Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
ПОСТОЯННОГО ТОКА

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Исходные положения 1.2. Исходные данные 1.3. Схемы замещения 1.4 Параметры схем замещения 1.5. Использование ЭВМ 2. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 2.1. Исходные данные для расчета и их условные обозначения 2.2. Схема замещения 2.3. Расчет тока КЗ с учетом электрической дуги в месте КЗ 2.4. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от свинцово-кнслотного аккумулятора 2.5. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 3. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА 3.1. Исходные данные для расчета, их условные обозначения и базисные условия 3.2. Схема замещения 3.3. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от машины постоянного тока 3.4. Определение параметров схем замещения машин постоянного тока 4. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ ТРЕХФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 4.1. Исходные данные для расчета и их условные обозначения 4.2. Расчет токов при коротком замыкании полюсов выпрямительного преобразователя 4.3. Расчет токов при КЗ в контактной сети посто янного тока тяговых подстанций 4.4. Расчет токов при КЗ в линиях постоянного тока высокого напряжения ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ НА ТОК КЗ В УСТАНОВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное УЧЕТ УВЕЛИЧЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЯ ОТ ТОКА КЗ В УСТАНОВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное УПРОЩЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАЧАЛЬНОГО ТОКА КЗ В ЦЕПИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Рекомендуемое ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ СИСТЕМЫ С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Справочное РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ НА ЭВМ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КЗ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ Методика расчета в электроустановках постоянного тока Short-circuits in electrical installations. Calculation methods in d. c. electrical equipment

ГОСТ 29176-91

Дата введения 01.07.92

Настоящий стандарт распространяется на электроустановки постоянного тока, в которых источниками энергии постоянного тока (преобразователями) являются:

- свинцово-кислотные аккумуляторные батареи;

- машины постоянного тока параллельного возбуждения;

- трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором;

- трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по симметричной мостовой схеме.

Стандарт не распространяется на электроустановки постоянного тока напряжением выше ± 750 кВ.

Стандарт не регламентирует;

- методику расчета токов при внутренних повреждениях в источниках энергии постоянного тока (преобразователях) (при замыкании пластин в аккумуляторах, при замыкании витков и секций обмоток в машинах постоянного тока, при пробоях вентилей в преобразователях);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую развитие аварии (КЗ в сети постоянного тока к внутреннее повреждение);

- методику расчета токов КЗ при сложных видах повреждений в сети постоянного тока (КЗ полюсных проводов - отжиг провода - замыкание провода на землю);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую взаимное влияние через общую ветвь тока источников (преобразователей) постоянного тока разных видов (типов);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую электромеханические переходные режимы электрических машин;

- методику расчета токов КЗ, учитывающую распределенность параметров длинных линий постоянного тока;

- методику расчета токов КЗ в специальных установках (автономные системы, установку постоянного тока подвижного состава);

- методику расчета токов КЗ в каналах МГД-установок;

- методику расчета токов КЗ с учетом нелинейностей электрических характеристик машин постоянного тока, токоограничивающих и сглаживающих реакторов.

Все требования стандарта являются обязательными.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Исходные положения

1.1.1. Настоящий стандарт устанавливает общую методику расчета токов КЗ в электроустановках постоянного тока в начальный и произвольный моменты времени, необходимых для выбора электрооборудования и проверки его по условиям КЗ, для выбора установок и оценки действия защит и автоматики, для расчета заземляющих устройств.

1.1.2. Стандарт устанавливает методику расчетов токов при замыкании полюсов сети постоянного тока, а также при замыкании полюса на землю (корпус) заземленной сети.

1.1.3. Величины, подлежащие определению, и допустимая погрешность расчетов токов КЗ определяются указанными в п. 1.1.1 целями. Для выбора электрооборудования и защит допускаются приближенные методы расчета. Определению подлежат:

- значение тока КЗ в цепях постоянного тока в произвольный момент времени;

- максимальное (пиковое) значение тока КЗ в цепях постоянного тока;

- ударный ток КЗ в цепях переменного тока вентильных преобразователей (при трех- и двухфазных КЗ в вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов);

- максимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей;

- минимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей.

Исходные данные

1.2.1. Для расчета токов КЗ в электроустановках постоянного тока необходимы достоверные данные о параметрах используемого электрооборудования.

1.2.2. Приведенные ниже расчетные методики устанавливают связь параметров электрооборудования с параметрами эквивалентных схем замещения, позволяющую учесть его основные характеристики.

Схемы замещения

1.3.1. Электрооборудование установок постоянного тока в схемах замещения, соответствующих расчетным схемам, следует учитывать элементами с сосредоточенными параметрами.

1.3.2. Все элементы схемы замещения, кроме элемента, замещающего электрическую дугу, допустимо считать обладающими линейными характеристиками, т.е. их самоиндуктивность и взаимоиндуктивность, коэффициент магнитного рассеяния, а также электрическое сопротивление постоянному и переменному току принимать неизменными, не зависящими от значения тока и напряжения.

Параметры схем замещения

1.4.1 Параметры схем замещения могут быть выражены как в именованных, так и в относительных единицах. Предпочтительно использование системы именованных единиц.

1.4.2. Параметры элементов схемы замещения следует относить к ступени напряжения сети постоянного тока.

1.4.3. При расчетах токов КЗ в электроустановках, в которых источниками энергии (преобразователями) являются трехфазные вентильные выпрямители, составление схем замещения трехфазных цепей переменного тока, а также определение параметров различных элементов и приведение их к одной ступени напряжения следует производить в соответствии с ГОСТ 27514.

