Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В

При этом должны учитываться активные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, трансформаторов тока, шин и коммутационной аппаратуры). Для указанных установок считается, что мощность системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения трансформатора неизменно. Это выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз больше мощности цехового трансформатора, например при мощности системы более 50 МВА и мощности цеховых трансформаторов до 1000 кВА.

При расчете токов короткого замыкания на шинах низшего напряжения трансформатора, в кабеле (рис. 5.5) или другой точке низковольтной сети с сопротивлением х_*Т + х_ц.п необходимо знать мощность питающей системы или технические данные выключателя.

Рассмотрим применяемые способы расчета токов короткого замыкания.

1. Известны или заданы значения токов I^” = I_по и I_∞ на шинах районной подстанции энергосистемы. При этом расчет ведут в такой последовательности (с учетом х_*Т). Определяют коэффициент и по кривым зависимости (рис. 5.6) находят расчетное сопротивление
х_расч системы до места короткого замыкания (в относительных единицах). Мощность питающей системы (5.47)

где I^” – действующее значение сверхпереходного тока короткого замыкания, кА; U_ср.ном - номинальное напряжение в месте короткого замыкания, кВ.

За базисную принимают мощность системы S_c и определяют х_*б∑ = х_*с + х_*Т (см. 5.38). Тогда ток короткого замыкания

где

Рис. 5.5. Схема для определения Рис. 5.6. Кривые зависимости

тока короткого замыкания в уста- b^” = f(x_*расч)

новках до 1000 В

2. Известны или заданы технические данные выключателя, установленного в точке, для которой определяют величины токов короткого замыкания. При этом принимают, что отключающая мощность выключателя S_откл равна мощности короткого замыкания системы (S^”) тогда

3. Известны сопротивления цепи короткого замыкания, выраженные в миллиомах (мОм). При этом ток короткого замыкания можно найти следующим образом.

Величину относительного номинального сопротивления любого элемента схемы х_* выражают в миллиомах, зная номинальное напряжение U_ном и номинальную мощность элемента S_ном:

. (5.50)

Сопротивление в схеме замещения приводят к напряжению ступени U_н.н (низшего напряжения):

Сопротивление системы можно определить, отнеся ее мощность S_c к мощности отключения S_откл выключателя:

Тогда, учитывая (5.51), а также то, что в данном случае S_ном = S_c, получим

После того как все сопротивления (активные r_∑ и индуктивные х_∑) выражены в миллиомах, найдем наибольшее значение периодической составляющей тока короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании:

где U – линейное напряжение ступени короткого замыкания.

Ударный ток определяем с учетом величины ударного коэффициента

Приближенно для трансформаторов с S_T = 630 – 1000 кВА, u_к = 5,5% значение k_у = 1,3; для трансформаторов S_T = 100 – 400 кВА значение k_у = 1,2; для удаленных точек сети k_у = 1.

Токи короткого замыкания асинхронных двигателей, присоединенных непосредственно к месту короткого замыкания, учитываются только при определении полного ударного тока короткого замыкания:

где - кратность пускового тока короткого замыкания двигателей;
- номинальный ток одновременно работающих двигателей, кА.

Следует отметить, что в рассматриваемых установках до 1000 В рекомендуется учитывать увеличение активного сопротивления проводников r при их нагреве значительными токами короткого замыкания. Для этого в произведенном предварительном расчете токов короткого замыкания делается поправка на величину изменившегося сопротивления (мОм):

где m – коэффициент (для меди m = 22,5; для алюминия m = 6); t – время короткого замыкания, с; - температура до наступления короткого замыкания, град; s – сечение провода, мм².

Ток короткого замыкания при новом значении r^’