Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определить токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Для расчетов токов КЗ необходимо иметь следующие данные:

- мощность источников питания;

- количество источников питания;

- принципиальную схему электрических соединений подстанции;

- параметры элементов электрических сетей, по которым определяются их сопротивления: сечение ВЛ, тип трансформатора и т.д.

При расчете токов КЗ, согласно ПУЭ, необходимо исходить из следующего:

- все источники, участвующие в питании точки КЗ работают одновременно с номинальной нагрузкой;

- все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства форсировки, возбуждения;

- КЗ наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ будет иметь наибольшее значение;

- электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе;

- расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5% больше номинального напряжения сети.

Целью расчетов токов КЗ является определение следующих величин:

It=0 – начальное значение периодической слагающей тока КЗ;

iу – ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, шин, изоляторов и трансформаторов тока на электродинамическую устойчивость;

St=0,2 – мощность короткого замыкания для времени t = 0,02 с определяется для проверки выключателей по предельно допустимой отключаемой мощности.

Для расчета токов КЗ составим расчетную схему и схему замещения. Расчетная схема составим в однолинейном изображении: в нее введем все источники, участвующие в питании места КЗ, и все элементы системы электроснабжения, расположенные между ними и местом КЗ.

На основе расчетной схемы составим электрическую схему замещения, где трансформаторные связи заменим электрическими, а элементы системы электроснабжения представим сопротивлениями, приведенными к базисным условиям (рис.1, 2).

Для определения токов КЗ на расчетной схеме наметим характерные точки КЗ, в которой токи имеют максимальные значения.

Выбираем базисные величины мощности и напряжения:

За базисную мощность принимаем условную единицу мощности Sб = 100 МВА, реактивное сопротивление принимаем равным 0,8.

В качестве базисного напряжения принимаем среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ: Uб1 = 110 кВ, Uб2 = 6,3 кВ; Uб1 = 35 кВ, Uб2 = 6,3 кВ.

Рассчитаем базисный ток по следующей формуле:

где

Iбi – базисный ток i-ой точки;

Sб – базисная мощность;

Uбi – базисное напряжение i-ой точки.