При упрощенных расчетах допустимо источники энергии (преобразователи) в схемах замещения представлять эквивалентными параметрами, косвенно учитывающими параметры схемы и режима питающей сети переменного тока.

Использование ЭВМ

1.5.1. ЭВМ рекомендуется использовать при массовых расчетах токов КЗ для оценки аварийных режимов оборудования электроустановок постоянного тока, а также при расчетах переходных режимов регулируемых вентильных преобразователей, в частности, преобразователей электропередач или вставок постоянного тока.

Исходные данные для расчета и их условные обозначения

2.1.1. Геометрические параметры пластин свинцового аккумулятора:

h - высота электродных пластин, м;

d - длина электродных пластин, м;

l - расстояние между электродными пластинами, м.

2.1.2. Число элементов аккумуляторной батареи:

n - число последовательно соединенных элементов;

m - число параллельно соединенных элементов.

2.1.3. Начальные параметры:

q₀ - начальная относительная плотность электролита;

R_э0 - начальное сопротивление электролита, Ом;

R⁺₀ - начальное сопротивление положительной пластины, Ом;

R_c0 - начальное сопротивление сепаратора, Ом.

2.1.4. Электрохимические константы:

D - коэффициент диффузии ионов НSO₄^-, м²·с^-1;

N - положительная константа, характеризующая интенсивность электродных реакций,

моль·л^-1·м·А^-1;

γ_э - удельная электропроводность электролита, См·м^-1;

положительная и отрицательная константы, определяемые при аппроксимации

уравнений Нернста, В/(моль·л~¹).

2.1.5. Расчетные значения параметров аккумулятора СК-1 и значения электрохимических констант свинцово-кислотных аккумуляторов приведены в приложении 1.

2.1.6. Определяемые параметры (промежуточные), используемые при расчетах:

В - константа, характеризующая удельное сопротивление электролита при заданной концентрации и температуре, Ом/м;

Е₀ - обратимая ЭДС аккумулятора, В;

Е_п - ЭДС поляризации аккумулятора, В;

Е_вт - внутренняя ЭДС аккумулятора, находящегося в режиме кратковременного разряда большим током, В; графически определяют как точку пересечения спрямленной вольт-амперной характеристики с осью ординат;

E_вт - внутреннее сопротивление аккумулятора, Ом.

2.1.7. Параметры, характеризующие сеть постоянного тока:

R_вш активное сопротивление внешней сети (цепи КЗ), Ом;

R_ош - активное сопротивление ошиновки, Ом;

R_кб - активное сопротивление кабелей, Ом;

R_пр- активное сопротивление проводов, Ом;

R_{т к} - активное сопротивление токовых катушек отключающих аппаратов, Ом;

R_{к с} - сопротивление контактных соединений, Ом,

Схема замещения

2.2.1. При составлении схемы замещения для расчета токов КЗ в электроустановках, получающих питание от аккумуляторной батареи, допустимо не учитывать индуктивные сопротивления элементов цепей (см. черт. 1).

Исходные данные для расчета, их условные обозначения и базисные условия

3.1.1. Исходные данные номинального режима машины:

Р_ном- активная мощность (мощность на валу), кВт;

U_ном - напряжение якоря, В;

I_ном - ток якоря, А;

I_fном - ток обмотки возбуждения, А;

n_ном - частота вращения якоря, об/мин;

3.1.2. Начальные значения параметров режима:

E₀ - ЭДС машины при холостом ходе, В;

I_f0 - ток обмотки возбуждения при холостом ходе, А;

n₀ - частота вращения якоря в момент КЗ, об/мин.

3.1.3. Дополнительные параметры режима:

A·S - линейная нагрузка якоря при номинальном режиме работы машины, А/см;

Aw_rq - ампер-витки поперечной реакции якоря при номинальном режиме работы машины;

Aw_п - ампер-витки последовательной обмотки при номинальном режиме работы машины;

Aw_fx - ампер-витки возбуждения при холостом ходе машины,

3.1.4. Определяемые и другие параметры, используемые при расчетах токов КЗ:

N_а - число проводников обмотки якоря:

w_f - число витков обмотки возбуждения;

w_п- число витков последовательной обмотки;

а - число пар параллельных ветвей якорной обмотки;

а_f - число параллельных ветвей обмотки возбуждения;

а_п - число параллельных ветвей последовательной обмотки;

σ - коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов;

р - число пар полюсов машины;

b_к - коэффициент (ширина) коммутационной зоны;

е_R - реактивная ЭДС короткозамкнутой секции обмотки якоря, В;

β_к - число перекрытых щеткой коллекторных пластин;

ΔU_щ - переходное падение напряжения щеточного контакта, В;

R_а - активное сопротивление якорной обмотки, Ом;

R_w - активное сопротивление обмотки добавочных полюсов и компенсационной обмотки, Ом;

R_п - активное сопротивление последовательной обмотки, Ом;

R_щ - переходное сопротивление щеточного контакта, Ом;

R_а1 - суммарное активное сопротивление всех обмоток якорной цепи, Ом;

R_а2 - суммарное активное сопротивление всех обмоток якорной цепи с учетом переходного сопротивления щеточного контакта, Ом;

R_я - суммарное активное сопротивление цепи якоря, Ом;

R_вш - активное сопротивление внешней сети (цепи КЗ), Ом, которое следует определять по п. 2.2.2.

3.1.5. Базисные условия для определения величин в системе относительных единиц:

U_б = U_ном; I_б = I_ном; R_б = U_б/I_б.

