pe134_1
TRANSCRIPT
-
7/28/2019 PE134_1
1/23
NTE 01. / 2001
Compania Naional de TransportA Energiei Electrice
Transelectrica - S.A.
NORMATIV PRIVIND METODOLOGIA DE CALCUL AL CURENILOR DE SCURTCIRCUIT
N REELELE ELECTRICE CU TENSIUNEA PESTE 1 kV.ProiectNTE 01. / 2001
CUPRINS
Pag.I. Scop....II. Domeniu de aplicare.
2III. Terminologie i abrevieri...
3IV. Acte normative de referin..
9V. Premise de calcul a curenilor de scurtcircuit
10VI. Metode i ci de determinare a solicitrilor la scurtcircuit...
13
ANEXE1. Noiuni privind metoda componentelor simetrice.2. Sistemul unitilor relative3. Relaii de transfigurare a schemelor..4. Parametrii generatoarelor5. Parametrii compensatoarelor..6. Scheme echivalente de succesiune direct a transformatoarelor
i autotransformatoarelor7. Relaii de calcul i scheme echivalente pentru reactanele homopolare8. Conductoare de oel aluminiu neizolate.9. Parametrii liniilor electrice aeriene de 6 400 kV...
10. Scheme de succesiune zero pentru linii electrice aeriene.11. Valorile medii ale parametrilor caracteristici pentru elementelece intervin n schema de succesiune direct...
12. Valori medii pentru parametrii caracteristici ai cablurilor 6 220 kV13. Tabele de decrement ale multiplului curentului nominal14. Calculul curenilor de scurtcircuit ntr-o reea de nalt tensiune
(sursa departe de locul de scurtcircuit)..15.Calculul curenilor de scurtcircuit ntr-o reea de MT.
Influena motoarelor asincrone16. Calculul curentilor n cazul unui scurtcircuit aproape de generator..
123101114
9 pag.4 pag.1 pag.4 pag.
1 pag.1 pag.2 pag.1 pag.4 pag.2 pag.
2 pag.1 pag.8 pag.
7 pag.
5 pag.14 pag.
1
-
7/28/2019 PE134_1
2/23
NTE 01. / 2001
Executant: Institutul de Studii i Proiectri Energetice S.A.
Aprobat cu Ordinul nr . din al Preedintelui ANRE
nlocuiete PE134/1995
NORMATIV PRIVIND METODOLOGIA DE CALCUL AL CURENILOR
DE SCURTCIRCUIT N REELELE ELECTRICE CU TENSIUNEA PESTE 1 kV
I. SCOP
Art.1. Prescripia se aplic pentru calculul curenilor de scurtcircuit cerui prin Codul
tehnic al reelelor electrice de transport i Codul tehnic al reelelor de distribuie. Calculul
curenilor de scurtcircuit este necesar pentru luarea deciziilor n legtur cu dezvoltarea i
exploatarea instalaiilor energetice.
Art.2. Prezenta prescripie se aplic la calculul curenilor de scurtcircuit n instalaii
electroenergetice de curent alternativ, cu tensiune peste 1 kV, pentru defectele transversale
simple (fig.1).
Fig.1. Tipuri de cureni de scurtcircuit (sensul curenilor este ales arbitrar):
a - scurtcircuit trifazat simetric;2
321
321
Ik3
Ik2
a) b)
Ik2p
Ik1
c) d)
321
321
-
7/28/2019 PE134_1
3/23
NTE 01. / 2001
b - scurtcircuit bifazat;
c - scurtcircuit bifazat cu pmnt;
d - scurtcircuit monofazat.
Art.3. Calculul curentului de scurtcircuit trifazat metalic (prin impedan nul), dei foarte
rar n exploatare, constituie un element de baz pentru studiul reelelor electrice; se efectueaz
ntotdeauna n proiectare i n exploatare.
n reelele cu neutrul legat direct la pmnt (110 kV, 220 kV i 400 kV) un loc deosebit l
ocup calculul curentului de scurtcircuit monofazat, ca defectul cel mai probabil.
II. DOMENIU DE APLICARE
Art.4. Calculul curenilor de scurtcircuit este necesar s se efectueze la:
a) dimensionarea instalaiilor noi la solicitri dinamice i termice;
b) verificarea instalaiilor existente la solicitri de scurtcircuit, n condiii de dezvoltare a
instalaiilor sistemului energetic naional;
c) stabilirea proteciei prin relee din instalaiile electrice, a automatizrilor de sistem - ca
tipuri i reglaje;
d) determinarea influenei liniilor electrice de nalt tensiune asupra liniilor de
telecomunicaii, n vederea stabilirii msurilor de protecie a acestora din urm;
e) determinarea nivelului supratensiunilor de comutaie;
f) caracterizarea sistemului energetic n raport cu o anumit bar a sistemului, atunci
cnd se fac studii privind posibilitile de racordare a unui consumator cu anumite caracteristici
deosebite (regim deformant, ocuri de putere reactiv, etc.);
g) analiza funcionrii unor consumatori nesimetrici (de exemplu cuptoare electrice cu
arc, cale ferat cu alimentare monofazat .a.);h) ntocmirea de scheme echivalente necesare n studii de stabilitate static sau
dinamic, optimizri de regim (spre exemplu scheme echivalente REI - DIMO).
Art.5. Calculele curenilor de scurtcircuit se ntocmesc cu o perspectiv diferit, n
funcie de scopul lor, i anume:
a) 5 - 10 ani pentru dimensionarea instalaiilor noi;
b) 1 - 3 ani pentru verificarea instalaiilor existente;c) 5 ani pentru determinarea influenei liniilor de nalt tensiune asupra liniilor de
telecomunicaii;3
-
7/28/2019 PE134_1
4/23
NTE 01. / 2001
d) n mod curent, chiar i n timp real, la schimbri de configuraie i regim de
funcionare, pentru verificarea nivelului de solicitare la scurtcircuit (n cazul instalaiilor,
funcionarea n apropierea limitei admisibile) i pentru reglajul proteciei.
