Общие положения
Расчёты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а так же для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики.
Основная цель расчёта состоит в определении периодической составляющей тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети.
Учёт апериодической составляющей производят приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе.
Расчёт тока КЗ с учётом действительных характеристик и действительного режима работы всех элементов энергосистемы состоящей из многих электрических станций и подстанций, весьма сложен. Поэтому вводят ряд допущений, упрощающих расчёты и не вносящих существенных погрешностей:
· фазы ЭДС всех генераторов не изменяются в течение времени КЗ (отсутствует качание генераторов);
· не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависимыми от тока индуктивные сопротивления всех элементов КЗ цепи;
· пренебрегают намагничивающими токами трансформаторов;
· не учитывают ёмкостные проводимости элементов КЗ цепи на землю;
· считают, что трёхфазная система напряжений симметрична;
· влияние нагрузки на ток КЗ учитывают приближенно;
· при вычислении токов КЗ пренебрегают активным сопротивлением, если х/r > 3;
· обязательно учитывают R при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ - Та.
Эти допущения существенно упрощают расчеты, причём приводят к некоторому преувеличению токов КЗ (≤10%), что считается допустимым.
Расчёт токов при трёхфазном КЗ выполняется в следующем порядке:
1. Для рассматриваемой части энергосистемы составляется расчётная схема;
2. По расчётной схеме составляется электрическая схема замещения.
3. Путём постепенного преобразования приводят схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующихся определённым значением результирующей ЭДС 
,были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением хрез.
4. Используя методы расчёта электрических схем (узловых потенциалов контурных токов, типовых кривых) определяют ток короткого замыкания в заданном месте схемы.
2. Расчетная схема установки
Расчетная схема установки – это упрощенная однолинейная схема электроустановки или ее части (при условии, что процессы в выделенной части практически не зависят от процессов в остальной части эл. системы) с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток короткого замыкания.
Рисунок 2. Расчетная схема главной электрической схемы АЭС
с двумя ОРУ повышенного напряжения
3. Схема замещения в о.е.
Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, в которой все магнитные трансформаторные связи заменены электрическими. Схема замещения – это электрическая схема, состоящая из элементов электрических цепей: источников ЭДС или тока, активных, индуктивных и емкостных сопротивлений. Схема замещения является электрической моделью расчетной схемы.
Замена трансформаторных связей осуществляется приведением всех сопротивлений, выраженных в именованных единицах к базисному напряжению. За базисное напряжение удобно выбирать среднее напряжение той ступени, на которой имеет место короткое замыкание.
Даны следующие параметры элементов схемы:
Энергосистемы: ВН – SК1 = 18000 МВА, UВН = 750 кВ;
СН – SК2 = 15000 МВА, UСН = 330 кВ;
ЛЭП: – ВН – W1…W3, ℓвн = 380 км, Худ вн = 0,28 Ом/км.
- СН – W4…W8, ℓсн = 70 км, Худ сн = 0,4 Ом/км.
Блочные трансформаторы
ВН – Т1, Т2®ОРЦ-417000/750, uК1 = 14 %;
СН – T3, Т4, Т5,Т6,Т7,T8®ТЦН-1250000/330, uК2 = 14,5 %;
Автотрансформатор связи
АОДЦТН-333000/750/330,
uКв-с = 10 %. uКв-н = 28 %. uКс-н = 17 %.
Генераторы
G1…G8 ® ТВВ-1000-4У3 SН1=1111 МВА; cosj=0,9;
PН1=1000МВт, Uн=24кВ, 
=0,324.
Трансформаторы собственных нужд:
Для блоков ВВЭР-1000 типа ТРДНС-63000/35; и К3 = 12,7 %.
Определим параметры схемы замещения в о.е. для зоны I (КЗ на шинах 750 кВ), выбрав в качестве базисных Uб = 750 кВ и
Sб = 1000 МВА.
1) Базисный ток
2) Сопротивления генераторов в о.е.
.
3) Сопротивление блочных трансформаторов:
- на стороне ВН 
,
- на стороне СН 
,
4) Суммарное эквивалентное сопротивление генераторов и блочных трансформаторов
На стороне ВН
.
На стороне СН
.
5) Сопротивление автотрансформатора связи типа
АОДЦТ-333000/750/330
Здесь:
6) Сопротивление линий электропередачи:
- на стороне ВН 
,
- на стороне СН 
.