Схема замещения

3.2.1. При составлении схемы замещения сети, питаемой от машины постоянного тока, следует учитывать индуктивные сопротивления обмоток машины и активные сопротивления элементов цепей машины и внешней сети.

Схема замещения для расчета токов при КЗ полюсов сети постоянного тока приведена на черт. 2.

Исходные данные для расчета и их условные обозначения

4.1.1. Исходные данные номинального режима вентильного преобразователя:

U_dном - выпрямленное напряжение, В;

I_dном - выпрямленный ток, А;

α_ном - угол включения вентилей, эл. град.

4.1.2. Паспортные данные полупроводниковых приборов:

i_уд - ударный неповторяющийся ток прибора, А;

∫i²dt - максимально допустимое значение интеграла Джоуля в интервале времени 10 мс (защитный показатель), А^2·с;

R_д - дифференциальное сопротивление прибора, Ом;

n и m - числа соответственно последовательно и параллельно включенных в групповой вентиль полупроводниковых приборов.

4.1.3. Номинальные данные преобразовательных трансформаторов:

S_ном - полная мощность, кВ А;

U_ном1 - линейное напряжение первичной (сетевой) обмотки, В;

U_ном2 - линейное напряжение вторичной (вентильной) обмотки, В;

ΔР_к - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

u_к - напряжение короткого замыкания, %.

4.1.4. Параметры реакторов:

L_d - индуктивность сглаживающего реактора, Гн;

R_d - активное сопротивление сглаживающего реактора, Ом;

L_ур - индуктивность уравнительного реактора, Гн.

4.1.5. Исходные данные, характеризующие сеть переменного тока:

r_уд - удельное активное сопротивление линии переменного тока, Ом/км;

x_уд - удельное индуктивное сопротивление линии переменного тока, Ом/км;

l - длина линии, км.

4.1.6. Исходные данные, характеризующие сеть постоянного тока:

r_кб - удельное активное сопротивление полюсных кабелей (выводных, питающего, отсасывающего), Ом/км;

r_кс - удельное активное сопротивление проводов контактной сети наземного транспорта, Ом/км;

r_р - удельное активное сопротивление рельсов ряда параллельно соединенных путей, Ом/км;

r_{п п} - удельное активное сопротивление линии постоянного тока в системе «провод - провод», Ом/км;

r_{п з} - удельное активное сопротивление линии постоянного тока в системе «провод - земля», Ом/км.

4.1.7. Определяемые параметры, характеризующие вентильный преобразователь и примыкающую сеть переменного тока:

R_c, Х_с - эквивалентные активное и индуктивное сопротивления системы переменного тока, Ом;

R_т, Х_т - активное и индуктивное сопротивления преобразовательного трансформатора, отнесенные к одной вентильной обмотке, Ом;

R_L, X_L - активное и индуктивное сопротивления линии переменного тока, Ом;

R_A - активное сопротивление анодных проводников, Ом;

R_в - активное сопротивление вентиля (с учетом п последовательно и т параллельно соединенных полупроводниковых приборов), Ом;

4.1.8. Определяемые параметры, характеризующие сеть постоянного тока:

R_кб - активное сопротивление выводных полюсных кабелей, Ом;

R_п - активное сопротивление питающего (+) кабеля, Ом;

R₀ - активное сопротивление отсасывающего (-) кабеля, Ом;

R_з - сопротивление земли растеканию постоянного тока, Ом;

R_{з к} - сопротивление заземляющего контура (заземлителя), Ом;

R_dl - активное сопротивление линии постоянного тока, Ом.

Черт. 5

4.2.1.4. Расчеты токов КЗ в установках, выполненных по схеме двенадцатифазного преобразования, следует выполнять с применением ЭВМ, используя, например, матрично-топологические методы расчета разветвленных цепей.

4.2.2. Расчетные условия

4.2.2.1. Токи КЗ для выбора и проверки агрегатного оборудования по условиям КЗ, а также для выбора защитных устройств следует рассчитывать при наиболее тяжелых условиях:

- КЗ полюсов выпрямителя не сопровождается дуговыми явлениями в месте повреждения (исключая электроустановки с токами КЗ выше 100 кА);

- момент возникновения КЗ совпадает с моментом открытия какого-либо вентиля.

4.2.2.2. Расчету подлежат амплитуда периодической составляющей фазного тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, максимальное значение тока КЗ в цепи переменного тока и вентилей, ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе, максимальное и среднее значения выпрямленного тока в месте повреждения.

Кроме того, проверяют тепловое действие тока КЗ на полупроводниковый прибор.

4.2.3. Расчет токов в случае КЗ полюсов неуправляемого выпрямительного агрегата при отсутствии (без учета) катодного реактора

4.2.3.1. При расчете токов в случае, когда неуправляемый выпрямитель не имеет катодного реактора, следует учитывать, что КЗ полюсов такого выпрямителя эквивалентно трехфазному КЗ вторичных (вентильных) обмоток преобразовательного трансформатора.

4.2.3.2. Амплитуду периодической составляющей фазного тока вторичной (вентильной) обмотки преобразовательного трансформатора (I_m) в амперах следует определять по выражению

(34)

где Е - действующее значение фазной ЭДС трехфазной системы переменного тока, В;

R_Σ - суммарное активное сопротивление элементов одной фазы переменного тока, Ом;

Х_Σ - суммарное индуктивное сопротивление элементов одной фазы переменного тока, Ом. Указанные параметры следует определять по формулам:

R_Σ = R_c + R_т + R_A + R_в;

R_в = R_д/(n/m);

X_Σ = X_c + X_т.

