Особенности расчета токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ

Расчеты токов КЗ в электроустановках до 1 кВ обычно проводят в именованных единицах. При составлении схем замещения необходимо учитывать:

· индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи (включая проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей);

· активные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

· активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

· сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

· значения параметров синхронных и асинхронных двигателей.

· Параметры элементов расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах (мОм).

При составлении схемы замещения допускается максимально упрощать и эквивалентировать внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ.

Если питание электроустановок осуществляется непосредственно от энергосистемы, то можно считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного напряжения через эквивалентное сопротивление системы. Значение этого сопротивления (Х_с) в миллиомах, приведенное к ступени низшего напряжения, определяется по формуле

Активные и индуктивные сопротивления понижающего трансформатора (R_т и Х_т), приведенные к ступени низшего напряжения сети рассчитываются по формулам, мОм

где S_тном – номинальная мощность трансформатора, кВА; Р_кном - номинальные потери КЗ в трансформаторе, кВт; U_ннном – номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ; U_к – напряжение КЗ трансформатора, %.

Активное и реактивное сопротивления токоограничивающего реактора (R_р и Х_р) рассчитываются по формулам

; ,

где - потери активной мощности в фазе реактора при номинальном токе, Вт; - номинальный ток реактора, А; - угловая частота напряжения сети, рад/с; L – индуктивность катушки трехфазного реактора, Гн; M – взаимная индуктивность, Гн.

Активное и реактивное сопротивления шинопроводов (R_ш и Х_ш) определяются экспериментальным или расчетным путем.

При расчетах токов КЗ могут быть использованы параметры шинопроводов, указанные в нормативно-технической документации или расчетные данные.

Значения активного и индуктивного сопротивления кабелей принимают как указано изготовителем.

Активное и реактивное сопротивления контактов и контактных соединений (R_к и Х_к) следует определять на основании данных экспериментов и расчетных методик. Для приближенного учета контактов принимают: R_ккl=0,1 мОм (контактные соединения кабелей); R_кш=0,01 мОм (шинопровода); R_ка=1 мОм (коммутационные аппараты).

Активное сопротивление электрической дуги следует учитывать при определении минимального значения тока КЗ и допускается рассчитывать по формуле

где - начальное действующее значение периодической составляющей тока в месте КЗ, определяемое с учетом сопротивления дуги; l_д - длина дуги, мм:

где и - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления цепи КЗ, мОм; а – расстояние между фазами, мм.

При питании от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение тока трехфазного КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

,

где - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм; - cреднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ, В.

Значение сопротивлений

;

,

где , - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм; , - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока, мОм; - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения; , - активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматических выключателей, мОм;, - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов, мОм; - суммарное активное сопротивление различных контактов, мОм; активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабелей, мОм; - активное сопротивление дуги в месте КЗ, мОм, рассчитываемое в зависимости от условий КЗ.

Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, то начальный ток с учетом подпитки от электродвигателей или нагрузки следует определить как сумму токов от энергосистемы и от электродвигателей , или комплексной нагрузки :

=+ +

или

=+.

Начальный ток от синхронных электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

где - сверхпереходная ЭДС синхронного электродвигателя, В; - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления двигателя, мОм; - индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности кабелей между точкой КЗ и электродвигателем, мОм.

Начальный ток от асинхронных электродвигателей рассчитывают по формуле, кА

где - сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя, В; - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления двигателя, мОм; - индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности кабелей между точкой КЗ и электродвигателем, мОм.