III. TERMINOLOGIE I ABREVIERI
Circuit electric echivalent Un model de descriere a funcionrii unui circuit printr-o reea
de elemente ideale.Componenta aperiodic a curentului de
scurtcircuit icc
Valoarea medie a nfurtoarei inferioar i superioar a
curentului de scurtcircuit, descresctoare de la valoarea iniial
la zero (fig.2.).Curent de scurtcircuit net (maxim posibil) Curentul care ar circula dac scurtcircuitul este nlocuit cu unul
ideal printr-o impedan nul, care ar scoate din circuit
aparatul, fr nici o modificare a alimentrii.Curentul aport la scurtcircuit Curentul care parcurge laturile reelei n condiiile unui
scurtcircuit ntr-un punct al acesteia.Curentul de rupere Ir Valoarea efectiv a unei perioade complete a componentei
simetrice de c.a. la un scurtcircuit net n momentul separrii
contactelor primului pol al unui aparat de comutaie.Curentul de scurtcircuit Curentul care se nchide la locul de scurtcircuit.
Curentul de scurtcircuit este, iniial, asimetric n raport cu axade timp i poate fi descompus ntr-o component de curent
periodic (simetric) i o component aperiodic (fig. 2).Curentul de scurtcircuit de oc ioc Valoarea instantanee maxim posibil a unui curent de
scurtcircuit.
Aceast valoare depinde de momentul apariiei scurtcircuitului
(valoarea i faza tensiunii electromotoare). Calculul se face
considernd condiiile n care exist curenii maximi posibili.Curentul de scurtcircuit simetric Valoarea efectiv a componentei simetrice (a curentului
alternativ c.a.) la o frecven egal cu cea de exploatare,
componenta aperiodic a curentului fiind neglijat. Se
determin pentru o ntreag perioad, dac valoarea c.a.
variaz.Curentul de trecere ID Valoarea maxim instantanee a curentului care parcurge o
siguran fuzibil sau bobina de declanare a unui aparat de
deconectare rapid n timpul funcionrii acesteia.Curentul iniial de scurtcircuit Ik Valoarea efectiv a componentei simetrice c.a. a unui curent
de scurtcircuit n momentul producerii scurtcircuitului, dac
impedana rmne constant.
Curentul motorului asincron cu rotorul n
scurtcircuit IRS
Cea mai mare valore efectiv a curentului unui motor asincroncu rotorul n scurcircuit alimentat la tensiunea nominal UNM i
la frecvena nominal.
4
-
7/28/2019 PE134_1
5/23
NTE 01. / 2001
Fig. 2. Variaia curentului de scurtcircuit:a n cazul unui defect departe de generator; b n cazul unuiscurtcircuit aproape de generator (reprezentare schematic);Ik curentul iniial de scurtcircuit (c.a.);ioc curentul de scurtcircuit de oc;Ik curentul permanent de scurtcircuit (c.a.);icc componenta aperiodic a curentului de scurtcircuit (c.c.);A valoarea iniial a componentei aperiodice.
5
i
i
-
7/28/2019 PE134_1
6/23
NTE 01. / 2001
Curentul permanent de scurtcircuit Ik Valoarea efectiv a curentului de scurtcircuit care rmne dup
trecerea fenomenelor tranzitorii (fig.2). Aceast valoare
depinde de caracteristicile reelei i a celor de reglaj ale
generatoarelor.Curentul tranzitoriu de scurtcircuit I'k Valoarea efectiv a curentului de scurtcircuit, determinat
considernd reactanele reelei i reactanele tranzitorii
longitudinale x'd ale generatoarelor.Defect Modificarea local a unui circuit electric (de exemplu, ruperea
unui conductor, slbirea izola iei).Factorul de tensiune c Raportul dintre tensiunea sursei echivalente de tensiune i
tensiunea UN/ 3 .
Introducerea factorului c este necesar, deoarece pe de o
parte tensiunea variaz n timp i spaiu, datorit schimbrii
ploturilor la transformatoare, iar pe de alt parte, n cazul
adoptrii unor metode simplificate (n care se neglijeaz
sarcinile i capacitile), el are rolul unui factor de corecie.
Valorile csunt prezentate n tabelul 2.Impedane de scurtcircuit la locul de defect,
K:
Impedana pozitiv (Z+) a unui sistem
trifazat c.a.
Impedana negativ (Z-) a unui sistem
trifazat de c.a.
Impedana zero (Z0)a unui sistem trifazat
de c.a.
Impedana de scurtcircuit a unui sistem
trifazat (Zk)
Impedana pe faz ntr-un sistem de succesiune pozitiv
vzut de la locul de defect K (anexa 1).
Impedana pe faz ntr-un sistem de succesiune negativ
vzut de la locul de defect K (anexa 1).
Impedana pe faz ntr-un sistem de succesiune zero vzut
de la locul de defect K (anexa 1); se include i impedana
dintre neutru i pmnt 3ZN.
Form prescurtat de exprimare pentru impedana direct, n
cazul calculelor curenilor de scurtcircuit trifazai.Impedanele de scurtcircuit ale
echipamentului electric:
Impedana de scurtcircuit pozitiv (Z
+
) aunui echipament electric
Impedana de scurtcircuit negativ (Z-) a
unui echipament electric
Impedana de scurtcircuit zero (Z0) a unui
echipament electric
Raportul dintre tensiunea faz neutru i curentul descurtcircuit corespunztor fazei unui echipament alimentat de
un sistem de tensiuni de succesiune direct (anexa 1).
