Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ

В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1 кВ

ГОСТ 27514—87

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москв
а

УДК 621.3.064.1 : 006.354 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Методы расчета в электроустановках
переменного тока напряжением свыше 1 кВ
Short circuits in electrical installations.
Calculation methods in a. c. electrical installations
with voltage more than I kV

ОКСТУ 3403

Дата введения 01.01.89
Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электро­установки напряжением свыше 1 кВ промышленной частоты и ус­танавливает общую методику расчета токов симметричных и не­симметричных коротких замыканий (КЗ) в начальный и произ­вольный моменты времени.
Стандарт не распространяется на электроустановки напряже­нием 750 кВ и выше.
Стандарт не регламентирует методику расчета токов:
при сложных несимметриях в электроустановках (например од­новременное короткое замыкание и обрыв), при повторных корот­ких замыканиях и при коротких замыканиях в электроустановках с нелинейными элементами;
короткого замыкания с учетом динамики электрических машин при электромеханических переходных процессах;
при коротких замыканиях внутри электрических машин, транс­форматоров и автотрансформаторов;
непромышленных частот, возникающих при коротких замыка­ниях в линиях электропередачи напряжением 220 кВ и выше.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Исходные положения
1.1.1. Настоящий стандарт устанавливает общую методику рас­чета токов короткого замыкания, необходимых для выбора и про­верки электрооборудования по условиям короткого замыкания; для выбора установок и оценки возможного действия релейней за­щиты и автоматики; для определения влияния токов нулевой по-
Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1989
следовательности линии электропередачи на линии связи; для вы­бора заземляющих устройств.
1.1.2. Стандарт рассматривает методику расчета токов при КЗ, виды которых показаны на черт. 1.
1.1.3. Величины, подлежащие определению, допустимая погреш­ность расчета токов КЗ и применяемая при этом методика рас­чета зависят от целей, указанных в п. 1.1.1.
Для выбора и проверки электрооборудования допускаются уп­рощенные методы расчета токов КЗ, если их погрешность не пре­вышает 5—10%. При этом определяют:
начальное значение периодической составляющей тока КЗ и значение этой составляющей в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи;
начальное значение апериодической составляющей тока КЗ и значение этой составляющей в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи;
ударный ток КЗ.
Для выбора параметров настройки релейной защиты и автома­тики определяют максимальное и минимальное расчетные значе­ния периодической и апериодической составляющих тока КЗ в начальный и произвольный моменты времени как в месте КЗ, так и в отдельных ветвях расчетной схемы.
1.1.4. Расчеты токов в произвольный момент времени в отдель­ных ветвях расчетной схемы требуют учета электромеханических переходных процессов и их следует проводить с применением средств вычислительной техники, используя программы расчетов динамической устойчивости электроэнергетических систем.
1.1.5. При расчетах токов КЗ следует в общем случае учиты­вать все элементы электроэнергетической системы. Допускается эквивалентировать удаленную от места КЗ часть электроэнергети­ческой системы.
1.1.6. Расчет периодической составляющей тока КЗ допускает­ся проводить, не учитывая активные сопротивления элементов электроэнергетической системы, в частности, воздушных и кабель­ных линий электропередачи, если результирующее эквивалентное активное сопротивление относительно точки КЗ не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивле­ния.
1.1.7. При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:
1) сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов, синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, ес­ли продолжительность КЗ не превышает 0,5 с;
2) ток намагничивания трансформаторов и автотрансформато­ров;
насыщение магнитных систем электрических машин;
3)
4) поперечную емкость воздушных линий электропередачи на­пряжением ПО—220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330—500 кВ, если их длина не превышает 150 км.
Виды коротких замыканий

