ГОСТ 29176-91. Короткие замыкания в электроустановках методика расчета в электроустановках постоянного тока (77347)

ГОСТ 29176-91

УДК 621.3.064.1.001.24:006.354 Группа Е09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Методика расчета в электроустановках постоянного тока

Short-circuits in electrical installations.

Calculation methods in d. c. electrical equipment

МКС 29.020

ОКСТУ 3400

Дата введения 01.07.92

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом 117 «Энергоснабжение»

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 19.12.91 № 2000

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2004 г.

Настоящий стандарт распространяется на электроустановки постоянного тока, в которых источниками энергии постоянного тока (преобразователями) являются:

• свинцово-кислотные аккумуляторные батареи;

• машины постоянного тока параллельного возбуждения;

• трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором;

• трехфазные вентильные полупроводниковые выпрямители, выполненные по симметричной мостовой схеме.

Стандарт не распространяется на электроустановки постоянного тока напряжением выше ±750 кВ.

Стандарт не регламентирует:

• методику расчета токов при внутренних повреждениях в источниках энергии постоянного тока (преобразователях) (при замыкании пластин в аккумуляторах, при замыкании витков и секций обмоток в машинах постоянного тока, при пробоях вентилей в преобразователях);

• методику расчета токов КЗ, учитывающую развитие аварии (КЗ в сети постоянного тока и внутреннее повреждение);

• методику расчета токов КЗ при сложных видах повреждений в сети постоянного тока (КЗ полюсных проводов - отжиг провода - замыкание провода на землю);

• методику расчета токов КЗ, учитывающую взаимное влияние через общую ветвь тока источников (преобразователей) постоянного тока разных видов (типов);

• методику расчета токов КЗ, учитывающую электромеханические переходные режимы электрических машин;

• методику расчета токов КЗ, учитывающую распределенность параметров длинных линий постоянного тока;

• методику расчета токов КЗ в специальных установках (автономные системы, установки постоянного тока подвижного состава);

• методику расчета токов КЗ в каналах МГД-установок;

• методику расчета токов КЗ с учетом нелинейностей электрических характеристик машин постоянного тока, токоограничивающих и сглаживающих реакторов.

Все требования стандарта являются обязательными.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

   1. Исходные положения

      1. Настоящий стандарт устанавливает общую методику расчета токов КЗ в электроустановках постоянного тока в начальный и произвольный моменты времени, необходимых для выбора электрооборудования и проверки его по условиям КЗ, для выбора уставок и оценки действия защит и автоматики, для расчета заземляющих устройств.

      2. Стандарт устанавливает методику расчетов токов при замыкании полюсов сети постоянного тока, а также при замыкании полюса на землю (корпус) заземленной сети.

      3. Величины, подлежащие определению, и допустимая погрешность расчетов токов КЗ определяются указанными в п. 1.1.1 целями. Для выбора электрооборудования и защит допускаются приближенные методы расчета. Определению подлежат:

• значение тока КЗ в цепях постоянного тока в произвольный момент времени;

• максимальное (пиковое) значение тока КЗ в цепях постоянного тока;

• ударный ток КЗ в цепях переменного тока вентильных преобразователей (при трех- и двухфазных КЗ в вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов);

• максимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей;

• минимальное значение установившегося тока КЗ в цепях постоянного тока вентильных преобразователей.

При упрощенных расчетах допустимо источники энергии (преобразователи) в схемах замещения представлять эквивалентными параметрами, косвенно учитывающими параметры схемы и режима питающей сети переменного тока.

1. 5. Использование ЭВМ

      1. ЭВМ рекомендуется использовать при массовых расчетах токов КЗ для оценки аварийных режимов оборудования электроустановок постоянного тока, а также при расчетах переходных режимов регулируемых вентильных преобразователей, в частности, преобразователей электропередач или вставок постоянного тока.

2. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ
   АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

   1. Исходные данные для расчета и их условные обозначения

      1. Геометрические параметры пластин свинцового аккумулятора:

h - высота электродных пластин, м;

d - длина электродных пластин, м;

l - расстояние между электродными пластинами, м.

n - число последовательно соединенных элементов;

m - число параллельно соединенных элементов.

q0 - начальная относительная плотность электролита;

R_э 0 - начальное сопротивление электролита, Ом;

R₀+ - начальное сопротивление положительной пластины, Ом;

Rc0 - начальное сопротивление сепаратора, Ом.

D - коэффициент диффузии ионов HSO4, м²-с-1;

N - положительная константа, характеризующая интенсивность электродных реакций, моль-л-¹-м-А-¹;

g_э- удельная электропроводность электролита, Слгм^-1;

g11, g21 - положительная и отрицательная константы, определяемые при аппроксимации уравнений Нернста, В/(мольл^-1).

B - константа, характеризующая удельное сопротивление электролита при заданной концентрации и температуре, Ом/м;

Eo - обратимая ЭДС аккумулятора, В;

Еп - ЭДС поляризации аккумулятора, В;

Евт - внутренняя ЭДС аккумулятора, находящегося в режиме кратковременного разряда большим током, В; графически определяют как точку пересечения спрямленной вольт-амперной характеристики с осью ординат;

R_BT- внутреннее сопротивление аккумулятора, Ом.

R_KC- сопротивление контактных соединений, Ом.

При составлении схемы замещения для расчета токов КЗ в электроустановках, получающих питание от аккумуляторной батареи, допустимо не учитывать индуктивные сопротивления элементов цепей (см. черт. 1).Схема замещения сети, питаемой от аккумуляторной батареи

Черт. 1

Квш = Кош + Rk6 + Rnp + Rtk + Rkc .

Ікд = Kg Ікм,

где Кд - поправочный коэффициент;

1_км- ток металлического КЗ.

Значения коэффициента Кд для электроустановок с аккумуляторными батареями являются функцией результирующего сопротивления цепи КЗ

R = Rem + Квш

и их следует определять по кривой 1 на черт. 11.

rJ = CJ r20,

где CJ - коэффициент, учитывающий увеличение активного сопротивления медного или алюминиевого кабеля. При приближенных расчетах значение коэффициента CJ допускается принимать равным 1,5. При уточненных расчетах коэффициент CJ следует определять в соответствии с черт. 13-15 в зависимости от сечения кабеля, тока и продолжительности КЗ;

r20 - активное сопротивление медного или алюминиевого кабеля при температуре J = +20 °С, Ом.

2(R +R )+Bl/sin²x^,
вт вш k

где t - время с начала разряда, с

;

Rm 0 = ^ 0 + R■+ Rc 0

R =R /^f1 ₊ h 1

Rem Rem0 I ^{1 +}_n , _n I

/ I 2, 5h + R_e/Il 0 вш

h = 0,002;

E0 = 0,32 + 1,43q0;

B = (g 11 — g21) N/ (hd);

xk - корни уравнения ctgx=

2 (Rem0 + Re», ) . x

Bl

Для определения корней уравнения типа ctg x = ax применяют метод численной итерации.

Примечание. В качестве примера на черт. 16 приведена зависимость разрядного тока аккумулятора типа СК-1 от длительности КЗ при КЗ на его зажимах.

¥

Ip 0 =S

k=1

2 (Rem + )+ Bl/sin²Xk '

вт вш

(3)

Примечание. В качестве примера на черт. 17 приведена зависимость напряжения на зажимах заряженного аккумулятора типа СК-1 от силы тока в начальный момент КЗ.

Ip0 =

E-E по