Raportul dintre tensiunea faz neutru i curentul de
scurtcircuit corespunztor fazei unui echipament alimentat de
un sistem de tensiuni de succesiune invers (anexa 1).
Raportul dintre tensiunea pe faz (faz pmnt) i curentul
de scurtcircuit al unei faze a echipamentului electric, cnd
acesta este alimentat de la o surs de tensiune de c.a., dac
cei trei conductori de faz, paraleli, sunt utilizai pentrualimentare i un al patrulea conductor i/sau pmntul drept
conductor de ntoarcere (anexa 1).
6
-
7/28/2019 PE134_1
7/23
NTE 01. / 2001
Puterea de scurtcircuit iniial, S"k Valoarea fictiv definit prin: S"k = 3 UN I"k
unde UN - tensiunea nominal a reeleiReactana supratranzitorie longitudinal a
mainii sincrone, Xd
Reactana n momentul apariiei scurtcircuitului. Se definete
ca raportul dintre valoarea iniial a unei variaii brute a
amplitudinii componentei fundamentale a tensiuniielectromotoare induse, produs de fluxul longitudinal total al
indusului i valoarea variaiei simultane a amplitudinii
fundamentalei componentei longitudinale a curentului indus,
maina rotindu-se la turaia nominal.
Pentru calculul curenilor de scurtcircuit este concludent
valoarea saturat a luiXd .
Reactana Xd se d n procente din impedana nominal a
mainii:
S
U=Z
NG
2
NG
NG [] adic
NG
d
d
Z
Xx
"
"= %
Scurtcircuit Legtura galvanic, accidental sau voit printr-o impedan
de valoare relativ redus, ntre dou sau mai multe puncte ale
unui circuit care, n regim normal, au tensiuni diferite.
n cadrul acestui normativ se va considera c scurtcircuitelepolifazate se realizeaz simultan pe toate fazele.
Scurtcircuit aproape de generator Un scurtcircuit n care cel puin o main sincron contribuie cu
un curent de scurtcircuit net iniial, care este mai mare dect
dublul curentului su nominal, sau un scurtcircuit la care
motoarele sincrone i asincrone contribuie cu peste 5% din I k
fr aportul motoarelor.Scurtcircuit departe de generator Un scurtcircuit n timpul cruia valoarea componentei simetrice
de c.a. rmne practic constant.Surs de tensiune (independent) Un element activ care poate fi reprezentat printr-o surs de
tensiune ideal independent de toi curenii i toate tensiunile
din circuit, n serie cu un element pasiv.Tensiunea de exploatare, U Valoarea medie a tensiunii la care este exploatat o reea n
regim normal. Valoarea acesteia este, de regul, raportat la
tensiunea nominal (U/UN = c). Se consider a fi tensiunea n
punctul de scurtcircuit nainte de apariia acestuia.Tensiunea nominal a sistemului, UN Tensiunea prin care se desemneaz o reea i la care se face
referire pentru anumite caracteristici de funcionare a reelei;
reprezint tensiunea ntre faze, standardizat, la care sistemul
este proiectat s funcioneze i n raport cu care se asigur
funcionarea optim a sistemului. Tensiunile nominale sunt
standardizate (SR CEI 38 + A1).
7
-
7/28/2019 PE134_1
8/23
NTE 01. / 2001
Tensiunea supratranzitorie E a mainii
sincrone
Valoarea efectiv a tensiunii interne simetrice a unei maini
sincrone aplicat real n spatele reactanei supratranzitorii X n
momentul producerii scurtcircuitului. Ea este dependent de
sarcina reelei n momentul anterior defectului.Tensiunea sursei echivalente de tensiune,
cUN / 3
Tensiunea unei surse ideale, care se aplic n punctul unde se
produce scurtcircuitul, n reeaua de secven pozitiv, ca
singura tensiune activ a sistemului (modul de calcul al
scurtcircuitului se prezint n cap.VI).
Tensiunea tranzitorie E a mainii sincrone
Valoarea efectiv a tensiunii interne simetrice a unei maini
sincrone aplicat real n spatele reactanei tranzitorii X n
momentul producerii scurtcircuitului.Timp minim de deconectare, tmin Cel mai scurt timp ntre nceputul unui curent de scurtcircuit i
prima separare a contactelor unui pol al aparatului de
deconectare.
Timpul tmin este suma dintre timpul cel mai scurt de acionare al
proteciei i cel mai scurt timp de deschidere al ntreruptorului.Simboluri, indici i exponeni. Simbolurile reprezint mrimi avnd valori numerice i
dimensiuni diferite ntr-un sistem coerent de uniti de msur
(n acest normativ Sistemul Internaional-SI). Randamentul motorului asincron.
Rezistivitate.
Factor pentru determinarea curenilor de vrf (factor de oc).
Factor pentru calculul curentului simetric de rupere al
motoarelor sincrone. Factor pentru calculul curentului maxim permanent de
scurtcircuit. Pscc Pierderile totale n nfurrile unui transformator la curentul
nominal.b Valoare de baz.c Factor de tensiune.c UN / 3 Sursa echivalent de tensiune (valoarea efectiv a acesteia).
cos Factor de putere.
E' Tensiunea tranzitorie a mainii sincrone.
