Metode si cai de determinare a solicitarilor de scurtcircuit

METODE SI CAI DE DETERMINARE A SOLICITARILOR DE SCURTCIRCUIT

Prezentul normativ are la baza, in principal, ultimele recomandari CEI.   

Art.20. Ipoteze de calcul

Un calcul complet de scurtcircuit trebuie sa dea variatia in timp a curentilor la punctul de scurtcircuit, de la inceputul acestuia pana la eliminarea lui, in corelatie cu valorile instantanee ale tensiunii la inceputul scurtcircuitului.

Evolutia curentului de scurtcircuit este direct influentata de pozitia locului de scurtcircuit fata de generatoare. Astfel:

I. Scurtcircuit departe de generator (fig. 2a), caz in care componenta periodica, alternativa a curentului de scurtcircuit are o valoare practic constanta (I'_k = I_k ) pe toata durata scurtcircuitului.

II. Scurtcircuit aproape de generator (fig. 2b), caz in care componenta periodica, alternativa, a curentului de scurtcircuit are o valoare ce variaza in timp (I'_k I_k ), variatie ce trebuie avuta in vedere la stabilirea valorii curentului de rupere si permanent.

In majoritatea cazurilor practice, in functie de scopul in care se utilizeaza rezultatele, nu este necesara cunoasterea evolutiei pas cu pas a valorii curentului de scurtcircuit. In cazul I prezinta interes numai valoarea componentei simetrice de c.a. si valoarea de varf i_soc a curentului de scurtcircuit. In cazul II insa trebuiesc determinate valorile componentei alternative a curentului de scurtcircuit la timpul zero (I^'_k), in regim permanent (I_k) precum si la timpul de rupere (I_r) si curentul de soc i_soc.

Aceasta variatie se stabileste considerand :

- modificarea impedantelor surselor in timp si refacand calculul pentru diferite momente (initial - cu reactante supratranzitorii, la timpul de rupere - cu reactante tranzitorii, permanent - cu reactante sincrone);

- curbe sau/si relatii de variatie in timp a aportului la scurtcircuit a generatoarelor de diferite tipuri in functie de distanta electrica dintre generator si locul de defect [1, 2, 4].

i_soc depinde de constanta de timp de decrement a componentei aperiodice si de frecventa, adica de raportul R/X al impedantei de scurtcircuit Z_k si este maxim daca scurtcircuitul se produce la trecerea tensiunii prin zero.

In retelele buclate exista diferite constante de timp.

De aceea nu este posibila indicarea unei metode exacte de calcul a lui i_soc si i_cc. Metode speciale de calcul a lui i_soc cu o precizie suficienta sunt indicate in paragraful art.22. (2).

Pentru determinarea curentului asimetric de rupere componenta aperiodica i_cc a curentului de scurtcircuit (fig.2) poate fi calculata cu o precizie suficienta cu relatia:

  (1)

unde:

I^'_k - curentul initial simetric de scurtcircuit;

f - frecventa nominala (50 Hz);

t - timpul;

R/X - raportul impedantei, stabilit prin una din metodele indicate in paragraful art.22.(2).

Calculul curentilor minimi si maximi de scurtcircuit se bazeaza pe urmatoarele simplificari:

pe durata scurtcircuitului nu se produce o schimbare in ceea ce priveste numarul de circuite afectate (adica, un scurtcircuit trifazat ramane trifazat, un scurtcircuit monofazat ramane monofazat etc.);

ploturile transformatoarelor se considera in pozitia reala;

nu se considera rezistenta arcului.

Desi aceste ipoteze nu sunt absolut adevarate pentru sistemele energetice, adoptarea lor permite studierea scurtcircuitelor cu o precizie suficienta.

Art.21. Metode de calcul

Calculul curentilor de scurtcircuit simetrici si nesimetrici se face utilizand metoda componentelor simetrice (anexa 1).

Metoda componentelor simetrice necesita calculul a trei componente independente (de secventa pozitiva, negativa si zero), fara legaturi intre ele in afara conditiilor de la locul de scurtcircuit.

Fiecare dintre aceste componente are propria ei impedanta (anexa 1 - fig.3). Valorile impedantelor directa si inversa difera esential intre ele numai in cazul masinilor rotative. In cazul in care scurtcircuitul este departe de generator se admite Z⁺ = Z^-. Impedantele de secventa zero sunt, de regula, diferite de cele pozitive si Z⁰ poate fi mai mic sau mai mare decat Z⁺.

Schema pentru calculul curentilor de scurtcircuit, daca se aplica teoria componentelor simetrice, se intocmeste numai pentru o faza, atat in calculul scurtcircuitelor simetrice cat si al celor nesimetrice.

Toate elementele retelei care intervin in calculul curentilor de scurtcircuit se introduc in schema de calcul prin impedantele lor (conform tabelului 3).

Impedantele pot fi exprimate in unitati de masura [Ω] sau in unitati relative (anexa 2).

In cazul schemelor cu mai multe trepte de tensiune, cuplate prin transformatoare, toate impedantele trebuie raportate la aceeasi treapta de tensiune (de regula cea la care are loc defectul). In cazul exprimarilor in unitati relative, toate impedantele trebuie raportate la o aceeasi impedanta de baza sau, ceea ce este echivalent, la o aceeasi putere de baza (S_b) si tensiune de baza (U_b).

Daca se calculeaza curentii de scurtcircuit in puncte cu tensiuni diferite, impedantele exprimate in ohmi se modifica dar, impedantele in unitati relative raman neschimbate.

Pornind de la conditiile fizice la locul de defect si transformandu-le in valori exprimate prin componentele simetrice de tensiune si curent, se obtin schemele echivalente si relatiile de calcul prezentate in tabelul 1.