[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->A. KANICKI: ZWARCIA W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH66.1.6.1.1.ZASADYOBLICZANIAPARAMETRÓW ZWARCIOWYCHCHARAKTERYSTYCZNYCHparametrówzwarciowychZasady obliczania charakterystycznychwedług normy PN-74/E-05002Postanowienia ogólneDo charakterystycznych parametrów zwarciowych zalicza się:a) parametry prądu zwarciowego:•wartość początkowa prądu zwarciowego okresowego (prąd początkowy Ip),•prąd zwarciowy udarowy iu,•prąd wyłączeniowy symetryczny IWSi niesymetryczny IWNS,•czas trwania zwarcia tz,•prąd zastępczy tz– sekundowy Itz,b) parametry napięcia powrotnego:•stromość napięcia powrotnego k,•współczynnik biegunowy kb,Obliczenia parametrów zwarciowych należy wykonywać zakładając najniekorzystniejsze zewzględu na dobierane urządzenie warunki zwarciowe tzn. założenia upraszczając, konfiguracjęi stan obciążenia systemu elektroenergetycznego, miejsce i rodzaj zwarcia.6.1.2.Założenia upraszczająceW schematach elementów systemu elektroenergetycznego dopuszcza się pominięcie:a) pojemności i upływności w schematach linii,b) impedancji magnesowania w schematach transformatorów,c) rezystancji w schematach wszystkich elementów przy obliczaniu prądu początkowego, jeżelipominięcie rezystancji nie powoduje nadmiernego wzrostu prądu, a w wyniku doboru aparatuo większych wartościach znamionowych.R<0.3 , coW obliczeniach zwarciowych pomijamy rezystancje gałęzi, gdy dla tej gałęzi mamyXdaje błąd wynoszący:⎛R⎞Z=R+X=X⎜ ⎟ +1=X 0.32+1=1.04 X⎝X⎠222Z powyższego rachunku wynika,żebłąd ten jest mniejszy od 5%. Gdy wykonujemy obliczeniaRzwarciowe orientacyjne pomijamy rezystancje, gdy<0.5 .XW obliczeniach prądów zwarciowych stosuje się zasadę Thevenina tzn. cały systemelektroenergetyczny z punktu widzenia miejsca zwarcia traktuje się jako dwójnik aktywny a więcmożna go zastąpić napięciowymźródłemenergii. SEM tegoźródłarówna się napięciu w miejscuzwarcia przed zwarciem. Oporność wewnętrzna tegoźródłarówna jest oporności tego dwójnikaprzy zwarciu wszystkich SEM. Całe przybliżenie, jakie tu się dokonuje polega na tym,żezasadęThevenina można stosować tylko do obwodów liniowych, gdy rzeczywisty systemelektroenergetyczny jest w przybliżeniu liniowy. W obliczeniach zwarciowych zakłada się,żeelementy układu elektroenergetycznego są elementami symetrycznymi.- 167 -A. KANICKI: ZWARCIA W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCHCzęści systemu, przez które nie przepływa prąd zwarciowy pomija się w obliczeniacha silników asynchronicznych i innych odbiorników nie odwzorowuje się w schematachzwarciowych. Wpływ silników asynchronicznych uwzględnia się odrębnymi obliczeniami.Impedancje elementów w schematach zwarciowych powinny być obliczone na poziomienapięcia znamionowego sieci, w której wystąpiło zwarcie. Współczynnik sprowadzenia oblicza sięprzyjmując za podstawę napięcia znamionowe obu sieci (tzw. metoda przybliżona) lub przyobliczeniach dokładniejszych – przekładnie transformatora.Do wyznaczenia schematów systemu należy przyjmować parametry podane przez wytwórcę.W razie ich braku, zaleca się wyznaczać je metodami pomiarowymi lub obliczeniowymizapewniającymi dokładność, co najmniej 5%.6.1.3.Wybór konfiguracji systemu elektroenergetycznegoNależy brać pod uwagę taką konfigurację systemu, która prowadzi do największych prądówzwarciowych. Nie należy jednak uwzględniać stanów prowadzących do zwiększenia prądów, lecztrwających krótko np. występujących podczas przełączeń eksploatacyjnych.Zaźródłaprądu zwarciowego należy uważać generatory i kompensatory synchroniczne.Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym większym niż 1 kV, przyłączone bezpośrednio dosieci, w której oblicza się zwarcie należy uważać zaźródłaprądu zwarciowego. Silnikiasynchroniczne przyłączone do tej sieci przez transformator należy uważać zaźródłaprąduzwarciowego, jeżeli suma ich mocy znamionowej PNspełnia nierówność:PrM>SrTS120rT−0.4Sk(6.1)gdzie:•SrT-suma mocy znamionowej transformatorów zasilających te silniki,•Sk-moc zwarciowa obliczona bez udziału silników.Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym do 1kV należy uważać zaźródłaprąduzwarciowego, jeżeli spełniają powyższe warunki w obliczeniach prądu zwarciowego udarowego.Silników o napięciu znamionowym do 1kV można nie uwzględniać, jeżeli z siecią, w którejwyznacza się prądy zwarciowełączyje więcej niż jeden stopień transformacji.6.1.4.Wybór miejsca i rodzaju zwarciaMiejsce zwarcia powinno być tak dobrane, aby w urządzeniu występowały największemożliwe wartości prądów zwarciowych, przy czym należy uwzględnić zastrzeżenie dotyczącestanów krótkotrwałych podane w § 6.3. W przypadku zainstalowania dławików zwarciowychw polach liniowych rozdzielni, należy przy wyborze urządzeń umieszczonych między dławikiem, aszynami zbiorczymi brać pod uwagę zwarcie za dławikiem.W sieci z nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym należy przyjmować do obliczeń:a) działanie cieplne prądu zwarciowego – zwarcie trójfazowe lub dwufazowe,b) działanie elektrodynamiczne – zwarcie trójfazowe,c) zdolnośćłączeniowa– zwarcie trójfazowe.W sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym należy przyjmować do obliczeń:a) działanie cieplne – zwarcie trójfazowe, dwufazowe, doziemne lub jednofazowe,b) działanie elektrodynamiczne – zwarcie trójfazowe lub jednofazowe,c) zdolnośćłączeniowa- zwarcie trójfazowe lub jednofazowe.- 168 -A. KANICKI: ZWARCIA W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH6.1.5.Składowa zgodna prądu początkowego w miejscu zwarcia I(1)Składową zgodną prądu początkowego w miejscu zwarcia I(1)można ją obliczyć ze wzoru:I(1)=gdzie:•Z(1)-•Un-•k-k Un3 Z(1)+ ∆Z(6.2)impedancja obwodu zwarcia dla składowej zgodnej,napięcie znamionowe sieci, w której wystąpiło zwarcie,współczynnik zależny od stanu obciążenia systemu, równy stosunkowi napięciaw miejscu zwarcia przed powstaniem zwarcia do napięcia UN. .W przypadkachtypowych zakłada się k=1,1: W przypadkach nietypowych, np. zwarcia w pobliżumaszyn synchronicznych z biegunami wydatnymi bez obwodów tłumiących,współczynnik ten może wzrosnąć do 1,2.dodatkowa impedancja zależna od rodzaju zwarcia, wynosząca odpowiednio:w przypadku zwarcia trójfazowego,w przypadku zwarcia dwufazowego,Z(2)Z(2)+Z()w przypadku zwarcia jednofazowego,Z(2)Z()w przypadku zwarcia dwufazowego doziemnego.Z(2)+Z()•∆Z-6.1.6.Prąd początkowyIPw miejscu zwarciaPrąd początkowyIPw miejscu zwarcia obliczamy ze