Лекция 7. Расчет токов КЗ в установках до 1000 В

Содержание лекции: особенности расчетов токов КЗ в установках до 1000 В.

Цели лекции: изучение методики расчета токов КЗ в сетях до 1000 В.

Расчет токов КЗ в установках до 1000 В характеризуется некоторыми особенностями, отличающими его от аналогичного расчета в сетях более высокого напряжения.

1. На величину тока КЗ существенно влияют активные и реактивные сопротивления таких элементов короткозамкнутой цепи, как:

- проводов, кабелей и шин длиной 10м и более;

- токовых катушек расцепителей автоматических выключателей;

- первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока.

2. Переходные сопротивления контактов аппаратов (автоматических выключателей, рубильников, разъединителей и т.п.) существенно влияют на ток КЗ. При отсутствии достоверных данных о контактах рекомендуется при расчетах токов КЗ в сетях, питаемых трансформаторами мощностью до 1600 кВА включительно, учитывать их суммарное сопротивление введением в схему активного сопротивления. Значение этого сопротивления изменяется в пределах 0,015 - 0,030 Ом и зависит от удаленности КЗ от шин питающей подстанции. Рекомендуются следующие значения переходного сопротивления:

- для распределительных устройств подстанций – 0,015 Ом;

- для первичных цеховых распределительных пунктов, а также для КЗ на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций и главных магистралей – 0,02 Ом;

- для вторичных цеховых распределительных пунктов – 0,025 Ом;

- для аппаратов, включенных непосредственно у электроприемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов – 0,03 Ом.

Определенное влияние на ток КЗ оказывают активные переходные сопротивления неподвижных контактных соединений кабелей и шинопроводов. Наиболее часто встречаются места соединений: шинопровод – шинопровод, шинопровод – автоматический выключатель, кабель – автоматический выключатель. Переходное сопротивление «кабель – шинопровод» определяется как среднеарифметическое переходных сопротивлений «кабель – кабель» и «шинопровод – шинопровод».

3.Электродвигатели, подключенные к узлу сети, в котором произошло КЗ, или незначительно электрически удаленные от точки КЗ, в схемах замещения учитываются активными и реактивными сопротивлениями и ЭДС, равной Е_ом = 0,9U_ном. При отсутствии каталожных данных сопротивления двигателей определяются следующим образом:

, (7.1)

(7.2)

где Р_ном - номинальная мощность, кВт;

I_ном – номинальный ток, кА;

U_ном – номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

К_п – кратность пускового тока.

5. Практически при любом КЗ в месте повреждения возникает дуга, снижающая ток КЗ. Дуга учитывается активным сопротивлением, определяемым как R_д = U_д / I_ко, где U_д = Е_д / l_д – напряженность в стволе дуги, В/мм; l_д – длина дуги, мм; I_ко – ток в месте повреждения, рассчитанный без учета дуги. При I_ко>1000 А Е_д = 1,6 В/мм. Длина дуги определяется в зависимости от расстояния а между фазами проводников в месте КЗ, она равна 4 а при 20,41 5 мм < а < 50мм и а при а > 50 мм.

Зависимость I_д от и расстояния между фазами приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1

6. Сопротивление энергосистемы и сети напряжением выше 1 кВ, от которой питается расчетная схема, определяется так же, как и для высоковольтной сети

где I_к = ток трехфазного КЗ;

– мощность короткого замыкания;

U_ср – напряжение на шинах энергосистемы.

В случае, если

> ,

то Х_С = 0. Здесь - мощность КЗ на стороне ВН трансформатора с низким напряжением до 1 кВ; , U_к% - параметры трансформатора.

7. В большинстве случаев питание установок до 1000 В производится по радиальной схеме от трансформатора, нейтраль обмотки НН которого заземлена. Больше заземленных нейтралей в сети до 1000 В нет. Поэтому в цепи до 1000 В ток трехфазного КЗ всегда больше тока однофазного КЗ, который является наименьшим по отношению к токам других видов замыканий.

Начальное действующее периодической составляющей тока трехфазного КЗ определяется выражением

.

Здесь - средненоминальное напряжение ступени сети, где произошло КЗ, кВ; , - суммарные активное и реактивное сопротивления прямой последовательности всех элементов сети, по которым протекает ток I_по. При Х_с = 0 допускается замена U_ср на U_ном.

Ударный ток от источника питания определяется по выражению (3.6). Допускается принимать значение ударного коэффициента К_у = 1,3 при КЗ на низкой стороне распределительного устройства комплектной трансформаторной подстанции и К_у = 1 для всех остальных случаев.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от местных асинхронных двигателей определяется

(7.3)

где - сверхпереходная ЭДС двигателя, = 0,9 U_ном;

R_M и Х_М - сопротивления двигателя, рассчитанные по (7.1), (7.2);

R_вн, Х_вн – сопротивления, которыми двигатель связан с точкой КЗ.

Подпитка точки КЗ электродвигателями не учитывается, если их мощность составляет менее 20% номинальной мощности питающего трансформатора или если Z_вн > 1,5Z_т (Z_т – сопротивление трансформатора).

Начальное действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется следующим образом:

где - средненоминальное напряжение сети, в которой произошло КЗ;

R_1Σ, X_1Σ,R_0Σ, X_0Σ – суммарные сопротивления прямой и нулевой последовательностей относительно точки КЗ.

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора даны в справочной литературе. Они зависят от многих факторов: расположения и выполнения заземляющих проводников; близости проводящих металлических конструкций и др. В практических расчетах допустимо принимать сопротивления нулевой последовательности шин следующими: R_ш0 ≈ 10R_ш1, Х_ш0 ≈ 10Х_ш1. Для трехжильных кабелей R_k0 ≈ 10R_k1, Х_к0 ≈ 4Х_к1.