а—ТрехфаЗное КЗ — К ; б—дйухфазнйё
(9)
КЗ — К ; s—двухфазное КЗ на землю —
К ; с—однофазное КЗ на землю —К
Черт. 1
1.1.8. Для расчета несимметричных КЗ рекомендуется предпоч­тительно использовать метод симметричных составляющих, при­нимая полную симметрию по фазам всех элементов электроэнер­гетической системы (за исключением несимметрии в месте КЗ).
1.1.9. Токи КЗ в зависимости от сложности расчетной схемы и цели расчета допускается определять путем аналитических расче­тов с использованием эквивалентных схем замещения, а также расчетов с применением аналоговых расчетных моделей перемен­ного и постоянного тока или с использованием ЭВМ,
1.2. Состав необходимых для расчетов токов КЗ параметров элементов расчетной схемы
1.2.1. Состав параметров конкретных элементов расчетной схе­мы, который в общем случае необходим для расчетов токов КЗ, указан ниже.
1.2.Г. 1. Синхронные машины (генераторы, компенсаторы, элект­родвигатели) :
полная номинальная мощность SHom, МВ-А, или номинальная активная мощность Рним, МВт, и номинальный коэффициент мощ­ности соьфном;
номинальное напряжение UHOM, кВ;
сверхпереходное сопротивление по продольной оси х" й;
«
сверхпереходное сопротивление по поперечной оси x"q; *
переходное сопротивление по продольной ОСИ x'd;
синхронное сопротивление ПО продольной ОСИ Xd;
синхронное сопротивление по поперечной осн хч;
сопротивление обратной последовательности х2;
сопротивление рассеяния обмотки статора ха ; *
индуктивное сопротивление обмотки возбуждения Xt;
*
индуктивное сопротивление продольной демпферной обмот­ки Xid;
индуктивное сопротивление поперечной демпферной обмотки Mq;
активное сопротивление обмотки возбуждения (при рабочей температуре) Рь Ом;
активные сопротивления продольной и поперечной демпферных обмоток (при рабочей температуре) Pid и 7?iq, Ом;
постоянные времени затухания апериодической составляющей тока статора при трехфазном и однофазном КЗ на выводах маши- UM Т 14 7' Р*
НЫ 1 а И 1 а ) С,
предельный ток возбуждения машины 1!п, А;
ток возбуждения машины при работе в режиме холостого хо­да с номинальным напряжением Ii0, А;
коэффициент полезного действия (для синхронных электро­двигателей) н, %;
напряжение, ток статора и коэффициент мощности в момент, предшествующий КЗ: U j01 , I i0| и cos tp.
1.2.1.2. Асинхронные электродвигатели:
номинальная мощность PHOM, МВт;
номинальное напряжение UH0№, кВ;
номинальный коэффициент мощности cos(pHOM;
кратность пускового тока по отношению к номинальному току Кп;
кратность максимального момента по отношению к номиналь­ному моменту йном/
сопротивление статора постоянному току (при рабочей темпе­ратуре) R, Ом;
коэффициент полезного действия Т), % ;
напряжение, ток и коэффициент мощности в момент, предшест­вующий КЗ.
1.2.1.3. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы: номинальная мощность £Ном, МВ-А;
номинальные напряжения обмоток, кВ, и фактические коэффи­циенты трансформации;
напряжения короткого замыкания между обмотками и их зави­симость от коэффициентов трансформации;
диапазон регулирования напряжения, определяющий напряже­ние короткого замыкания в условиях КЗ;
потери короткого замыкания в обмотках, кВт;
1.2.1.4. Токоограничивающие реакторы:
номинальное напряжение ияом, кВ;
номинальный ток 7НОМ, А;
номинальное индуктивное сопротивление хр, Ом, или индук­тивность L, мГн;
номинальный коэффициент СВЯЗИ 'Кев (только для сдвоенных реакторов);
потери мощности при номинальном токе ДР, кВт.
1.2.1.5. Воздушные и кабельные линии электропередачи:
номинальное напряжение ияом, кВ;
индуктивное сопротивление Прямой последовательности Х1, Ом/км;
индуктивное сопротивление нулевой последовательности Хо, Ом/км;
взаимное индуктивное сопротивление нулевой последователь­ности Л'мо (при наличии нескольких воздушных линий на одной трассе), Ом/км;
активные сопротивления прямой и нулевой последовательности Ri и Ro, Ом/км;
длина линии /, км;
емкость С, Ф/км.
1.2.1.6. Шунтирующие реакторы:
номинальное напряжение (7НОм, кВ;
номинальная мощность SH0M< кВ-А.
1.2.2. При расчетах токов КЗ все источники электроэнергии, для которых короткое замыкание является удаленным (см. п. 5.3), и соответствующие элементы электрической сети могут быть отно­сительно точки КЗ или иного выбранного узла сети’эквиваленти- рованы одним источником неизменного напряжения и одним со­противлением (далее такой источник называется «системой»).
Если для конкретного узла сети известно значение тока трех­фазного КЗ от системы 7к3) , кА, или мощности трехфазного КЗ от системы Sr3) , MB-А, то эквивалентное индуктивное сопротивление системы (хс) в омах может быть определено по выражению
v £Ар,ном ^ср.ном
с“ ГУ/<3>~ 3<3) ’
где £7Ср,ном — среднее номинальное напряжение сети (см. п. 1.3.2), кВ, соответствующей ступени напряжения, в узле которой известно значение ИЛИ 5к3> •
При этом ЭДС системы следует принимать равной среднему номинальному напряжению сети соответствующей ступени напря­жения.
1.3. Определение параметров элементов экви­валентных схем замещения
1.3.1. Параметры элементов эквивалентных схем замещения могут быть определены:
1) в именованных единицах с приведением значений парамет­ров расчетных схем к выбранной основной (базисной) ступени на­пряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансфор­мации силовых трансформаторов и автотрансформаторов (см. при­ложение 1);
2) в относительных единицах с приведением значений парамет­ров расчетных схем к выбранным базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых транс­форматоров и автотрансформаторов (см. приложение 2);
3) в именованных единицах без приведения значений пара