wzoru:IP=m I(1)gdzie:•m – współczynnik zależny od rodzaju zwarcia i wynosi:1- w przypadku zwarcia trójfazowego,3- w przypadku zwarcia dwufazowego,3- w przypadku zwarcia jednofazowego,X(2)X()3 1−-w przypadku zwarcia dwufazowego doziemnego.2X(2)+X()(6.3)()6.1.7.Prąd zwarciowy udarowy iuw miejscu zwarciaPrąd zwarciowy udarowy to największa z możliwych chwilowa wartość prądu zwarciowego.Obliczając prąd zwarciowy udarowy należy, więc przyjąć takie warunki początkowe zwarcia, abyuzyskać największą z możliwych wartość chwilową prądu zwarciowego. Otrzymano to zakładając,żezwarcie występuje podczas stanu jałowego dla zerowego kąta początkowego zwarcia dodatkowoprzyjmując,żeskładowa okresowa prądu zwarciowego nie zanika. Przy takich warunkachpoczątkowych prąd zwarciowy udarowy wystąpi po 10 ms – połowie okresu. Prąd zwarciowyudarowy iuw miejscu zwarcia obliczamy ze wzoru:- 169 -A. KANICKI: ZWARCIA W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCHiu=2 kum I(1)gdzie:•ku- współczynnik zależny od stosunku2.01.81.61.41.21.0(6.4)Robwodu zwarciowego.XkuRX0.20.40.60.81.0Rys. 6.1Zależność współczynnika kuod stosunku R/XWspółczynnik kuuwzględnia zanikanie składowej nieokresowej od chwili powstania zwarcia dochwili wystąpienia prądu udarowego i wyznacza się go z wykresu na rys. 6.1.RStosunekwyznacza się następująco:Xa) dla zwarcia trójfazowegoR R(1)=X X(1)(6.5)b) dla zwarcia jednofazowegoR R(1)+R(2)+R()=X X(1)+X(2)+X()(6.6)W przypadku, gdy dokładne wyznaczenie rezystancji jest uciążliwe, np. gdy rozpatruje się złożonąsieć zamkniętą lub gdy nie rozporządza się danymi dotyczącymi rezystancji poszczególnych częścisystemu, można przyjąć bez obliczeń ku=1,8, a w przypadku zwarć występujących bezpośrednio zadławikami zwarciowymi ku=2.Dopuszcza się wyznaczanie rezystancji R ze wzoru:1R=IP∑I2RiPii=1k(6.7)gdzie:- 170 -A. KANICKI: ZWARCIA W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH•Ri– rezystancja i-tej gałęzi sieci,•IPi– prąd początkowy w i-tej gałęzi,W sumowaniu uwzględnia się tylko te gałęzie sieci, przez które przepływa znaczna część prąduzwarciowego.6.1.8.Moc zwarciowaMoc zwarciową obliczamy ze wzoru:Sk=3 UNIP(6.8)Z wzoru wynika,żemoc zwarciowa nie jest wielkością fizyczną albowiem jest iloczynem napięciawystępującego przed zwarciem i prądu zwarcia. Moc zwarciowa jest powszechnie używanąwielkością charakteryzującą miejsca zwarcia.6.1.9.Prąd wyłączeniowy symetrycznyIwsPrąd wyłączeniowy symetryczny to wartość skuteczna składowej okresowej prąduzwarciowego po czasie tr(czas od chwili wystąpienia zwarcia do chwili utraty styczności stykówwyłącznika lub czas przedłukowy bezpiecznika topikowego). Prąd wyłączeniowy symetrycznyobliczamy ze wzoru:Iws=m kwI(1)(6.9)gdzie:•kw– współczynnik uwzględniający zanikanie składowej okresowej prądu zwarciowego dochwili rozdzielenia się stykówłącznika.Współczynnik kwzależy od czasu troraz od stosunku, czyli miary odległości zwarcia odIrgeneratora, przy czym Irjest sumą prądów znamionowych wszystkichźródełsprowadzonych donapięcia sieci, w której jest wyznaczony prąd I(1).1I(1)kw0.90s0.02 s0.05 s0.1 s0.25 s0.80.70.6I(1))(1INIr67890.512345Rys. 6.2Zależność współczynnika kwod stosunkuI(1)Iri czasu tr- 171 -
[ Pobierz całość w formacie PDF ]