8. РАСЧЕТ ТОКОВ К. З. ПРИ НАЛИЧИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В распределительных сетях точка короткого замыкания связана с генераторами системы, как правило, через трансформаторы. При выполнении расчетов токов к. з. удобно электромагнитную связь заменить электрической. Для этого трансформатор в расчетной схеме представляется схемой замещения.
Намагничивающим током трансформаторов пренебрегают, поэтому в схеме замещения ветвь намагничивания исключается и сопротивление этой ветви принимается равным бесконечности. Но для того, чтобы пользоваться схемой замещения трансформатора, необходимо все сопротивления, включенные последовательно с его первичной и вторичной обмотками, привести к одному напряжению (первичной или вторичной обмотки). Смысл приведения лучше всего поясняется примером.
На рис. 9,а изображен однофазный генератор, работающий через идеальный трансформатор на сопротивление. Трансформатор идеальный — сопротивление его равно нулю и потерь мощности в нем нет, поэтому мощности, проходящие через его первичную и вторичную обмотки, одинаковы.
В этом и заключается физический смысл приведения: любое сопротивление, включенное через трансформатор, можно измерять двояко: или на той стороне трансформатора, где оно действительно включено (z2), или через трансформатор со стороны другой его обмотки (z1).
Рис. 9. Схемы к приведению сопротивлений с одним трансформатором.
При замене действительного трансформатора его схемой замещения необходимо сохранить неизменными величины тока и напряжения одной из его обмоток. Для этого и производится приведение сопротивлений по выражению (29).
У действительных трансформаторов в отличие от идеального сопротивление не равно нулю; в схему замещения оно включается последовательно с сопротивлениями участков сети, включенных до или после трансформатора (рис. 9,б).
Если в сети имеется несколько последовательно включенных трансформаторов, то приведение сопротивлений производится при переходе через каждый трансформатор. Так, если требуется привести сопротивление z в схеме на рис. 10,а к напряжению генератора, то приведение выполняется следующим образом.
в) Приведенное к напряжению U3 сопротивление r3 приводится к напряжению U2:
Таким способом обычно пользуются для приближенного вычисления токов к. з. в основном при проектировании, когда неизвестны действительные величины напряжений трансформаторов.
При расчетах токов к. з. в работающих сетях этот метод может вызвать недопустимые ошибки, из-за того что действительные напряжения трансформаторов распределительных сетей отличаются от средних. Так, например, в сетях 35 кВ часто встречаются трансформаторы с номинальным напряжением холостого хода от 31,5±5% до 38,5±5%. Вызвано это тем, что трансформаторы выпускались в разное время, по разным ГОСТ и с отступлением от ГОСТ. Часто встречаются трансформаторы, выпущенные до введения ГОСТ, и трансформаторы иностранных фирм. Токи короткого замыкания в распределительных сетях обычно невелики, чувствительность релейной защиты невелика и ошибки в вычислении тока, особенно преувеличение его, могут привести к неправильному выбору уставок защиты. Поэтому при расчетах токов к. з. в распределительных сетях, как правило, следует пользоваться действительными величинами напряжений трансформаторов.
Все трансформаторы имеют ответвления для регулирования напряжения, обычно в пределах ±5—10%; все чаще применяются трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой в широких пределах. Учесть точно действительное положение ответвлений всех трансформаторов практически невозможно, поэтому при расчетах условно принимается, что на всех трансформаторах положение переключателей ответвлений соответствует основному номинальному напряжению. Так, если имеется трансформатор с напряжением 31,5±5%, то считается, что он всегда включен на ответвление 31,5 кВ.
При выполнении расчетов можно пользоваться простым правилом: при приведении сопротивления к большему напряжению величина сопротивления увеличивается; при приведении к меньшему напряжению величина сопротивления уменьшается.
Поскольку устройства релейной защиты установлены в сетях на разных ступенях напряжения, необходимо производить пересчет тока к. з. с учетом действительного коэффициента трансформации согласно выражению
(32)
9. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ ПРИ ДВУХФАЗНОМ К. 3. ЗА ТРАНСФОРМАТОРОМ, СОЕДИНЕННЫМ ПО СХЕМЕ ЗВЕЗДА — ТРЕУГОЛЬНИК
