Расчет токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах переменного тока


Категория Судовые электростанции

Короткие замыкания в электроэнергетических системах возникают довольно редко, однако они могут вызвать разрушение элементов электрооборудования на судне, длительный перерыв в снабжении потребителей электроэнергией и поэтому должны учитываться при проектировании судовых систем. Для того чтобы короткое замыкание не привело к опасной аварии с тяжелыми последствиями, электрические аппараты, шины и кабели проверяются на динамическую и термическую устойчивость по ожидаемым (расчетным) токам короткого замыкания, по которым, кроме того, проектируется и настраивается защита отдельных элементов системы.

Рис. 1. Расчетная схема электроэнергетической системы переменного тока.

Таким образом, расчет коротких замыканий судовых электроэнергетических систем сводится к определению максимального значения тока при коротком замыкании в различных (характерных) точках электрической сети. В судовых электроэнергетических системах активные сопротивления соизмеримы с реактивными и поэтому в расчете учитываются наряду с ними. Это усложняет расчет токов короткого замыкания, но позволяет обеспечить необходимую точность.

Расчет токов коротких замыканий (т.д.з.) начинается с составления расчетной схемы электрической системы в однолинейном изображении, на которой отмечаются необходимые расчетные точки коротких замыканий. Места и количество точек короткого замыкания выбираются так, чтобы проверить все коммутационные и защитные аппараты в наиболее тяжелых режимах.

Наиболее характерными точками короткого замыкания, которые обычно выбирают при расчетах токов короткого замыкания, являются: статорные клеммы генератора, шины ГРЩ и кабель отходящего фидера на расстоянии Юм от шин распределительного устройства. С целью проверки фидерных автоматов иногда рассчитывают т.к.з. в точке, удаленной на значительное (40 м) расстояние от шин ГРЩ.

В расчетную схему включают все длительно работающие генераторы с учетом их типов и мощности, трансформаторы тока и напряжения, автоматы и др., указывают длину и сечение кабелей и шин.

По этой схеме определяют величину расчетных сопротивлений цепи до точки короткого замыкания, куда входят сопротивления обмоток статоров генераторов, кабелей и шин, токоведущих частей защитной и коммутационной аппаратуры распределительных устройств, переходных контактов кабельных наконечников и др.

Рис. 2. Схемы замещения электроэнергетической системы переменного тока.

Рис. 3. Расчетные кривые тока короткого замыкания для типового генератора серии МСС с системой АРН.

Расчетные кривые для определения т.к.з. представляют собой зависимости действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания (в относительных единицах) через время t с начала короткого замыкания от величины результирующего сопротивления zpe3 цепи короткого замыкания.

Рис. 4. Зависимость ударного коэффициента

Быстрое затухание тока подпитки асинхронных двигателей позволяет не учитывать их при определении токов короткого замыкания в другие моменты времени.

Ток короткого замыкания по истечении 0,05 с с начала процесса определяется с учетом апериодической составляющей путем умножения на 1,05 периодического тока короткого замыкания, найденного по расчетной кривой для указанного времени.

При определении токов короткого замыкания в последующие моменты времени токи подпитки двигателей и апериодическая составляющая не учитываются.

В результате расчета токов короткого замыкания определяются токи в различные требуемые моменты времени короткого замыкания, которые затем используются для выбора и проверки на термическую и динамическую устойчивость различных элементов оборудования электроэнергетической системы судна.


Читать далее:

Категория Судовые электростанции