7) Сопротивление приемной системы:
- на стороне ВН 
,
- на стороне СН 
.
8) Суммарное эквивалентное сопротивление ЛЭП и систем
,
.
9) Сопротивления трансформаторов собственных нужд
10) Сверхпереходные ЭДС электроэнергетических систем, находящихся на значительном удалении от расчетных точек КЗ принимаем равным 
.
11) Сверхпереходные ЭДС генераторов определяются по формуле
где 
так как принимается, что до короткого замыкания генераторы работали в номинальном режиме.
12) Эквивалентные ЭДС генераторов:
ВН: 
СН: 
13) ЭДС асинхронного двигателя принимается 
;
Полная схема замещения, соответствующая расчетной схеме представленной на рисунке 2, будет иметь вид рисунка 3.
Рисунок 3. Полная схема замещения главной электрической схемы АЭС с двумя ОРУ повышенного напряжения
4. Расчет токов КЗ для I зоны (на стороне ВН)
Для расчета токов КЗ в главных схемах АЭС, где мощность одного генератора составляет 1000 МВт и более, целесообразно использовать метод узловых потенциалов. Правило, по которому составляются уравнения для каждого узла в этом методе, можно сформулировать следующим образом: потенциал узла, умноженный на сумму проводимостей ветвей, сходящихся в этом узле, минус потенциал соседнего узла, умноженный на проводимость ветви, соединяющей эти узлы, равен сумме токов короткого замыкания от источников, примыкающих к этому узлу.
Рисунок 4. Упрощенная схема замещения главной схемы АЭС
с двумя ОРУ повышенного напряжения
Принимаем, что потенциал в точке КЗ равен нулю, то есть j1 = 0. Тогда по изложенному выше правилу составим уравнение для узла j2.
Подставляя численные значения величин, определенных ранее, получим
Начальные значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям схемы определяется:
- в относительных единицах
;
- в именованных единицах при 
А) Суммарное начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К1
Б) Определяем суммарную величину ударного тока в точке К1:
где: t = 0,01 сек
Та – постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ; дается в справочниках для различных цепей. В рассматриваемом случае для
.
Ударный ток:
В) Суммарное значение апериодической составляющей тока КЗ в точке К1, где каждая составляющая определяется по формуле
.
Причем t - время отключения тока КЗ, 
tр.з. – время срабатывания релейной защиты, tр.з. = 0,01 с.
tс.в. – собственное время срабатывания выключателя, для I зоны t = 0,1 - 0,2 с; принимаем t = 0,16;
Та – постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ.
Тогда
Определим импульс квадратичного тока
А2с
Расчет токов короткого замыкания для зоны III
Схема замещения для этой зоны представлена на рисунке 5. Здесь для расчета выделяется по одной цепи генератор – трансформатор – ОРУ для ВН и СН. Определяются новые эквивалентные сопротивления, приведенные к базисным условиям:
На стороне ВН 
.
На стороне СН 
Рисунок 5. Схема замещения для цепи ВН зоны III
Расчет токов КЗ в зоне III на стороне ВН ОРУ:
Составляем систему уравнений по методу узловых потенциалов, принимая, что в точке КЗ потенциал равен нулю (j3=0 или j/3=0).
При коротком замыкании на выводах генератора (точка КЗ) в точку КЗ пойдут через выключатель Q1 токи от всех других источников, кроме тока КЗ от генератора рассматриваемой цепи.
Подставляем численные значения величин и определяем j1 и j2, а затем и токи КЗ.
А) Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от всех источников системы, кроме генератора рассматриваемой цепи будет равно
.
Принимаем для зоны III базисное значение тока
получим значение периодической составляющей тока КЗ в именованных единицах:
.
При коротком замыкании на участке выключатель Q1 – блочный трансформатор через выключатель пойдет ток в точку КЗ только от генератора рассматриваемой цепи:
- в относительных единицах 
;
- в именованных единицах
Б) Определение апериодических составляющих токов КЗдля зоны III производится с учетом того, что в этой зоне отключение цепи КЗ должно производиться выключателями ОРУ, потому время отключения принимаем так же, как и при расчете зоны I tКЗ = 0,16 с.
Постоянные времени Та определяются по справочникам.
Следовательно, для случая КЗ получим
.
- для КЗ/ 
В) Определение ударных токов КЗ для зоны III:
Определим импульс квадратичного тока
А2с
А2с