E" Tensiunea supratranzitorie a mainii sincrone.f Frecven.G Generator.Ik Curentul tranzitoriu de scurtcircuit simetric.Ik Curentul iniial de scurtcircuit simetric (valoare efectiv).Ik1 Curentul iniial de scurtcircuit monofazat.Ik2 Curentul iniial de scurtcircuit bifazat.Ik2p Curentul iniial de scurtcircuit bifazat cu pmnt.Ikpp Curentul de scurtcircuit iniial la dubl punere la pmnt.Ib Curentul de baz.icc Componenta aperiodic a curentului de scurtcircuit.ID Curentul de trecere.Ik Curentul permanent de scurtcircuit simetric.IN Curentul nominal al unui echipament electric (valoare efectiv).Ip Curentul de pornire al motoarelor.
8
-
7/28/2019 PE134_1
9/23
NTE 01. / 2001
Ir Curent de rupere (valoare efectiv).IRS Curentul motorului asincron cu rotorul n scurtcircuit.ioc Curentul de scurtcircuit de oc.IT nalt tensiune.
JT Joas tensiune.K Defect, locul de scurtcircuit (defect).K1 Scurtcircuit monofazat, faz-neutru sau faz pmnt.K2 Scurtcircuit bifazat.K3 sau K Scurtcircuit trifazat.Kbloc Factor de corecie al impedanei unui bloc generator -
transformator.KG Factor de corecie al impedanei generatorului.kt Coeficient de decrement.KT sau kT Raportul de transformare nominal KT > 1.l Lungimea unei linii.L Linie.M Motor.MT Medie tensiune.N Valoare nominal.NM nominal motorP Puterea activ a unui echipament.p Scurtcircuit cu pmnt.q Factor pentru calculul curentului simetric de rupere al
motoarelor sincrone.Q,S Punct de legtur a unei alimentri (surs).r Factor de reducere a curentului de succesiune zero de
scurgere prin pmnt.R sau r Rezistene.
ro Rezistena lineic (pe unitate de lungime).s Seciunea nominal.S"k Puterea de scurtcircuit iniial.SN Puterea aparent nominal a unui echipament electric.
T Transformator.tmin Timp minim de deconectare.U Tensiunea de exploatare.Ub Tensiunea de baz.uKN Tensiunea de scurtcircuit nominal, n procente.UN Tensiunea nominal dintre faze a unei reele (valoare efectiv).urN Cderea de tensiune rezistiv nominal, n procente.X sau x Reactan.xo Reactan lineic (pe unitatea de lungime).x"d, x'd, xd Reactanele supratranzitorie, tranzitorie i sincron
longitudinale ale unui generator (valori absolute sau raportate
la impedana nominal a generatorului). Z- Impedana de scurtcircuit de succesiune negativ. Z+ Impedana de scurtcircuit de succesiune pozitiv. Z0 Impedana de scurtcircuit succesiune zero. Zk Impedana de scurtcircuit trifazat.Exponeni:+ Component pozitiv (direct).- Component negativ (invers).
0 Component zero (homopolar)." Valoare iniial (supratranzitorie).' Valoare tranzitorie.
9
-
7/28/2019 PE134_1
10/23
NTE 01. / 2001
Art.6.n prezenta norm tehnic energetic se folosesc urmtoarele moduri de indicare
a gradului de obligativitate:
- trebuie, este necesar, urmeaz: indic obligativitatea strict a respectrii
prevederilor n cauz;- de regul: indic faptul c prevederea respectiv trebuie s fie aplicat n
majoritatea cazurilor; nerespectarea unei astfel de prevederi trebuie s fie temeinic
justificat n proiect;
- se recomand: indic o rezolvare preferabil, care trebuie s fie avut n vedere la
soluionarea problemei; nerespectarea unei astfel de prevederi nu trebuie justificat
n proiect;
-
se admite: indic o soluie satisfctoare, care poate fi aplicat n soluiiparticulare, fiind obligatorie justificarea ei n proiect.
IV. Acte normative de referin.
1. Internaional Electrotechnical Vocabulary (IEV) cap. 161: Electromagnetic
compatibility IEC 50 (161): 1990.
2. Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems, IEC 60909 : 1988.
3. Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems Part 1. Factors for
the calculation of short-circuit currents in three-phase a.c. systems according to
IEC 909, IEC 60909-1 : 1991-10.
4. Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems - Part. 4. Examples
for the calculation of short-circuit currents, IEC 60909-4 : 2000-07.
5. Draft - Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems, IEC. Tehnical
Committee nr. 73/1988.
6. Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems International
Electrotechnical Comission 73 (secretariat) 56, january 1993.
10
-
7/28/2019 PE134_1
11/23
NTE 01. / 2001
7. Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems - Part. 3. Currents
during two separate simultaneous single phase line-to-earth short circuits and
partial short-circuit currents flowing through earth, IEC 60909-3 : 1995-09.
8. Electrical equipment - Data for short-circuit current calculations in accordance
with IEC 909 (1988), IEC 60909-2 : 1992-08.
9. Codul tehnic al reelelor electrice de transport.
10. Codul tehnic al reelelor de distribuie.
11
-
7/28/2019 PE134_1
12/23
NTE 01. / 2001
V. PREMISE DE CALCUL A CURENILOR DE SCURTCIRCUIT
Premisele pentru calculul curenilor de scurtcircuit sunt n funcie de scopul studiului.
Art.7. Pentru determinarea solicitrilor la scurtcircuit n reelele de nalt tensiune este
suficient efectuarea calculelor n ipoteze simplificatoare care admit:
- egalitatea n modul i argument a tuturor tensiunilor electromotoare (t.e.m.) ;
- neglijarea rezistenelor reelelor aeriene, considerndu-se liniile ca simple reactane;
- neglijarea susceptanei capacitive a liniilor n schemele de secven pozitiv i
negativ;
- neglijarea sarcinilor, considerndu-se numai aportul motoarelor sau compensatoarelor
sincrone precum i al motoarelor asincrone, numai dac sunt n apropierea locului de defect i
au o anumit putere total (vezi art.23).