4.2.3.3. Максимальное значение тока КЗ в цепи переменного тока и вентилей (I_mах) в амперах следует определять по соотношению

I_max = (I_max/I_m) I_m, (35)

где I_max/I_m - ударный коэффициент цепи КЗ, определяемый по кривой 1 на черт. 6, в зависимости от отношения R/Х короткозамкнутой цепи.

4.2.3.4. Ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе, (/у_Д) в амперах следует определять с учетом т параллельных ветвей в цепи группового вентиля, т. е.

i_уд = I_max/m. (36)

4.2.3.5. Тепловое действие тока КЗ на полупроводниковый прибор следует проверять, используя соотношение

(37)

где t_к - продолжительность короткого замыкания, с;

Зависимость отношения максимальной амплитуды тока КЗ к амплитуде периодической составляющей этого тока от отношения R/Х короткозамкнутой цепи

Черт. 6

I_эф - эффективное значение тока, протекающего через вентиль во время КЗ, которое допустимо принимать равным при t_к ≤ 20 мс и при t_к > 20 мс.

4.2.3.6. Максимальное значение выпрямленного тока в месте повреждения(I_{d max}) в амперах следует определять по формулам:

при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

I_{d max} = 2I_max (38)

при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

I_{d max} = I_max. (39)

Примечание. При наличии в цепях групповых вентилей моста анодных реакторов следует использовать формулу

I_{d max} = 2,61I_m,

Где

Х_{а р} - индуктивное сопротивление анодного реактора, Ом.

4.2.3.7. Среднее значение выпрямленного тока в месте повреждения при установившемся режиме КЗ следует определять по формулам:

при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

I_dy = (6/π)·I_m; (40)

при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

I_dy = (3/π)·I_m. (41)

4.2.4. Расчет токов в случае КЗ полюсов неуправляемого выпрямителя при наличии (при учете) катодного реактора

4.2.4.1. Если неуправляемый выпрямитель имеет катодный реактор, то при расчете токов допустимо считать, что выпрямленный ток идеально сглажен.

4.2.4.2. Расчетным режимом в рассматриваемом случае следует считать установившийся режим КЗ (так как начальные токи КЗ существенно ограничены катодным реактором). При этом следует учитывать, что в установившемся режиме КЗ полюсов неуправляемого выпрямителя с катодным реактором приводит к трехфазному КЗ вторичных (вентильных) обмоток преобразовательного трансформатора

4.2.4.3. Среднее значение выпрямленного тока в месте повреждения в установившемся режиме КЗ (I_dy) в амперах следует определять по формулам:

- без учета активных сопротивлений цепей постоянного тока и выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

I_dy = 2I_m; (42)

- с учетом активных сопротивлений цепей постоянного тока и той же схеме выпрямления

(43)

- без учета активных сопротивлений цепей постоянного тока и выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

I_dy = I_m; (44)

- с учетом активных сопротивлений цепей постоянного тока и той же схеме выпрямления

(45)

где R_dΣ - суммарное активное сопротивление короткозамкнутых цепей постоянного тока выпрямительного агрегата, Ом, которое в общем случае равно

R_dΣ = R_d + R_ош + R_кб + R_{п к} + R_{т к}, (46)

где R_d - сопротивление катодного реактора, Ом;

R_ош - сопротивление ошиновки, Ом;

R_кб - сопротивление выводных кабелей, Ом;

R_{п к} - переходное сопротивление контактных соединений, Ом;

R_{т к} - сопротивление токовых катушек, Ом.

4.2.5. Расчет токов при КЗ полюсов управляемого выпрямителя

4.2.5.1. Если управляемый выпрямитель не имеет электронной защиты вентилей (тиристоров) и быстродействующей системы регулирования углов, то расчет токов при КЗ полюсов выпрямителя следует производить, как указано в пп. 4.2.3 и 4.2.4. При этом расчету подлежат амплитуда периодической составляющей тока короткозамкнутой цепи, максимальное значение тока этой цепи и ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе. Кроме того, проверяют тепловое действие на полупроводниковый прибор.

4.2.5.2. Если управляемый выпрямитель имеет электронную защиту вентилей (тиристоров), то следует учитывать, что при возникновении КЗ полюсов выпрямителя и успешной работе электронной защиты имеют место:

1) при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме (см. черт. 56) - однократное двухфазное КЗ вентильной обмотки преобразовательного трансформатора;

2) при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором (см. черт. 5а) - однократное однофазное КЗ каждой вентильной обмотки преобразовательного трансформатора.

4.2.5.3. Амплитуду периодической составляющей тока короткозамкнутой цепи (обмотоктрансформатора, вентилей и катодного реактора (I_m) в амперах следует определять по выражениям:

- при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

(47)

- при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

(48)

где ω - угловая частота переменного тока, 1/с.

4.2.5.4. Максимальное значение тока короткозамкнутой цепи (обмоток трансформатора, вентилей и катодного реактора) (I_mах) в амперах следует определять по формуле (36), а входящий в нее ударный коэффициент цепи КЗ I_mах/I_m - по кривой 2 на черт. 6, в зависимости от отношения К/Х короткозамкнутой цепи и угла включения а вентилей преобразователя.

4.2.5.5. Ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе, (i_уд) в амперах следует определять с учетом m параллельных ветвей в цепи группового вентиля, используя формулу (36).

4.2.5.6. Тепловое действие тока КЗ на полупроводниковый прибор следует проверять, используя соотношение

(49)

где t_к - продолжительность короткого замыкания, с, которая, в зависимости от отношения R/Х короткозамкнутой цепи, составляет 12 - 15 мс.

