3tom222

7. SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE .446

— niesymetryczne, przy których symetria prądów i napięć fazowych zostaje zakłócona (np. zwarcie jedno- lub dwufazowe).

Zwarcia występujące w.jednym punkcie SEE nazywają się pojedynczymi. Udziały poszczególnych rodzajów zwarć pojedynczych w ogólnej ich liczbie sa następujące [7.10; 7.21]:

— zwarcia jednofazowe ok. 65% (57,5%),

— zwarcia dwufazowe z ziemią ok. 20% (10%),

— zwarcia dwufazowe ok. 10% (32%),

— zwarcia trójfazowe ok. 5% (0,5%).

Dane te dotyczą sieci (110—400) kV systemu elektroenergetycznego w Polsce, w nawiasach zaś — brytyjskiej sieci 400 kV [7.10].

W systemie elektroenergetycznym zdarzają się również zakłócenia wielokrotne, powstające w wyniku jednoczesnych zwarć w różnych punktach sieci albo zwarć i przerw, przy czym przerwy (zerwania przewodu) powstają często jako skutek zwarcia.

Obliczenia zwarciowe. Obliczenia te są wykonywane w celu doboru urządzeń i aparatury rozdzielczej do warunków zwarciowych [7.23] panujących w danym punkcie SEE, ustalenia nastawień zabezpieczeń oraz analiz awarii. Stanowią one także element analiz systemowych, których celem jest dobór automatyk systemowych lub wybór układów pracy sieci, spełniających wymagane warunki bezpieczeństwa pracy systemu i niezawodności zasilania odbiorców.

W podrozdziale 3.9 omówiono sposób obliczania prądów zwarciowych dla różnego rodzaju zwarć w sieci, bez względu na strukturę sieci, podano udział różnych źródeł (generatorów, silników) w prądzie zwarciowym. W tym podrozdziale zwrócono uwagę na zagadnienie, ważne z punktu widzenia złożonego systemu elektroenergetycznego.

Ze względu na ciągle zmieniające się parametry systemu (zmiany w składzie jednostek wytwórczych, wyłączenia elementów systemu, regulacja) możliwości uzyskania dokładnych wyników obliczeń, zwłaszcza w czasie rzeczywistym, są ograniczone. Ponadto, w obliczeniach dopuszcza się wiele założeń upraszczających. Najczęściej zakłada się, zgodnie z polską normą [7.20]:

— symetrię, czyli jednakowe parametry fazowe elementów sieci;

— jednakowe sem fazowe generatorów;

— uproszczenia w schematach zastępczych elementów sieci (pomija się: rzeczywiste przekładnie transformatorów, rezystancję łuku. rezystancję elementów sieci, jeśli X/R > 3 itp.).

Nie można jednak pominąć wzajemnego oddziaływania torów linii dwu- lub wielotorowych. W przypadkach zwarć niesymetrycznych oddziaływanie to uwzględnia się modelując reaktancje wzajemne, a w bardziej dokładnych obliczeniach — impedancje wzajemne torów w schematach zastępczych dla składowej kolejności zerowej. Układy stosowane do odwzorowania reaktancji linii dwutorowych w schematach zastępczych podano w tabl. 7.2.

W celu zwiększenia dokładności obliczeń zaleca się uwzględnianie rzeczywistych warunków pracy sieci, w tym rozpływów mocy i stanu wzbudzenia generatorów, tuż przed zwarciem [7.2; 7.41], modelowanie rzeczywistych przekładni i reaktancji transformatorów [7.6], modelowanie dławików i pojemności linii najwyższych napięć.

Obliczenia zwarciowe prowadzi się przy użyciu sprzętu komputerowego. Programami dysponują: biura projektów, instytuty naukowe branży energetycznej, politechniki, dyspozycje mocy, dyspozycje ruchu. Tok obliczeń jest następujący. Prąd początkowy przy zwarciu symetrycznym oblicza się ze wzoru

(7.32)

7.3. STANY NIEUSTALONE

Tablica 7.2. Odwzorowanie linii dwutorowych w schematach zastępczych dla składowej zerowej

Parametry dla składowej zerowej			Schemat zastępczy dla składowej zerowej				Wzory
	Xoi _!-'			a -1-i-			X_lnX_ai-Xi
	-¹-' *02 \|	X*		b i-1			a =- x₀₂-x» *0, X₀₂ — A
	-1_1						x_0l-x„
	_^01	1		a -r—i-	._		a — jak wyżej
	-} *02 \|	—1 1		b -1 i-			h - jak wyżej *01X₀₂-X
	-Ł -	-1					M
1		I		a
I-^ i ■Xte i		1 1				1;	a - jak wyżej b jak wyżej c — jak wyżej d = —c
1-¹⁼¹—		1

447

w którym: £ — sem fazowa, £ = 1,1 — impedancja obwodu zwartego dla

składowej symetrycznej zgodnej; U_N — napięcie znamionowe sieci; /\³⁾ — składowa zgodna prądu przy zwarciu trójfazowym.

Prąd zwarciowy dla składowej symetrycznej kolejności zgodnej przy dowolnym rodzaju zwarcia (n) oblicza się wprowadzając do powyższego wzoru dodatkową impedan-cję AŻ¹"¹. Wzór ma postać

(7.33)

Z, + AZ'"¹

Prądy fazy zwartej przy dowolnym rodzaju zwarcia /$ oblicza się mnożąc składową zgodną przez współczynnik m^<n'

/£ = /“m« (7.34)

Impedancje AZ¹"¹ oraz współczynniki m*”¹ dla różnych rodzajów zwarcia oraz sposób obliczania składowych kolejności przeciwnej i zerowej prądu w miejscu zwarcia podano w tabl. 7.3.

Rozpływ prądu zwarciowego w sieci oblicza się wyznaczając rozpływ każdej składowej symetrycznej prądu oddzielnie i sumując wyniki zgodnie z metodą składowych symetrycznych [7.11],

Modelami sieci w obliczeniach zwarć niesymetrycznych są macierze impedancji własnych i wzajemnych węzłów dla składowych: kolejności zgodnej Z_u przeciwnej Z, i zerowej Z_c. Wyznaczanie tych maciezry stanowi najtrudniejszą część obliczeń zwarciowych. Punktem wyjścia do wyznaczenia każdej z wymieniowych macierzy impedancyj-nych (Z,, Z₂, Z₀) są macierze admitancji węzłowych dla danej składowej symetrycznej (Z,, Y₂, Z₀), które łatwo można zapisać znając topologię sieci i parametry jej elementów.

Każda z macierzy Z jest równa odwróconej macierzy Y dla odpowiedniej składowej symetrycznej: Z = y^-'. Wyrazy na diagonali macierzy Z są równe impedancjom obwodu