Acest gen de calcule, numite din cauza ipotezei fcute asupra t.e.m. metod de curent
continuu, se poate face manual pe scheme simple i cu ajutorul unor programe adecvate,
utiliznd calculatoare personale sau staii de lucru.
Art.8. Pentru studiul regimurilor dinamice, analiza condiiilor de stabilitate static,
ntocmirea de scheme echivalente de calcul, analiza i alegerea judicioas a caracteristicii i a
reglajului proteciei de distan, a proteciei difereniale de faz etc., este necesar s se
efectueze un calcul de scurtcircuit exact.
n acest caz, sistemul energetic analizat este reprezentat fidel, calculul regimului cu
scurtcircuit permanent fiind practic un calcul de regim n care, la locul de defect, se introduce o
impedan (unt) corespunztoare tipului de scurtcircuit analizat. Efectuarea unor astfel de
calcule a devenit posibil numai datorit introducerii calculatoarelor numerice.
Art.9. n reelele de medie tensiune, premisele de calcul sunt aceleai ca i n calculele
reelelor de nalt tensiune cu meniunea c, n cazul utilizrii metodei simplificate liniile
aeriene i cablurile electrice se consider prin rezistenele i reactanele lor inductive.Art.10. Pentru anumite situaii prevzute de standarde sau prescripii, se poate
considera la locul de defect o rezisten.
Astfel, pentru verificarea la solicitri termice n caz de scurtcircuit a elementelor liniilor
electrice aeriene se consider la locul de defect o rezisten de 5 .
La verificarea influenei liniilor de energie electric asupra liniilor de telecomunicaii se
consider o rezisten avnd urmtoarele valori:
15 pentru defecte pe linii aeriene cu conductoare de protecie; 50 pentru defecte pe linii aeriene fr conductoare de protecie.
12
-
7/28/2019 PE134_1
13/23
NTE 01. / 2001
Art.11. Se menioneaz c valorile curenilor de scurtcircuit se pot determina i din
probe pe viu sau msurtori pe un analizor de reea.
Adesea acestea servesc la etalonarea unor metode de calcul utilizate sau n cazul unor
instalaii deosebit de importante.
Evident, determinarea prin calcul, are avantajul c poate fi aplicat pentru instalaii
existente ca i pentru cele proiectate, pentru regimuri frecvent i mai puin frecvent ntlnite.
Art.12. n afara metodei de investigaie, scopul studiului mai influeneaz i alte premise
de calcul.
n calculele de scurtcircuit, generatoarele vor fi reprezentate prin:
- reactana supratranzitorie, pentru calculul solicitrilor dinamice i termice;
- reactana tranzitorie, pentru determinarea valorii curentului de scurtcircuit la t = 0,1s,
studiul stabilitii dinamice n cazul n care se consider un reglaj de tensiune ideal
(E'q = const), stabilirea generatorului echivalent al sistemului n vederea determinrii repartiiei
ocurilor de putere reactiv .a;
- reactana sincron, pentru determinarea valorii curenilor n regim de scurtcircuit pentru
timpi mari (peste 10 s), studiul stabilitii statice naturale .a.
Este de remarcat c indicaiile CEI prevd pentru impedanele de scurtcircuit ale
generatoarelor (debitnd direct la bare sau bloc cu transformatoare) introducerea unui factor
de corecie care ine seama de creterea tensiunii electromotoare interne n funcie de factorul
de putere al generatorului n regim de funcionare nainte de defect, ceea ce conduce la o
micorare a impedanei de scurtcircuit a generatorului (blocului) cu 3 10% .
Regimul de funcionare al sistemului energetic considerat n calcul (generatoare i
motoare, linii i transformatoare n funciune) trebuie, de asemenea, ales corelat cu scopul
calculului.
Art.13. Calculele de dimensionare a echipamentului i a elementelor de construcie din
instalaiile electrice, a prizelor de pmnt, a proteciei liniilor de telecomunicaii, trebuie s seefectueze pentru "regimul maxim" de funcionare i - la proiectare - pentru o etap de
perspectiv suficient de ndeprtat (vezi II).
Art.14. Pentru verificarea condiiilor pe care le impune sistemului prezena unor
consumatori caracterizai prin ocuri de putere activ i reactiv, ca i pentru verificarea
condiiilor de siguran a proteciei prin relee .a., este necesar s se considere "regimul
minim" de funcionare.
Art.15. Regimul maxim este caracterizat prin:- toate generatoarele, liniile i transformatoarele reelei n funciune;
13
-
7/28/2019 PE134_1
14/23
NTE 01. / 2001
- numrul maxim previzibil de transformatoare funcioneaz cu neutrul legat la
pmnt.
Art.16. Regimul minim este caracterizat prin:
- numrul minim previzibil de generatoare, linii i transformatoare n funciune, n
zona analizat;
- numrul minim posibil de transformatoare cu neutrul legat la pmnt n zona
analizat;
- neglijarea aportului motoarelor asincrone.
n conformitate cu prevederile CEI, pentru determinarea valorii curenilor minimi de
scurtcircuit rezistenele liniilor (aeriene i cabluri) se introduc la o temperatur mai ridicat,
valoarea rezistenei calculat la 200 C majorndu-se cu 50% (RL=1,5 R20) pentru conductoarele
de cupru, aluminiu i OL-Al.