4.2.5.7. При учете вероятности отказа или неуспешной работы электронной защиты вентилей (тиристоров) токи при КЗ полюсов выпрямителя следует рассчитывать, как указано в пп. 4.2.3 и 4.2.4.

Черт. 7

4.2.5.8. Если управляемый выпрямитель имеет быстродействующую систему регулирования углов включения (без блокировки импульсов управления), то токи КЗ в произвольный момент времени следует рассчитывать методом математического моделирования переходных процессов с применением ЭВМ.

Допускается применение отраслевых программ.

Черт. 9

Максимальные значения токов следует рассчитывать, пренебрегая дуговыми явлениями в месте повреждения и принимая минимальную удаленность точки КЗ от источника энергии (преобразователя) постоянного тока (при ΔU_д = 0, l_к = 0), а минимальные значения токов - с учетом дуговых явлений и при максимальной удаленности точки КЗ (при ΔU_д ≠ 0, l_к = l_{к mах}).

4.3.2.2. При расчете токов КЗ в контактной сети постоянного тока вентильный преобразователь допустимо характеризовать средними интегральными параметрами.

4.3.3. Расчет токов при КЗ в контактной сети постоянного тока тяговой подстанции городского транспорта

4.3.3.1. При отсутствии (неучете) катодных реакторов в выпрямительных агрегатах тяговой подстанции ток КЗ (I_к) в амперах следует определять в соответствии со схемой замещения, приведенной на черт. 8, по формулам:

- при замыкании полюсных проводов (КЗ)

(50)

- при замыкании положительного провода на землю (К4)

(51)

где Е_d 0 - ЭДС холостого хода выпрямительной установки, В;

ΔU_д - падение напряжения на электрической дуге, В;

l_к - удаленность КЗ (длина проводов), км;

R_{d к} - сопротивление КЗ выпрямительной установки, Ом.

ЭДС холостого хода следует вычислять по формулам:

- при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

E_{d 0} = 2,34E;

- при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

E_{d 0} = 1,17E.

Сопротивление КЗ выпрямительной установки подстанции (R_{d к}) в омах следует определять по формуле

R_{d к} = E_d0/(m_aI_da), (52)

где m_а - число параллельно работающих выпрямительных агрегатов тяговой подстанции;

I_da - ток КЗ на шинах выпрямительной подстанции от одного агрегата, А.

При этом следует принимать I_da = I_dy и определять этот ток, в зависимости от схемы, по которой выполнены преобразователи, по формуле (40) или (41), а входящий в эти формулы ток I_m - по формуле (34), имея в виду, что:

(53)

4.3.3.2. При наличии (учете) катодных реакторов в выпрямительных агрегатах тяговой подстанции токи КЗ (I_к) в амперах следует определять по формулам:

- при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

(54)

- при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

(55)

R_Σ = R_c + R_т/m_a;

R_dΣ = R_d/m_a + R_п + R₀ + 2r_{к с}l_к - при расчете замыкания полюсных проводов;

R_dΣ = R_d/m_a + R_п + R_{з к} + R_з + r_{к с}l_к - при расчете замыкания положительного провода на землю;

Х_Σ = Х_c + X_т/m_a.

4.3.3.3. При неполных исходных данных токи КЗ в сети постоянного тока тяговой подстанции городского транспорта допустимо рассчитывать без активных сопротивлений цепей переменного тока и использовать приближенные соотношения:

- ток КЗ на шинах выпрямительной подстанции (I_dк) в амперах

(56)

- напряжение (ЭДС) холостого хода выпрямительной подстанции (U_d0) в вольтах

U_d0 = U_{d ном} [1 + A (X_c +X_т)] + ΔU_в, (57)

где А - коэффициент, учитывающий наклон внешней характеристики вентильного преобразователя (в среднем А = 0,5);

ΔU_в - падение напряжения на вентилях, В (в среднем ΔU_в = 0,75 В на полупроводниковый прибор);

- сопротивление короткого замыкания выпрямительной подстанции (R_dк) в омах

(58)

- ток КЗ в контактной сети постоянного тока тяговой подстанции (I_к) в амперах

(59)

где ΣR - суммарное активное сопротивление короткозамкнутой цепи постоянного тока, Ом.

4.3.4. Расчет токов при КЗ в контактной сети постоянного тока тяговой подстанции железнодорожного транспорта

4.3.4.1. При одностороннем питании контактной сети ток КЗ в месте повреждения (I_к) в амперах следует определять (см. черт. 9а), используя формулы:

1) при ориентировочных данных о тяговой подстанции

(60)

где U₀ - напряжение холостого хода подстанции, В;

I_нг - ток нагрузки подстанции от поездов на неповрежденных секциях зоны, А;

р - нормативный коэффициент возможного изменения напряжения источника энергии, %;

l_к - расстояние от подстанции до места КЗ, км;

ρ - сопротивление подстанции (с учетом питающей системы переменного тока), Ом:

; (61)

(62)

S_к - мощность трехфазного КЗ на шинах высшего напряжения тяговой подстанции, кВ А;

2) при ориентировочных данных о тяговой подстанции и ее нагрузке (полагая I_нг = m_аI_{d ном}):

(63)

Примечания:

1. При определении максимального тока КЗ допустимо не учитывать предварительную нагрузку подстанции и падения напряжения в дуге и на вентилях, а также принимать (r_{к c} + r_р)l_к = 0.

2. При определении минимального тока КЗ предварительно следует сопротивления токоведущих частей привести к нормированной предельно допустимой температуре продолжительного режима.

