3.2.1. При расчете токов КЗ аналитическим методом следует предварительно по исходной расчетной схеме составить соответствующую схему замещения. При этом сопротивления всех элементов схемы и ЭДС источников энергии могут быть выражены как в именованных, так и в относительных единицах.

3.2.2. Если известны фактические при принятых исходных условиях коэффици-
енты трансформации всех трансформаторов и автотрансформаторов расчетной схемы, то составление схемы замещения следует производить с учетом этих коэффициентов. Если же фактические коэффициенты трансформации части трансформаторе и автотрансформаторов неизвестны, то допускается при составлении схемы замещения указанные коэффициенты учитывать приближенно, как указано в п. 3.2.5.

3.2.3. При выражении параметров элементов эквивалентной схемы замещения в именованных единицах с приведением параметров различных элементов исходной расчетной схемы к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов приведенные значения ЭДС источников энергии и сопротивления различных элементов схемы следует определять по формулам

                                                                  ;                                                        (3.1)

                                                                                                   (3.2)

    E и Z — истинные значения ЭДС источника энергии их       сопротивления какого-либо элемента исходной расчетной схемы;

 и       — их приведенные значения;

  — коэффициенты трансформации трансформаторов или автотрансформаторов, включенных каскадно между ступенью напряжения сети,
где находятся элементы с подлежащими приведению ЭДС Е и
сопротивлением Z, и основной ступенью напряжения.

Если ЭДС источника энергии и сопротивление какого-либо элемента расчетной схемы выражены в относительных единицах при номинальных условиях (т.е. ЭДС при номинальном напряжении Uном, а сопротивление — при номинальном напряжении и номинальной мощности sном), то значения соответствующей ЭДС и сопротивления, приведенные к основной ступени напряжения сети, следует определять по формулам

                                             (3.3)

                                               (3.4)

где  и   -значения ЭДС источника энергии и сопротивления элемента расчетной схемы в относительных единицах при номинальных условиях.

Примечание. Здесь и далее под коэффициентом трансформации трансформатора (автотрансформатора) понимается отношение напряжения холостого хода его обмотки, обращенной в сторону выбранной основной ступени напряжения сети к напряжению холостого хода другой обмотки.

3.2.4. При выражении параметров элементов эквивалентной схемы замещения в относительных единицах с приведением параметров различных элементов исход­ной расчетной схемы к базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов необходимо:

1) задаться базисной мощностью S6 и для одной из ступеней напряжения исход­-
ной расчетной схемы, принимаемой за основную, выбрать базисное напряжение U6 осн

2)    определить базисные напряжения других ступеней напряжения расчетной схе­-
мы, используя формулу

 

                                                                                          (3.5)

 

где  — коэффициенты трансформации трансформаторов и автотрансфор­маторов, включенных каскадно между основной и N-й. ступенями напряжения;

3) найти искомые значения ЭДС источников энергии и сопротивлений всех
элементов схемы замещения в относительных единицах при выбранных базис-­
ных условиях, используя формулы

                                                                                                                           (3.6)

или

                                                   (3.7)                                                                                                                (3.8)

       ИЛИ        

                                                                                                               (3.9)

 где UбN — базисное напряжение той ступени напряжения исходной расчетной схе­мы, на которой находится элемент, подлежащий приведению.

Формулы (3.6) и (3.8) следует использовать в тех случаях, когда значения ЭДС источника энергии и приводимое сопротивление заданы в именованных единицах, а формулы (3.7) и (3.9) — когда значения этих величин заданы в относительных едини­цах при номинальных условиях.

Обычно в именованных единицах задано сопротивление воздушных линий, кабе­лей и реакторов, а в относительных единицах при номинальных условиях — сопро­тивление генераторов и синхронных компенсаторов. Сопротивление неподвижного электродвигателя (сопротивление КЗ) и сопротивление трансформатора в относитель­ных единицах при номинальных условиях определяют по формулам

                                                                      (3.10)

                                                                       (3.11)

 

где   — кратность пускового тока по отношению к номинальному току; — напряжение короткого замыкания трансформатора в процентах.

3.2.5.В тех случаях, когда отсутствуют данные о фактически используемых в ус­ловиях эксплуатации коэффициентах трансформации трансформаторов и автотранс­форматоров, допустимо их принимать равными отношению средних номинальных напряжений сетей, связанных этими трансформаторами и автотрансформаторами. При этом рекомендуется использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений сетей  , кВ: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 27; 37; 115; 154; 230; 340; 515; 770; 1175.

3.2.6.При выражении параметров элементов эквивалентной схемы замещения в именованных единицах с приведением параметров различных элементов исходной расчетной схемы к выбранной основной ступени напряжения, используя при этом приближенный способ учета коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов, приведенные значения ЭДС источников энергии и сопротив­ления различных элементов схемы следует определять по формулам

                                                                                                                                (3.12)

                                                                                                                               (3.13)

где        — среднее номинальное напряжение той ступени напряжения сети, кото­рая принята за основную;

    — среднее номинальное напряжение той ступени напряжения сети, на ко­торой находится элемент с подлежащими приведению параметрами.    Если ЭДС источника энергии и сопротивление какого-либо элемента расчетной схемы выражены в относительных единицах при номинальных условиях, то при при­ближенном учете коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов их значения, приведенные к основной ступени напряжения сети, следует находить по формулам

                                                  (3.14)

                                              (3.15)