Art.17. Impedanele introduse n calculele de scurtcircuit pot fi determinate pe baz de
msurtori efectuate n reea sau pe baza parametrilor echipamentelor electrice, cu
considerarea topologiei reelei. Evident c aceast din urm cale are avantajul aplicrii att
pentru sisteme existente precum i pentru cele n proiectare.
Art.18. De regul se efectueaz calculul curenilor de scurtcircuit trifazat metalic, iar n
reelele cu neutrul legat la pmnt i calculul curenilor de scurtcircuit monofazat sau bifazat cu
pmntul (vezi art.22. (3)).
Art.19. n funcie de scopul calculului trebuie aleas metoda de investigaie
(aproximativ sau exact). n cele ce urmeaz se indic metoda de calcul aproximativ i se
introduc factori de corecie pentru apropierea rezultatelor de cele obinute prin metoda exact.
Aceti factori sunt:
- Factorul de tensiune - c
Factorii de tensiune cmin i cmax sunt utilizai pentru corectarea tensiunii echivalente n
punctul de scurtcircuit la determinarea curenilor de scurtcircuit iniiali, maximi i minimi.- Factorul de corecie al impedanei generatoarelor- K.
Factorii de corecie KG (pentru generator debitnd la tensiunea sa nominal) i K bloc
(pentru bloc generator - transformator) sunt utilizai pentru a se ine seama de regimul de
funcionare al generatoarelor.
- Factorul pentru determinarea curentului de vrf (de oc) -
- Factori pentru determinarea variaiei componentei alternative a curentului de
scurtcircuit, la un defect n apropierea generatorului (, , kt).- Factori pentru stabilirea aportului motoarelor asincrone la curentul de
scurtcircuit de rupere (q).
14
-
7/28/2019 PE134_1
15/23
NTE 01. / 2001
VI. METODE I CI DE DETERMINARE A SOLICITRILOR DE SCURTCIRCUIT
Prezentul normativ are la baz, n principal, ultimele recomandri CEI.
Art.20. Ipoteze de calcul
Un calcul complet de scurtcircuit trebuie s dea variaia n timp a curenilor la punctul de
scurtcircuit, de la nceputul acestuia pn la eliminarea lui, n corelaie cu valorile instantanee
ale tensiunii la nceputul scurtcircuitului.
Evoluia curentului de scurtcircuit este direct influenat de poziia locului de scurtcircuit
fa de generatoare. Astfel:
I. Scurtcircuit departe de generator (fig. 2a), caz n care componenta periodic,
alternativ a curentului de scurtcircuit are o valoare practic constant (I" k = Ik ) pe toat durata
scurtcircuitului.
II. Scurtcircuit aproape de generator (fig. 2b), caz n care componenta periodic,
alternativ, a curentului de scurtcircuit are o valoare ce variaz n timp (I" k Ik ), variaie ce
trebuie avut n vedere la stabilirea valorii curentului de rupere i permanent.
n majoritatea cazurilor practice, n funcie de scopul n care se utilizeaz rezultatele, nu
este necesar cunoaterea evoluiei pas cu pas a valorii curentului de scurtcircuit. n cazul I
prezint interes numai valoarea componentei simetrice de c.a. i valoarea de vrf i oc a
curentului de scurtcircuit. n cazul II ns trebuiesc determinate valorile componentei alternative
a curentului de scurtcircuit la timpul zero (I"k), n regim permanent (Ik) precum i la timpul de
rupere (Ir) i curentul de oc ioc.
Aceast variaie se stabilete considernd :
- modificarea impedanelor surselor n timp i refcnd calculul pentru diferite
momente (iniial - cu reactane supratranzitorii, la timpul de rupere - cu reactane tranzitorii,
permanent - cu reactane sincrone);
- curbe sau/i relaii de variaie n timp a aportului la scurtcircuit a generatoarelor
de diferite tipuri n funcie de distana electric dintre generator i locul de defect [2; 3; A 1.1].
ioc depinde de constanta de timp de decrement a componentei aperiodice i de
frecven, adic de raportul R/X al impedanei de scurtcircuit Zk i este maxim dac
scurtcircuitul se produce la trecerea tensiunii prin zero.
n reelele buclate exist diferite constante de timp.
De aceea nu este posibil indicarea unei metode exacte de calcul a lui i oc i icc. Metodespeciale de calcul a lui ioc cu o precizie suficient sunt indicate n paragraful art.22. (2).
15
-
7/28/2019 PE134_1
16/23
NTE 01. / 2001
Pentru determinarea curentului asimetric de rupere componenta aperiodic icc a
curentului de scurtcircuit (fig.2) poate fi calculat cu o precizie suficient cu relaia:
XftR
kcc eIi
/2"2
=
(1)
unde:
I"k - curentul iniial simetric de scurtcircuit;
f - frecvena nominal (50 Hz);
t - timpul;
R/X - raportul impedanei, stabilit prin una din metodele indicate n paragraful art.22.(2).
Calculul curenilor minimi i maximi de scurtcircuit se bazeaz pe urmtoarele
simplificri:
- pe durata scurtcircuitului nu se produce o schimbare n ceea ce privete numrul de
circuite afectate (adic, un scurtcircuit trifazat rmne trifazat, un scurtcircuit
monofazat rmne monofazat etc.);
- ploturile transformatoarelor se consider n poziia real;
- nu se consider rezistena arcului.
Dei aceste ipoteze nu sunt absolut adevrate pentru sistemele energetice, adoptarea
lor permite studierea scurtcircuitelor cu o precizie suficient.
Art.21. Metode de calcul
Calculul curenilor de scurtcircuit simetrici i nesimetrici se face utiliznd metoda
componentelor simetrice (anexa 1).
Metoda componentelor simetrice necesit calculul a trei componente independente (de
secven pozitiv, negativ i zero), fr legturi ntre ele n afara condiiilor de la locul descurtcircuit.
