Методичні вказівки до виконання дипломного проекту - Расчет токов К.З. в сети до 1 кВ

2.8. Расчет токов К.З. в сети до 1 кВ. Проверка аппаратов и ТВЧ на стойкость действия токов короткого замыкания

Целью расчета токов к. з. в сетях до 1 кВ является проверка выбранных автоматов и шинопроводов на стойкость действия токов к. з., всех видов защитных аппаратов (автоматов и предохранителей) – по предельному току отключения и на чувствительность защит.
Для проверки защитных аппаратов по предельному току к. з. определяют максимальное значение тока трехфазного к. з., а для проверки чувствительности защит определяют минимальное значение тока однофазного к. з. в электрически удаленной от источника питания точке сети.
Особенностью расчетов токов к з. в сетях до 1 кВ является, то, что
- расчет проводится в именованных единицах;
- при расчете токов к. з. необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматов, дуги, контактов и контактных соединений.
При расчетах токов к. з. допускается не учитывать влияние асинхронных двигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 10% начального значения периодической составляющей тока в месте к. з., рассчитанного без учета двигателей:

Порядок расчета токов к.з.:

1. составляется расчетная схема (рис. 8) на которую наносятся токи к. з.;
2. по расчетной схеме составляется схема замещения (рис. 9), в которой все элементы расчетной схемы заменяются активными и индуктивными сопротивлениями;
3. рассчитываются сопротивления элементов сети (сопротивления прямой последовательности, сопротивления нулевой последовательности, сопротивления цепи фаза-нуль);
4. определяют величины токов трехфазного и однофазного к. з. в намеченных точках сети.

Методика расчетов токов к. з. в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ соответствует ГОСТ 28249–89.

Рис. 8 Расчетная схема

Рис.9 Схема замещения

2.8.1. Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания

При электроснабжении электроустановок от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного к. з.

,
где - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло к.з., В.
r1Δ, x1Δ – суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности цепи к.з., мОм.

Эти сопротивления для точки к.з. К – 1 определяются:

r1Δ = r1T + r1А8 + rTA2
x1Δ = xC + x1T + xC + x A8 + xTA2

где xC – эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к стороне низшего напряжения:

,

где Uср вн – среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора, В;
Iкз вн – действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном к.з. у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА.
r1T, rА8, rTA2, x1T, xА8, xTA2 – активные и индуктивные сопротивления трансформатора, автоматов, трансформаторов тока.
Сопротивления (удельные) элементов сети приведены в табл. 5 и в приложение табл. П.6. – 10.

Таблица 5. Сопротивление (удельных) элементов сети

Активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности понижающих трансформаторов r1T и x1T определяются по выражениям:

; ,

где ΔРк.з. – потери к.з. в трансформаторе, кВт (справочные данные трансформатора);
Uк.з. – напряжение короткого замыкания трансформатора, % (справочные данные трансформатора);
Uн нн – номинальное напряжение обмоток низкого напряжения трансформатора, кВ;
Sн тр – номинальная мощность трансформатора, кВА.

Пример расчета.

мОм

Параметры трансформатора ТМЗ-630-10/0,4; Uк = 5,5 %, ΔРк. з. = 7,6 кВт.

мОм;

мОм

r1Δ = 3,07 + 0,14 + 0,05 = 3,26 мОм,

x1Δ = 0,8 + 13,7 + 0,08 + 0,07 = 14,65 мОм.

кА.

Необходимость учета влияния электродвигателей при расчете тока к.з. определяется из соотношения:

Вывод: влияние двигателей в месте к.з. можно не учитывать.

2.8.2. Расчет токов однофазного короткого замыкания в точке К - 2

Ток однофазного к. з. в точке К – 2 рассчитывается по формуле:

где

;
;

Сопротивления нулевой последовательности: активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности понижающих трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме при к.з. в сети низкого напряжения следует принимать реальные сопротивления прямой последовательности.

Пример расчета.
Если электроснабжение электроустановки напряжением до 1 кВ осуществляется от энергосистемы через понижающие трасформаторы, то значение периодической составляющей тока однофазного К.З. от системы () в кило амперах рассчитывают по следующей формуле:

кА
кА.
где и - определяются:


мОм
мОм
мОм;
мОм;

Проверка автоматов по предельному току отключения:

,
где - максимальный ток трехфазного короткого замыкания.

кА

Условие выполняется, предельный ток отключения автомата А3710 -

Проверка автоматов на чувствительность защит:

,

где - минимальный ток однофазного к.з. в электрически удаленной точке защищаемого участка сети,

,

Автомат удовлетворяет условию проверки на чувствительность защит.