3.2.7.      При выражении параметров элементов эквивалентной схемы замещения в относительных единицах с приведением параметров различных элементов исходной расчетной схемы к базисным условиям, используя при этом приближенный способ учета коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов базисная мощность выбирается произвольно, а в качестве базисного напряжения любой ступени напряжения сети следует принимать среднее номинальное напряжение соответствующей ступени. В этом случае искомые значения ЭДС источников энергии сопротивлений элементов схемы замещения в относительных единицах следует определять по формулам

                                                        (3.16)

или  

                                                          (3.17)

                         (3.18)

 

                          (3.19)

 

3.2.8. Независимо от принятого способа составления схемы замещения прямой последовательности (в именованных или относительных единицах, с учетом факти­ческих коэффициентов трансформации трансформаторов или при приближенном учете этих коэффициентов) в этой схеме должны быть представлены все элементы исход­ной расчетной схемы, причем источники энергии (генераторы, синхронные компенсаторы, а также электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если они не отделены от расчетной точки КЗ токоограничивающим реактором или трансформатором) и обобщенные нагрузки узлов должны быть введены в схему ЭДС и индуктивными
сопротивлениями, соответствующими рассматриваемому моменту времени. Так, при расчете начального значения периодической составляющей они должны быть представлены в исходной схеме замещения сверхпереходными ЭДС и сверхпереходными индуктивными сопротивлениями (см. п. 5.2). Все остальные элементы исходной рас­четной схемы должны быть представлены в схеме замещения сопротивлениями пря­мой последовательности. Трехобмоточные трансформаторы, автотрансформаторы, трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напря­жения, а также сдвоенные реакторы должны быть представлены своими схемами за­мещения. Эти схемы, а также расчетные выражения для определения их параметров приведены в табл. 4.1.

3.2.9. Для расчета токов при несимметричных КЗ целесообразно использовать
метод симметричных составляющих. При этом кроме схемы замещения прямой последовательности для расчета двухфазного КЗ необходимо составить схему замеще­ния обратной последовательности, а для расчета однофазного и двухфазного КЗ на  землю — также схему замещения нулевой последовательности.

Схема замещения обратной последовательности по конфигурации аналогична схеме замещения прямой последовательности, т.е. в ней должны быть представлены все элементы исходной расчетной схемы. При этом электрические машины с враща­ющимся ротором и обобщенные нагрузки узлов должны быть учтены соответствую­щим сопротивлением обратной последовательности, а ЭДС приняты равными нулю.

Индуктивное сопротивление обратной последовательности синхронных и асинх­ронных электродвигателей допустимо принимать численно равным индуктивной составляющей их сопротивления короткого замыкания. Сопротивление обратной пос­ледовательности обобщенной нагрузки какого-либо узла в относительных единицах, отнесенное к полной мощности нагрузки и среднему номинальному напряжению той ступени напряжения сети, где эта нагрузка присоединена, следует принимать рав­ным: при напряжении сети 35 кВ и более X 2(ном) = 0,45 и при напряжении сети менее 35 кВ X 2(ном) =0,35.

Схема замещения нулевой последовательности обычно существенно отличается от схем прямой и обратной последовательностей. Ее конфигурация определяется в основ­ном положением расчетной точки КЗ и схемами соединения обмоток трансформаторов и автотрансформаторов исходной расчетной схемы. Чтобы составить схему замещения нулевой последовательности, следует допустить, что в точке несимметричного КЗ все фазы соединены между собой накоротко и между этой точкой и землей приложено на­пряжение нулевой последовательности. Затем, идя от точки КЗ поочередно в разные стороны, необходимо на каждой ступени напряжения исходной расчетной схемы выя­вить возможные пути циркуляции токов нулевой последовательности (циркуляция этих токов возможна только в тех ветвях, которые образуют контуры для замыкания токов через землю и параллельные ей цепи) и соответственно определить элементы этой схе­мы, которые должны быть введены в схему замещения. При этом следует иметь в виду, что сопротивление нулевой последовательности трансформатора со стороны обмотки, соединенной в треугольник или звезду с незаземленной нейтралью, бесконечно велико, поэтому трансформаторы с указанными схемами соединения и все находящиеся за ними элементы исходной расчетной схемы в схему замещения нулевой последовательности не входят.

Циркуляция токов нулевой последовательности возможна только в том случае, если обмотка трансформатора, обращенная в сторону расчетной точки КЗ, соединена в звезду с заземленной нейтралью.

Схема замещения нулевой последовательности двухобмоточного трансформато­ра, обмотки которого соединены по схеме Y0/Δ, представлена на рис. 3.1, а. Поскольку индуктивное сопротивление X 0 во много раз больше сопротивлений рассеяния обмо­ток Хl и Xll, то в исходной схеме замещения нулевой последовательности трансформа­тор с указанной схемой соединения обмоток представляется в виде одного индуктив­ного сопротивления X = Хl +Xll, которое с противоположной стороны (идя от расчета нулевого потенциала схемы замещения (с землей). Таким образом, если в ис­ходной расчетной схеме за таким транс­форматором имеются какие-либо эле­менты (трансформаторы, генераторы, воздушные или кабельные линии и т.д.). то независимо от их вида и схемы со­единения их обмоток эти элементы в схему замещения нулевой последова­тельности не вводятся. Это объясняет­ся тем, что при соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Δ ЭДС нулевой последовательности, наводи­мая в соединенной треугольником об­мотке, полностью компенсируется па­дением напряжения от тока нулевой последовательности в индуктивном со­противлении рассеяния этой обмотки вследствие чего напряжение нулевой последовательности на выводах этой обмотки равно нулю.