При неполных исходных данных допустимо ток нагрузки (I_нг) принимать равным току среднегодовой нагрузки (I_{ср год}).

3. При достаточно полных данных о тяговой подстанции ток КЗ в месте повреждения (I_к) в амперах следует определять:

- при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме

(64)

- при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором

(65)

где

R_dΣ = R_d/m_a + R_П + R₀ + (r_{к с} +r_p)l_к;

R_Σ = R_c + R_т/m_a;

X_Σ = X_c + X_т/m_a;

E = U_{ном2 .}

4.3.4.2. При определении тока КЗ в контактной сети с двухсторонним питанием необходимо применять схему замещения, показанную на черт. 96. На этой схеме приняты следующие обозначения:

А, В - тяговые преобразовательные подстанции;

С - пост секционирования;

U_pA, U_pВ - расчетные напряжения тяговых преобразовательных подстанций А и В, В;

l_А, l_В - протяженность секций АС и СВ, км;

l - расстояние между подстанциями А ж В, км;

l_к - расстояние от точки КЗ до подстанции А, км.

Расчетное напряжение тяговой преобразовательной подстанции (U_p) в вольтах допустимо определять по формуле

U_p = (1+p/100)·U_dном – ΔU_d, (66)

а активные сопротивления схемы замещения в омах - по формулам:

R_A1 = R_пA1 + r_{к с1}l_A;

R_В1 = R_пВ1 + r_{к с1}l_В;

R_В2 = R_пВ2 + r_{к с2}l_В;

R_кА = R_пА2 + r_{к с2}l_к;

R_{к с} = r_{к с2} (l_A-l_к;

R_pA = r_pl_к + R_0A + ρ_A;

R_pВ = r_p(l-l_к) + R_0В + ρ_В,

где R_пA1, R_пВ1, R_пА2, R_пВ2 - сопротивления питающих кабелей, отходящих от подстанций А и В контактной сети 1 и 2-го путей, Ом;

R_0A, R_0В - сопротивления отсасывающих проводов соответственно подстанций А и В Ом;

ρ_A, ρ_В - сопротивления преобразовательных устройств соответственно подстанций А и В, Ом;

r_{к с1}, r_{к с2} - удельные сопротивления проводов контактных сетей 1 и 2-го путей, Ом/км;

r_р - удельное сопротивление рельсовых путей, Ом/км.

Чтобы получить искомое значение тока в месте КЗ, следует предварительно схему замещения (черт. 96) привести к простейшему виду, используя обычные способы преобразования схем.

Черт. 11

Зависимость коэффициента К_д для генераторов постоянного тока напряжением 220 В (кривая 1) и 440 В (кривая 2) от сопротивления цепи КЗ

Черт. 12

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
УЧЕТ УВЕЛИЧЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЯ ОТ ТОКА КЗ В УСТАНОВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Зависимость коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей разных сечений с медными жилами от тока КЗ при продолжительностях КЗ 0,2 с(сплошные линии) и 0,6 с (пунктирные линии)

Черт. 13

Зависимость коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей разных сечений с алюминиевыми жилами от тока КЗ при продолжительностях КЗ 0,2 с (сплошные линии) и 0,6 с (пунктирные линии)

Черт. 14

Зависимость коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей разных сечений с медными жилами (сплошные линии) и с алюминиевыми жилами (пунктирные линии) от тока КЗ при продолжительности КЗ, равной 1 с

Черт, 15

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

Зависимость разрядного тока аккумулятора типа СК-1 от продолжительности КЗ при КЗ на его зажимах и q₀ = 1,21; D = 1,08·10^-9 м²/с; γ_э = 16,5 (Ом·м)^-1; N = 5,18 (моль/л) м/А; g₁₁ = +0,0278; g₂₁ = -0,0242

Черт. 16

Зависимость напряжения на зажимах заряженного аккумулятора типа СК-1 от силы тока в начальный момент КЗ при тех же условиях и t = 25°С

Черт. 17

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное
УПРОЩЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАЧАЛЬНОГО ТОКА КЗ В ЦЕПИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Начальный ток КЗ в цепи аккумуляторной батареи (/_ко) в амперах вычисляют по формуле

где n - число последовательно соединенных элементов (равно числу элементов, находящихся в подзаряде);

m - число параллельно соединенных элементов (равно номеру аккумуляторной батареи типа СК).

Входящие в эту формулу величины определяют или принимают равными:

1) внешнее сопротивление до точки КЗ (R^’_вш) в омах с учетом переходного сопротивления щеточных контактов элементного коммутатора (R_{э к})

R^’_вш = R_вш + R_{э к},

принимая R_{э к} = 0,005 Ом;

2) граничное сопротивление (R_гр) в омах

R_гр = (n/m) 7,5·10^-3;

3) R^’_вш ≥ R_гр

E_вто = 1,93 В и R_вто = 5,4·10^-3 Ом;

при R^’_вш ≤ R_гр

E_вто = 1,70 В и R_вто = 4,0·10^-3 Ом.