Fiecare dintre aceste componente are propria ei impedan (anexa 1 - fig.3). Valorile
impedanelor direct i invers difer esenial ntre ele numai n cazul mainilor rotative. n
cazul n care scurtcircuitul este departe de generator se admite Z + = Z-. Impedanele de
secven zero sunt, de regul, diferite de cele pozitive i Z0 poate fi mai mic sau mai mare
dect Z+.
Schema pentru calculul curenilor de scurtcircuit, dac se aplic teoria componentelorsimetrice, se ntocmete numai pentru o faz, att n calculul scurtcircuitelor simetrice ct i al
celor nesimetrice.16
-
7/28/2019 PE134_1
17/23
NTE 01. / 2001
Toate elementele reelei care intervin n calculul curenilor de scurtcircuit se introduc n
schema de calcul prin impedanele lor (conform tabelului 3).
Impedanele pot fi exprimate n uniti de msur [] sau n uniti relative (anexa 2).
n cazul schemelor cu mai multe trepte de tensiune, cuplate prin transformatoare, toate
impedanele trebuie raportate la aceeai treapt de tensiune (de regul cea la care are loc
defectul). n cazul exprimrilor n uniti relative, toate impedanele trebuie raportate la o
aceeai impedan de baz sau, ceea ce este echivalent, la o aceeai putere de baz (S b) i
tensiune de baz (Ub).
Dac se calculeaz curenii de scurtcircuit n puncte cu tensiuni diferite, impedanele
exprimate n ohmi se modific dar, impedanele n uniti relative rmn neschimbate.
Pornind de la condiiile fizice la locul de defect i transformndu-le n valori exprimate
prin componentele simetrice de tensiune i curent, se obin schemele echivalente i relaiile de
calcul prezentate n tabelul 1.
(1). Generator echivalent de tensiune la locul de defect
Determinarea curentului de scurtcircuit la locul de defect K este posibil cu ajutorul unui
generator echivalent de tensiune. Pentru aceasta se pot neglija informaiile operaionale privind
sarcina consumatorilor, poziia comutatoarelor de ploturi ale transformatoarelor, excitaia
generatoarelor; de asemenea nu sunt necesare calculele suplimentare privind circulaiile de
puteri n momentul scurtcircuitului.
Generatorul echivalent de tensiune reprezint tensiunea real la locul de scurtcircuit
nainte de apariia acestuia, n condiiile cele mai grele. Aceasta va fi singura surs activ de
tensiune a sistemului. Tensiunile interne ale tuturor mainilor sincrone i asincrone se vor
considera zero.
Mai mult, n aceast metod se neglijeaz toate capacitile liniilor i toate admitanele
paralele ale celorlalte elemente pasive cu excepia celor de secven zero (n cazulscurtcircuitelor nesimetrice n reelele de nalt tensiune).
n sfrit, transformatoarele de nalt tensiune sunt n multe cazuri prevzute cu
comutatoare de ploturi sub sarcin, n timp ce transformatoarele care alimenteaz reeaua de
medie tensiune au - de regul - puine trepte ( 2 x 2,5%). Poziiile reale ale comutatorului de
ploturi n cazul scurtcircuitelor departe de generator nu sunt importante, eroarea introdus fiind
neglijabil.
17
-
7/28/2019 PE134_1
18/23
NTE 01. / 2001
18
-
7/28/2019 PE134_1
19/23
NTE 01. / 2001
Tabelul 1Calculul curenilor de scurtcircuit cu componente simetrice
DefectulRelaii ntre mrimi la locul defectului Schema echivalent Relaii de calcul ale mrimilor la locul de defect
Mrimi de fazComponente
simetriceImpedana echivalentintrodus n reeaua de
succesiune pozitiv
Componentesimetrice Mrime de faz Tensiune ntre faze
Scurtcircuit trifazatprin impedana de
defect ZABC
UA = UB = UC U = U0 = 0U+ = I+Z;
U = U0 = 0
ZZ
ZjZEU
ZZ
ZjZEU
ZZ
ZEU
C
B
A
+
=
+
+=
+
=
+
+
+
3
2
;3
2
;
ZZ
ZjZEjU
ZZ
ZjZEjU
ZZ
ZEjU
BA
AC
CB
+
=
+
+
=
+
=
+
+
+
3
2
3
;3
2
3
;3
IA + IB + IC= 0 I = I0 = 0 Zs = Z
0
;
0==
+
=
+
+
II
ZZ
EI
ZZ
jEI
ZZ
jEI
ZZEI
C
B
A
+
=
+
+=
+
=
+
+
+
31
2
;31
2
;1
Scurtcircuit bifazatntre fazele B, C prinimpedana de defect
ZABC
UB UC= ZIBU+= U + ZI+ =
= I+(Z + Z);
U
0
= 0
U+ = (Z+ Z)I+ ;U = ZI+ ;
U0 = 0
ZZ
jZZEU
ZZ
jZZE
U
ZZZ
ZZEU
C
B
A
++
+
=
++
++
=
++
