Calculul curentilor de scurtcircuit

Calculul curentilor de scurtcircuit

1. Notiuni generale

Scurtcircuitul reprezinta legatura galvanica, accidentala sau voita printr-o impedanta de valoare relativ redusa intre doua sau mai multe puncte ale unui circuit care, in regim normal au tensiuni diferite. Stare de scurtcircuit da nastere unor curenti de valori foarte mari care parcurg o parte a retelei electrice solicitand dinamic si termic instalatiile respective, curentii ce se inchid la locul de scurtcircuit.

Cauzele care duc la aparitia scurtcircuitelor sunt:

manevre gresite in timpul exploatarii;

distrugerea izolatiei prin strapungeridatorate supratensiunilor atmosferice sau de comutatie, solicitari mecanice, actionarea agentilor chimici asupra materialelor dielectrice, conturnarea izolatiei datorata depunerii de materiale conductoare;

introducerea accidentala intre partile conductoare aflate sub tensiune a unor corpuri straine;

ruperea conductoarelor LEA sub actiunea sarcinilor mecanice.

Studiul regimurilor de scurtcircuit se efectueaza pentru a stabili organizarea generala a retelei, verificarea echipamentelor de comutatie si de masura si a cailor de curent primare, alegerea si verificarea instalatiilor de protectie si unele probleme speciale: racordarea consumatorilor nesimetrici sau nesinusoidali, a celor cu socuri de putere activa, etc.

2. Conditiile de calcul al curentului de scurtcircuit

Calculul curentilor minimi si maximi de scurtcircuit se bazeaza pe urmatoarele simplificari:

- pe durata scurtcircuitului nu se produce o schimbare in ceea ce priveste numarul de circuite afectate (adica, un scurtcircuit trifazat ramane trifazat, unscurtcircuit monofazat ramane monofazat, etc.);

- ploturile transformatoarelor se considera in pozitia reala;

- nu se considera rezistenta arcului;

- se neglijaza parametri transversali(conductanta, susceptanta), ai elementelor schemei.

Evolutia curentului de scurtcircuit este direct influentata de pozitia locului de scurtcircuit fata de generatoare astfel:

Scurtcircuit departe de generator, caz in care componenta periodica, alternativa a curntului de scurtcircuit, are o valoare practica constanta () pe toata durata scurtcircuitului.

Scurtcircuit aproape de generator, caz in care componenta periodica, alternativa, a curntului de scurtcircuit are o valoare ce variaza in timp () variatie ce trebuie avuta in vedere la stabilire valorii curentului de rupere si permanent.

Regimul maximpresupune toate sursele in functiune si de regula cuplele longitudinale inchise.

Regimul minim presupune un numar minim necesar de surse, linii, transformatoare in functionare, iar cuplele longitudinale de regula deschise.

Pentru calculul curentilor in cazul unui scurtcircuit aproape de generator se considera urmatoarele:

- generatorul este conectat bloc la sistemul de 110KV cu o putere de scurtcircuit la t=0 de S_SC=8000MVA ;

- transformatorul de sevicii proprii de la bornele generatorului este cu doua infasurari, alimentand un sistem de bare cu U_N=6KV.

Influenta motoarelor asincrone asupra curentului de scurtcircuit se ia in considerare cand se calculeaza scurtcircuitele in ponctele K2,K3,K4. Motoarele asincrone racordate la joasa tensiune pot fi considerate ca grupauri de motoare.

3. Impedantele de scurtcircuit ale echipamentelor

Datele nominale ale echipamentelor, reactantele de scurtcircuit ale cestora si formulele cu care se calculeaza se prezinta sub forma de tabel.

Pentru calculul curentilor de scurtcircuit in punctele K2 si K3 se ia valoarea maxima a puterii de scurcircuit S_SC estimata in functie de dezvoltare in perspectiva a sistemului energetic.

A. Scurtcircuit in punctul K1. Calculul se efectueaza utilizand datele nominale si cele calculate sub forma de tabel dupa intocmirea schemei de retea cu bloc generator-transformator si bara de sevicii proprii.

Tabelul nr. 7

Curentul de scurtcircuit trifazat

Curentul de soc:

I_soc = i_{soc GT} +i_{soc S}

Aportul generatorului:

i_{soc GT} =

Aportul sistemului

Pentru curentul de declansare:

.

