.1.4. Расчетные условия КЗ, т.е. наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия КЗ, формируются на основе опыта эксплуатации электроустановок, анализа отказов электрооборудования и последствий КЗ, использования соотношений параметров режима КЗ, вытекающих из теории переходных процессов в электроустановках.

2.1.5. Расчетные условия КЗ определяются индивидуально для каждого элемента электроустановки. Для однотипных по параметрам и схеме включения элементов электроустановки допускается использовать аналогичные расчетные условия.

2.1.6. В соответствии с ПУЭ допускается не проверять по режиму КЗ некоторые проводники и электрические аппараты, защищенные плавкими предохранителями, а также проводники и аппараты в цепях маломощных, неответственных потребителей, имеющих резервирование в электрической или технологической части. При этом должны быть исключены возможности взрыва или пожара.

2.2. Расчетная схема

2.2.1. Расчетная схема, как правило, включает в себя все элементы электроустановки и примыкающей части энергосистемы, исходя из условий, предусмотренных продолжительной работой электроустановки с перспективой не менее чем в 5 лет после ввода ее в эксплуатацию.

2.2.2. В отдельных, частных случаях, расчетная схема может содержать не все элементы электроустановки, если при этом расчетом доказана возможность существования более тяжелых расчетных условий, что может иметь место, например, при вводе в работу после ремонта одной из параллельных цепей электроустановки.

2.3. Расчетный вид короткого замыкания

2.3.1. При проверке электрических аппаратов и жестких проводников вместе с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую стойкость расчетным видом КЗ является трехфазное КЗ. При этом в общем случае допускается не учитывать механические колебания шинных конструкций.

2.3.2. При проверке гибких проводников на электродинамическую стойкость (тяжение, опасное сближение и схлестывание проводников) расчетным видом КЗ является двухфазное КЗ. Расчет на схлестывание должен производиться с учетом конструкции системы гибких проводников, значения тока КЗ и расчетной продолжительности режима КЗ.

2.3.3. При проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость расчетным видом КЗ в общем случае является трехфазное КЗ. При проверке на термическую стойкость проводников и аппаратов в цепях генераторного напряжения электростанций расчетным может быть также двухфазное КЗ, если оно обуславливает больший нагрев проводников и аппаратов, чем при трехфазном КЗ.

2.3.4. При проверке электрических аппаратов на коммутационную способность расчетным видом КЗ может быть трехфазное или однофазное КЗ в зависимости от того, при каком виде КЗ ток КЗ имеет наибольшее значение. Если для выключателей задается разная коммутационная способность при трехфазных и однофазных КЗ, то проверку следует производить отдельно по каждому виду КЗ.

2.4. Расчетная точка короткого замыкания

2.4.1. Расчетная точка КЗ находится непосредственно с одной или с другой стороны от рассматриваемого элемента электроустановки в зависимости от того, когда для него создаются наиболее тяжелые условия в режиме КЗ. Случаи двойных коротких замыканий на землю допускается в общем случае не учитывать.

2.4.2. В закрытых распределительных устройствах проводники и электрические аппараты, расположенные до реактора на реактированных линиях, проверяются, исходя из того, что расчетная точка КЗ находится за реактором, если они отделены от сборных шин разделяющими полками, а реактор находится в том же здании и все соединения от реактора до сборных шин выполнены шинами.

2.4.3. При проверке кабелей на термическую стойкость расчетной точкой КЗ является:

для одиночных кабелей одной строительной длины точка КЗ в начале кабеля;

для одиночных кабелей со ступенчатым соединением по длине точки КЗ в начале каждого участка нового сечения;

для двух и более параллельно включенных кабелей одной кабельной линии в начале каждого кабеля. Отступления от этих требований должны быть обоснованы.

2.5. Расчетная продолжительность короткого замыкания

2.5.1. При проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость в качестве расчетной продолжительности КЗ следует принимать сумму времен действия токовой защиты (с учетом действия АПВ) ближайшего к месту КЗ выключателя и полного времени отключения этого выключателя. При наличии зоны нечувствительности у основной защиты - по сумме времен действия защиты, реагирующей на КЗ в указанной зоне, и полного времени отключения выключателя присоединения.

2.5.2. Токопроводы и трансформаторы тока в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более следует проверять на термическую стойкость, определяя расчетную продолжительность КЗ путем сложения времен действия основной защиты (при установке двух основных защит) или резервной защиты (при установке одной основной защиты) и полного времени отключения генераторного выключателя. Коммутационные электрические аппараты в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более должны проверяться на термическую стойкость как по времени воздействия тока КЗ, определяемому действием основной быстродействующей защиты, так и по времени, определяемому действием резервной защиты, если это время превышает нормируемое заводом-изготовителем.

2.5.3. При проверке электрических аппаратов на коммутационную способность в качестве расчетной продолжительности КЗ следует принимать сумму минимально возможного времени действия релейной защиты данного присоединения и собственного времени отключения коммутационного аппарата (время ?).

2.5.4. При проверке кабелей на невозгораемость при КЗ в качестве расчетной продолжительности КЗ следует принимать сумму времен действия резервной защиты и полного времени отключения выключателя присоединения.

3. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

3.1. Составление расчетной схемы

3.1.1. Чтобы определить расчетный ток КЗ с целью выбора или проверки электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания, необходимо предварительно выбрать расчетные условия, отвечающие требованиям ПУЭ, в частности расчетную схему электроустановки.

Выбор этой схемы следует производить с учетом возможных электрических схем соответствующей электроустановки при различных продолжительных режимах ее работы, включая ремонтные и послеаварийные режимы, а также с учетом электрической удаленности различных источников энергии (генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей) от расчетной точки КЗ.

3.1.2. В соответствии с ГОСТ 26522-85 все короткие замыкания подразделяются на удаленные и близкие. КЗ считается удаленным, если амплитуды периодической составляющей тока статора данной электрической машины в начальный и произвольный моменты КЗ практически одинаковы, и близким, если эти амплитуды существенно отличаются. Обычно под электрической удаленностью расчетной точки КЗ от какого-либо источника энергии понимают приведенное к номинальной мощности и номинальному напряжению источника внешнее сопротивление, которое оказывается включенным между источником и точкой КЗ в момент возникновения КЗ. Однако такой способ оценки удаленности применим лишь в тех случаях, когда различные источники энергии связаны с расчетной точкой КЗ независимо друг от друга. Более универсальной величиной, которая в полной мере характеризует электрическую удаленность расчетной точки КЗ от произвольного источника энергии и может быть сравнительно легко определена в схеме любой конфигурации и при любом числе источников энергии, является отношение действующего значения периодической составляющей тока источника энергии (генератора, синхронного компенсатора, электродвигателя) в начальный момент КЗ к его номинальному току.

В отечественной и международной практике КЗ принято считать близким, если это отношение равно двум или больше двух. При меньших значениях указанного отношения КЗ следует считать удаленным.

3.1.3. В тех случаях, когда решаемая задача ограничивается приближенной оценкой значения тока в месте КЗ, для генератора или синхронного компенсатора КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится по отношению к синхронной машине за двумя и более трансформаторами или за реактором (кабельной линией), сопротивление которого превышает сверхпереходное сопротивление генератора или синхронного компенсатора более чем в 2 раза. Для синхронного или асинхронного электродвигателя КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится на другой ступени напряжения сети (т.е. за трансформатором) или за реактором, кабелем и т.д., сопротивление которого в 2 раза и более превышает сверхпереходное сопротивление электродвигателя.

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.