Аналіз існуючих методів розрахунку струмів короткого замикання реалізованих в програмному комплексі Power Factory 14

Розрахунок коротких замикань в PowerFactory дозволяє моделювати як одиночні, так і складні пошкодження. Оскільки розрахунки коротких замикань можна використовувати для багатьох задач, PowerFactory підтримує різні уявлення і методи для аналізу струмів короткого замикання.

Одним із застосувань розрахунку струмів короткого замикання є перевірка характеристик обладнання електричної мережі на етапі проектування. В цьому випадку проектувальник зацікавлений в отриманні інформації про максимальні очікувані струми (щоб правильно вибрати обладнання) і мінімальні струми (щоб налаштувати уставки захистів). Для розрахунку коротких замикань, що виконується на етапі проектування, зазвичай застосовують розрахункові методи, які вимагають менш детального моделювання електричної мережі (тобто методи, які не потребують інформації про навантаження) і такі, які будуть застосовуватися для оцінки граничних випадків. Прикладами таких методів є метод МЕК 60909/VDE 0102 і метод ANSI. Іншою областю застосування є точна оцінка струмів пошкодження в окремих ситуаціях, наприклад, щоб з'ясувати, що було причиною відмови реле: несправність захисного пристрою або наслідки вибору неправильних уставок (тобто, експлуатаційної помилки). Це типові застосування точних методів, таких як метод суперпозиції (також відомий як "повний" метод), який використовує певний режим роботи електричної мережі (рис.3.1).

Рисунок 3.1 – Області застосування розрахунку коротких замикань

Графічне представлення струму короткого замикання приведено на рис.3.2.

Рисунок 3.2 – Крива зміни струму короткого замикання

Величини, позначені нижче на рис.3.2 характеризують наступне:

• ударний струм ip розраховується на основі точних надперехідних струмів короткого замикання (які розраховуються повним методом) і відношення R/X (яке засноване на стандарті МЕК 60909);

• струм відключення Ib (діюче значення) розраховується на основі надперехідних струмів короткого замикання і перехідних струмів короткого замикання (обидва струму розраховуються за допомогою повного методу);

• піковий струм відключення ib розраховується на основі діючого значення струму відключення Ib і аперіодичної складової затухання струму кз;

• термічний еквівалент Ith розраховується на основі стандарту МЕК за допомогою коефіцієнтів m і n. Розрахунок коефіцієнта n використовує перехідний струм замість усталеного;

• навантаження можуть вносити додатковий вплив на струми короткого замикання, яке можна задати в елементі навантаження.

Приклади застосування аналізу коротких замикань при проектуванні електроенергетичної системи включають:

• перевірка, що задана стійкість обладнання за умовами коротких замикань не буде порушено при розширенні і посиленні системи;

• координація захисних пристроїв (запобіжників, струмових і дистанційних реле);

• розрахунок систем заземлення;

• перевірка стійкості до пошкоджень на стороні навантажень (наприклад, нерівномірних навантажень, таких як дугові печі, тиристорно-керовані приводи змінної частоти обертання або розподілена генерація);

• перевірка допустимих меж нагріву кабельних ліній та ліній електропередачі при коротких замиканнях.

Приклади застосування аналізу коротких замикань при експлуатації електроенергетичної системи включають:

• перевірка стійкості обладнання до коротких замикань при зміні конфігурації системи;

• розрахунок уставок захисних пристроїв, а також номіналів запобіжників;

• визначення місця пошкодження в мережі для захисних пристроїв, які записують параметри перехідного режиму;

• аналіз ушкоджень системи, наприклад, неправильної роботи захисних пристроїв;

• аналіз можливого взаємного впливу паралельних ліній під час пошкоджень в системі.