Напряжение на зажимах аккумуляторной батареи (U₀) в вольтах в начальный момент КЗ определяют по формуле

U₀ = R^’_вш·I_к0.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Справочное

Таблица 3

Ориентировочные кратности максимальных (пиковых) значений токов КЗ для машин постоянного тока напряжением 110 - 750 В в зависимости от произведения мощности машин, кВт, на частоту вращения якоря, об/мин

Расчетный параметр Pном·nном, кВт (об/мин)	Кратности максимальных (пиковых) токов для машин напряжением, В
	110	230	600-750
Компенсированные машины
100000	-	12-8	-
250000	-	13-9	15-12
300000	-	15-10	15-12
1200000	-	-	16-15
Некомпенсированные машины
5000	5-4	6,5-4	-
10000	6,5-5,5	6,5-4	-
100000	7,5-6,5	7-6	-
150000	7,5-6,5	7-6	-
800000	-	14-8	-

ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Рекомендуемое
ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Индуктивность обмотки возбуждения машины постоянного тока L_f в генри

(1)

Индуктивность сериесной (компаундной) обмотки (L_с) в генри

(2)

Индуктивность якорной обмотки (L_а) в генри для некомпенсированных машин

(3)

где K_н - коэффициент насыщения магнитной системы главных полюсов машины; для компенсированных машин

(4)

Индуктивность якорной цепи компенсированных машин (L_я) в генри

L_я = L_a + L_к + L_д, (5)

где L_а - индуктивность обмотки якоря;

L_к - индуктивность компенсационной обмотки;

L_д - индуктивность обмотки добавочных полюсов.

Индуктивность якорной цепи генераторов (L_я) в генри

(6)

где ω₀ - основная угловая скорость вращения якоря, 1/с;

р - число пар главных полюсов.

Индуктивность якорной цепи нереверсивных быстроходных машин (L_я) в генри

(7)

где С_х - 0,1 - для двигателей;

С_х = 0,2 - для генераторов.

Индуктивность якорной цепи различных групп машин постоянного тока (Х_я) в генри

(8)

где λ - безразмерный коэффициент, учитывающий особенность конструкции машины постоянного тока. Его рассчитывают по данным заводского формуляра. При ориентировочных расчетах допустимо использовать средние значения указанного коэффициента, приведенные в табл. 4.

Активное сопротивление обмотки якоря (R_а) в омах

(9)

где l_а - длина магнитопровода без вентиляционных каналов, см;

τ - полюсное деление, см;

J_a - плотность тока в обмотке якоря, А/мм²;

U_к - межсегментное напряжение на коллекторе, В, которое следует определять по формуле

(10)

А_i - линейная нагрузка якоря, А/см;

r - радиус якоря, см.

Суммарное сопротивление якорной и компенсационной обмоток и обмотки добавочных полюсов с учетом падения напряжения на щетках (R_я) в омах

R_я = 2R_a. (11)

Таблица 4

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2004 г.

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
ПОСТОЯННОГО ТОКА

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Исходные положения 1.2. Исходные данные 1.3. Схемы замещения 1.4 Параметры схем замещения 1.5. Использование ЭВМ 2. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 2.1. Исходные данные для расчета и их условные обозначения 2.2. Схема замещения 2.3. Расчет тока КЗ с учетом электрической дуги в месте КЗ 2.4. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от свинцово-кнслотного аккумулятора 2.5. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 3. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА 3.1. Исходные данные для расчета, их условные обозначения и базисные условия 3.2. Схема замещения 3.3. Расчет токов КЗ в сети, питаемой от машины постоянного тока 3.4. Определение параметров схем замещения машин постоянного тока 4. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ ТРЕХФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 4.1. Исходные данные для расчета и их условные обозначения 4.2. Расчет токов при коротком замыкании полюсов выпрямительного преобразователя 4.3. Расчет токов при КЗ в контактной сети посто янного тока тяговых подстанций 4.4. Расчет токов при КЗ в линиях постоянного тока высокого напряжения ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ НА ТОК КЗ В УСТАНОВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное УЧЕТ УВЕЛИЧЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЯ ОТ ТОКА КЗ В УСТАНОВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное УПРОЩЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАЧАЛЬНОГО ТОКА КЗ В ЦЕПИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справочное ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Рекомендуемое ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ СИСТЕМЫ С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Справочное РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ НА ЭВМ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КЗ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ Методика расчета в электроустановках постоянного тока Short-circuits in electrical installations. Calculation methods in d. c. electrical equipment

ГОСТ 29176-91

Дата введения 01.07.92

Настоящий стандарт распространяется на электроустановки постоянного тока, в которых источниками энергии постоянного тока (преобразователями) являются:

- свинцово-кислотные аккумуляторные батареи;

- машины постоянного тока параллельного возбуждения;

- трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором;

- трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по симметричной мостовой схеме.

Стандарт не распространяется на электроустановки постоянного тока напряжением выше ± 750 кВ.

Стандарт не регламентирует;

- методику расчета токов при внутренних повреждениях в источниках энергии постоянного тока (преобразователях) (при замыкании пластин в аккумуляторах, при замыкании витков и секций обмоток в машинах постоянного тока, при пробоях вентилей в преобразователях);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую развитие аварии (КЗ в сети постоянного тока к внутреннее повреждение);

- методику расчета токов КЗ при сложных видах повреждений в сети постоянного тока (КЗ полюсных проводов - отжиг провода - замыкание провода на землю);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую взаимное влияние через общую ветвь тока источников (преобразователей) постоянного тока разных видов (типов);

- методику расчета токов КЗ, учитывающую электромеханические переходные режимы электрических машин;

- методику расчета токов КЗ, учитывающую распределенность параметров длинных линий постоянного тока;

- методику расчета токов КЗ в специальных установках (автономные системы, установку постоянного тока подвижного состава);

- методику расчета токов КЗ в каналах МГД-установок;

- методику расчета токов КЗ с учетом нелинейностей электрических характеристик машин постоянного тока, токоограничивающих и сглаживающих реакторов.