B. Scurtcircuit in punctul K2.

Valoarea initiala a curentului de scurtcircuit trifazat in punctul K2 este suma curentilor de scurtcircuit si :

Calculul in unitati relative [9. pag. 126]

I_soc=i_{soc G}+i_{soc T}

Unde: i_{soc G} = λ­_G·

Pentru

i_{soc G} = 1,86·

iar

Pentru

Curentul de rupere:

din [9] fig. [9]

Intrucat in punctul K₂ nu exista intrerupator care sa rupa intregul curent, poate prezenta interes numai aportul prin transformator, pentru intrerupatorul respectiv.

Aportul motoarelor asincrone la valoarea curentului de scurtcircuit se poate calcula cu valorile impedantelor din tabelele respective raportate la 10KV. In tabelele urmatoare sunt caracteristicile transformatoarelor MT/JT si motoarelor asincrone racordate la joasa tensiune.

Caracteristicile transformatoarelor MT/JT si motoarelor asincrone racordate la joasa tensiune:

Tabelul nr. 8

CARACTERISTICILE MOTOARELOR ASINCRONE RACORDATE LA BARA DE 6 KV

Tabelul nr.9

Calculul impedantelor cablurilor de 6 kv

Impedanta cablului se calculeaza cu relatia:

Z_1C3 = 0,01851Ω

Z_1C5:1C6 = 0,01851Ω

Z_1C7 = 0,01851Ω

Z_1C8 = 0,01851Ω

Z_1C9 = 0,00906Ω

Z_{1C10:1C11:1C12} = 0,01851Ω

Impedanta echivalenta pentru cablu si motor se calculeaza cu relatia:

Z_e = Z_c + Z_M [Ω]

Z_e1C1 = 0,0290 + 6,127 = 6,155Ω

Z_e1C3 = 4,9455Ω

Z_e1C5:1C6 = 13,7215Ω

Z_e1C7 = 26,19951Ω

Z_e1C8 = 16,68901Ω

Z_e1C9 = 1,47176Ω

Z_{e1C10:1C11:1C12} = 8,55131Ω

Pentru calculul impedantei echivalente a consumatorilor racordati la bara de 6 kv se vor grupa in prima faza cate doua impedante:

Z_e2 = 6,86075Ω

Z_e3 = 10,19489Ω

Z_e4 = 1,2556Ω

Z_e5 = 4,275655Ω

Se grupeaza din nou impedantele cate doua:

Curentul dat de motoarele asincrone la scurtcircuit in punctul K₂ trebuie luat in considerare deoarece acesta mareste cu circa 5% curentul dat de generator si de sistem.

Suma curentilor de scurtcircuit va fi:

Curentul de soc suplimentar si curentul de rupere dati de motoarele asincrone se adauga calculand:

si

Pentru λ s-a luat prin aproximare valoarea de 1,7 el avand pentru motoarele racordate la MT si 1,3 pentru cele racordate la JT:

Se poate aproxima ca:

Datorita faptului ca capacitatea de rupere a intrerupatorului dintre generator si transformator poate fi calculata cu I_rT=34,37KA.

C. Scurtcircuit in punctul K₃

Valoarea initiala a curentului de scurcircuit trifazat este data de suma curentilor:

Calculul curentului

Fig. 7. Schema reactantelor de secventa directa pentru calculul curentului de scurtcircuit in punctul K₃

Z_G

Z_T

Z_S

Z_{S rap}

Z_T+ Z_{S rap}=22,7056 Ω

Z_{echiv rap}

Z_{KTA rap}=Z_{TA rap}+Z_{echiv rap}=0,1984+0,0839=0,28235 Ω

Puterea de scurtcircuit va fi:

I_r=I_rTA+I_rM+I_rM+T

Valorile pentru se iau din tabelul anterior

Pentru cu si (pentru motoare asincrone cu putere nominala ≤ 3Mwsi p=2)

Calculul curentului de soc:

I_soc=I_socTJ +I_socMe

Pentru

D. Scurtcircuit in punctul K₄

Curentul se calculeaza cu ajutorul schemei din figura urmatoare:

Fig. 8. Schema de secventa directa pentru calculul curentului de scurtcircuit in punctul K₄

Z

Z

Z_{TJ rap}=0,004011∙2,3814=9,5517 Ω