В статье рассмотрен способ определения параметров схемы замещения электрической сети для расчета токов короткого замыкания.
Наряду с нормальным установившимся режимом работы энергетической системы имеют место аварийные режимы, возникающие при значительных возмущениях (авариях). Аварийные режимы возникают вследствие повреждения элементов электрической сети. Наиболее опасными и частыми повреждениями в системе электроснабжения являются короткие замыкания (КЗ). Большие токи КЗ способны привести к термическому и механическому повреждению электрооборудования, ухудшению условий работы потребителей, что в свою очередь, может вызвать нарушение технологического процесса, приводящее к значительному технико-экономическому ущербу.
Для выбора и проверки выбора электрооборудования необходимо рассчитывать токи короткого замыкания. Электрическая сеть состоит из различных элементов, имеющих свое назначение и конструктивное выполнение. Участок электрической сети характеризуется одинаковым набором параметров. Параметры отражают характерные свойства элементов сети и различаются только количественно. Для количественного определения свойств элементов электрической сети составляется схема замещения. Основными элементами схемы замещения энергетической системы являются силовые трансформаторы, линии электропередач, генераторы и другие элементы.
При расчетах токов короткого замыкания в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов, включая силовые трансформаторы, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей и проводники. Необходимо также учитывать:
- изменение активного сопротивления проводников в цепи вследствие их нагрева при коротком замыкании;
- сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания [1].
Параметры элементов схемы замещения в большинстве случаев определяются по справочным и паспортным данным.
Учет такого большого количества элементов схемы замещения предполагает наличие достоверных справочных параметров по каждому элементу схемы замещения и требует взвешенного подхода к определению эквивалентных параметров схемы замещения.
Некорректно подобранные справочные данные по расчетной схеме могут привести к получению конечного результата настолько далекого от реальной действительности, что даже, выполненный без учета некоторых элементов схемы замещения, расчет может оказаться более достоверным. В этом случае целесообразна вероятностная оценка ожидаемого тока короткого замыкания, учитывающая возможный разброс параметров схемы замещения, либо экспериментальное определение эквивалентных параметров в каждой реально существующей схеме или группе схем.
В этой связи, актуальной является задача определения достоверных параметров рассматриваемой электрической сети. В работе предложен способ определения параметров схем замещения электрической системы.
Предлагаемый способ основан на измерении активной составляющей схемы замещения методом амперметра и вольтметра на постоянном токе. Реактивная составляющая может быть вычислена по результату измерения полного сопротивления на переменном токе.
Проводимые таким образом измерения предполагают применение источника небольшой мощности при значениях тока в пределах одного ампера.
В режиме короткого замыкания активная составляющая схемы замещения вследствие большой величины протекающего тока может отличаться от измерений, полученных при малых токах. Это связано не только с нагреванием проводников, но и вследствие изменения переходных сопротивлений контактов при больших токах.
Аналогичные измерения при больших токах потребует увеличение мощности источника тока. Рассматриваемая методика заключается в зондировании исследуемой петли короткого замыкания импульсом тока предварительно заряженного конденсатора.
Осциллографирование переходного тока позволяет определить основные параметры схемы замещения. На основании n-отсчетов переходного тока It для различных моментов времени t, можно получить значения корней характеристического уравнения Х1, Х2, а следовательно и эквивалентные параметры схемы замещения R,L, путем минимизаций функции вида:
Предложенный способ позволит получить более точные результаты расчетов и снизит риск появления ошибочных результатов.
Литература:
1. ГОСТ 28249–89. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1кВ.- Введ. 1995–01–01. — М.: Стандартинформ, 1995. — 45 с.