Все требования стандарта являются обязательными.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Исходные положения

1.1.1. Настоящий стандарт устанавливает общую методику расчета токов КЗ в электроустановках постоянного тока в начальный и произвольный моменты времени, необходимых для выбора электрооборудования и проверки его по условиям КЗ, для выбора установок и оценки действия защит и автоматики, для расчета заземляющих устройств.

1.1.2. Стандарт устанавливает методику расчетов токов при замыкании полюсов сети постоянного тока, а также при замыкании полюса на землю (корпус) заземленной сети.

1.1.3. Величины, подлежащие определению, и допустимая погрешность расчетов токов КЗ определяются указанными в п. 1.1.1 целями. Для выбора электрооборудования и защит допускаются приближенные методы расчета. Определению подлежат:

- значение тока КЗ в цепях постоянного тока в произвольный момент времени;

- максимальное (пиковое) значение тока КЗ в цепях постоянного тока;

- ударный ток КЗ в цепях переменного тока вентильных преобразователей (при трех- и двухфазных КЗ в вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов);

- максимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей;

- минимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей.

Исходные данные

1.2.1. Для расчета токов КЗ в электроустановках постоянного тока необходимы достоверные данные о параметрах используемого электрооборудования.

1.2.2. Приведенные ниже расчетные методики устанавливают связь параметров электрооборудования с параметрами эквивалентных схем замещения, позволяющую учесть его основные характеристики.

Схемы замещения

1.3.1. Электрооборудование установок постоянного тока в схемах замещения, соответствующих расчетным схемам, следует учитывать элементами с сосредоточенными параметрами.

1.3.2. Все элементы схемы замещения, кроме элемента, замещающего электрическую дугу, допустимо считать обладающими линейными характеристиками, т.е. их самоиндуктивность и взаимоиндуктивность, коэффициент магнитного рассеяния, а также электрическое сопротивление постоянному и переменному току принимать неизменными, не зависящими от значения тока и напряжения.

Параметры схем замещения

1.4.1 Параметры схем замещения могут быть выражены как в именованных, так и в относительных единицах. Предпочтительно использование системы именованных единиц.

1.4.2. Параметры элементов схемы замещения следует относить к ступени напряжения сети постоянного тока.

1.4.3. При расчетах токов КЗ в электроустановках, в которых источниками энергии (преобразователями) являются трехфазные вентильные выпрямители, составление схем замещения трехфазных цепей переменного тока, а также определение параметров различных элементов и приведение их к одной ступени напряжения следует производить в соответствии с ГОСТ 27514.

При упрощенных расчетах допустимо источники энергии (преобразователи) в схемах замещения представлять эквивалентными параметрами, косвенно учитывающими параметры схемы и режима питающей сети переменного тока.

Использование ЭВМ

1.5.1. ЭВМ рекомендуется использовать при массовых расчетах токов КЗ для оценки аварийных режимов оборудования электроустановок постоянного тока, а также при расчетах переходных режимов регулируемых вентильных преобразователей, в частности, преобразователей электропередач или вставок постоянного тока.

РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Исходные данные для расчета и их условные обозначения

2.1.1. Геометрические параметры пластин свинцового аккумулятора:

h - высота электродных пластин, м;

d - длина электродных пластин, м;

l - расстояние между электродными пластинами, м.

2.1.2. Число элементов аккумуляторной батареи:

n - число последовательно соединенных элементов;

m - число параллельно соединенных элементов.

2.1.3. Начальные параметры:

q₀ - начальная относительная плотность электролита;

R_э0 - начальное сопротивление электролита, Ом;

R⁺₀ - начальное сопротивление положительной пластины, Ом;

R_c0 - начальное сопротивление сепаратора, Ом.

2.1.4. Электрохимические константы:

D - коэффициент диффузии ионов НSO₄^-, м²·с^-1;

N - положительная константа, характеризующая интенсивность электродных реакций,

моль·л^-1·м·А^-1;

γ_э - удельная электропроводность электролита, См·м^-1;

положительная и отрицательная константы, определяемые при аппроксимации

уравнений Нернста, В/(моль·л~¹).

2.1.5. Расчетные значения параметров аккумулятора СК-1 и значения электрохимических констант свинцово-кислотных аккумуляторов приведены в приложении 1.

2.1.6. Определяемые параметры (промежуточные), используемые при расчетах:

В - константа, характеризующая удельное сопротивление электролита при заданной концентрации и температуре, Ом/м;

Е₀ - обратимая ЭДС аккумулятора, В;

Е_п - ЭДС поляризации аккумулятора, В;

Е_вт - внутренняя ЭДС аккумулятора, находящегося в режиме кратковременного разряда большим током, В; графически определяют как точку пересечения спрямленной вольт-амперной характеристики с осью ординат;

E_вт - внутреннее сопротивление аккумулятора, Ом.

2.1.7. Параметры, характеризующие сеть постоянного тока:

R_вш активное сопротивление внешней сети (цепи КЗ), Ом;

R_ош - активное сопротивление ошиновки, Ом;

R_кб - активное сопротивление кабелей, Ом;

R_пр- активное сопротивление проводов, Ом;

R_{т к} - активное сопротивление токовых катушек отключающих аппаратов, Ом;

R_{к с} - сопротивление контактных соединений, Ом,

Схема замещения

2.2.1. При составлении схемы замещения для расчета токов КЗ в электроустановках, получающих питание от аккумуляторной батареи, допустимо не учитывать индуктивные сопротивления элементов цепей (см. черт. 1).