+
=
+
+
+
2
2
2
2
;2
ZZ
ZjZEjU
ZZ
ZjZEjU
ZZZ
ZEjU
BA
AC
CB
++
=
++
+
=
++
=
+
+
+
2(3
2
3
2(3
2
3
;3
IA = 0;IB = IC
I+ = I ;I0 = 0 Zs = Z + Z
0
;
0=
=
+
=
+
+
+
I
II
ZZ
EI
ZZZ
EjI
ZZZ
EjI
I
C
B
A
++
=
++
=
=
+
+
3
3
;0
Z
Z
I+
U++
U
U00
I
I
I+
Z
I+
U++
U
U00
Z
19
-
7/28/2019 PE134_1
20/23
NTE 01. / 2001
Tabelul 1 (continuare)
Calculul curenilor de scurtcircuit cu componente simetrice
DefectulRelaii ntre mrimi la locul
defectuluiSchema echivalent Relaii de calcul ale mrimilor la locul de defect
Mrimi de
faz
Componente
simetrice
Impedana
echivalent introdusn reeaua de
succesiune pozitiv
Componente simetrice Mrime de faz Tensiune ntre faze
Dubl punere lapmnt. Fazele B, C n
scurtcircuit puse lapmnt prin impedana
de defect ZABC
UB = UC==Z(IB + IC)
U = U+ ;U0U = 3ZI0
ZZZ
ZZIU
ZZZ
ZZZI
UU
++
=
++
+
==
+
+
+
3
;3
)3(
0
00
0
0
()(
3
()(
)3(3
0
0
0
ZZZZZ
ZZE
UU
ZZZZZ
ZZZE
U
CB
A
+++
=
==
+++
+=
=
++
++
3()(
)3(3
3
3()(
)3(3
3
0
0
0
0
ZZZZZ
ZZZ
EU
ZZZZZ
ZZZ
EU
BA
AC
+++
+
=
+++
+
=
++
++
IA = 0;IB + IC=IP I
+ I0
= I+
ZZZ
ZZZ
Zs ++
+
=
3
)3(
0
0
()(
()(
)3(
()(
)3(
0
0
0
0
0
0
ZZZZZ
ZE
I
ZZZZZ
ZZZE
I
ZZZZZ
ZZE
I
+++
=
+++
++
=
+++
+
=
++
++
+
++
IA = 0 ;
3()(
62(3
2
33()(
62(3
2
3
0
0
0
0
ZZZZZ
ZZjZ
EI
ZZZZZ
ZZjZ
EI
C
B
+++
++
=
+++
+++
=
++
++
I+
U++
U U0
0
3Z
I I0
Z
20
-
7/28/2019 PE134_1
21/23
NTE 01. / 2001
Tabelul 1 (continuare)
Calculul curenilor de scurtcircuit cu componente simetrice
DefectulRelaii ntre mrimi la locul
defectuluiSchema echivalent Relaii de calcul ale mrimilor la locul de defect
Mrimi de
faz
Componente
simetrice
Impedana
echivalent introdusn reeaua de
succesiune pozitiv
Componente simetrice Mrime de faz Tensiune ntre faze
Scurtcircuitmonofazat. Faza Apus la pmnt prinimpedana de defect
ZABC
UA= ZIA U++ U+ U0 == 3ZI+
U+ = (Z + Z0 + 3 Z)I+ ;U = ZI+ ;U0 = -Z0I+
ZZZZ
ZZjZZ
EU
ZZZZ
ZZjZZ
EU
ZZZZ
ZEU
C
B
A
+++
+++
=
+++
+++
=
+++
=
+
+
+
3
2()(3.
2
3
3
2()(3
2
3
;3
3
0
00
0
00
0
ZZZZ
ZjZZZ
EjU
ZZZZ
ZZZ
EjU
AC
CB
+++
+++
=
+++
++
=
+
+
3
(3)32(
2
3
;3
32
3
0
00
0
0
IB = IC= 0 I+ = I =I0 Zs = Z + Z0 + 3Z
ZZZZ
E
III
+++
=
===
+
+
30
0
0
;3
3
0
==
+++
=
+
CB
A
II
ZZZZ
EI
n toate cazurile de scurtcircuit, componenta pozitiv n punctul de scurtcircuit:
Z
I+
U++
U
U00
I
I0 3Z
A
B
C
UAC
UCB
UBA
UAU
B
UC
2 /3
21
-
7/28/2019 PE134_1
22/23
NTE 01. / 2001
cu ZS conform tabel 1, diferit pentru fiecare tip de defect.S
kZZ
EI
+
=+
+
22
-
7/28/2019 PE134_1
23/23
NTE 01. / 2001
n cazul unor scurtcircuite aproape de generator exist factori speciali de corecie pentru
unitile de transformatoare ale generatoarelor, atunci cnd generatoarele sunt conectate bloc cu
transformatoarele.
n fig.3 este prezentat un exemplu de generator echivalent de tensiune la locul de scurtcircuitK, singura surs activ de tensiune a sistemului n cazul unui sistem de joas tensiune alimentat
printr-un singur transformator.
Toate celelalte tensiuni active din sistem sunt considerate zero. Astfel alimentarea din sistem
(n fig.3a) este reprezentat numai prin impedana intern ZQ. Admitanele paralele (ca de exemplu
capacitile liniilor cu tensiune sub 400 kV i sarcinile pasive) nu se iau n considerare, calculul
curenilor de scurtcircuit se efectueaz n concordan cu fig.3b.
Tensiunea sursei echivalente cUN/ 3 (conform definiiei), la locul de scurtcircuit K, cuprindeun factor de tensiune c, care este diferit pentru calculul curenilor de scurtcircuit minim sau maxim.
n afara cazului c exist alte norme, este indicat s se adopte valori ale factorului c conform
tabelului 2 considernd c tensiunea cea mai nalt n funcionare normal nu trebuie s
depeasc, n medie, cu mai mult de aproximativ +5% (n JT), respectiv +10% (n IT) tensiunea
nominal.
Fig.3 Exemplu de schem pentru calculul curentului simetric iniial de scurtcircuit I"k nconcordan cu metoda generatorului echivalent de tensiune:a) schema sistemuluib) schema echivalent (secvena pozitiv).