Расчет токов короткого замыкания для выбранного варианта

7. Расчет токов короткого замыкания для выбранного варианта

Расчет токов КЗ в системе электроснабжения промышленных предприятий производится упрощенным способом с рядом допущений: считают, что трехфазная система является симметричной; не учитывают насыщение магнитных систем, т.е. что индуктивные сопротивления в процессе КЗ не изменяются; принимают, что фазы всех ЭДС источников не изменяются в процессе КЗ; напряжение на шинах источника принимается неизменным, т. к. точки КЗ обычно удалены от источника; апериодическая составляющая тока КЗ не подсчитывается, т. к. длительность короткого замыкания в удаленных точках не превышает 0,15 с. Ток КЗ для выбора и проверки сечений токоведущих частей и аппаратов рассчитывается при нормальном режиме работы ЭП.

По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки КЗ.

Расчетная схема

Рисунок 3

Таблица 18 – Исходные данные для расчета ТКЗ

Элемент сети	Ip, А	L, м	Сечение, мм	rуд, мОм/м	xуд, мОм/м
ШМА	2202	2х60 6	300х160 3х240	0,031 0,129	0,017 0,0587
ШРА 1 КЛШРА1	284,15	66 6	284х95 3х120	0,1 0,258	0,13 0,06
ШРА 2 КЛШРА2	327,93	66 6	284х95 3х150	0,1 0,206	0,13 0,06
ШРА 3 КЛШРА3	277,061	66 6	284х95 3х120	0,1 0,258	0,13 0,06
ШРА 4 КЛШРА4	636,5	66 6	284х125 3х240	0,09 0,129	0,085 0,077
ШРА 5 КЛШРА5	180	30 6	260х80 3х50	0,2 0,62	0,145 0,062
ШРА 6 КЛШРА6	146,24	30 6	260х80 3х50	0,2 0,62	0,145 0,062
ШРА 7 КЛШРА7	248,1	30 6	260х80 3х95	0,2 0,326	0,145 0,194
сп1 КЛ1	256,01	10	- 3х95	- 0,326	- 0,194

Схема замещения для определения ТКЗ в точках к, к0 и к1

Рисунок 5

Определяем сопротивление системы:

х_С= U_ср²/S_кз= 0,38²/200=0,72 мОм

Полное сопротивление силового трансформатора:

z_TP= u_K U_нн²/S_ном.тр = 5,5∙0,38²∙10⁴/1000=7,94 мОм

Активное сопротивление СТ

Индуктивное сопротивление СТ

Определяем активные и индуктивные сопротивления элементов сети:

r = L · r_уд, мОм и x = L · x_уд, мОм

Сопротивление автоматического выключателя QF₁

Х_расц=0,094 мОм; r_расц=0,12 мОм; r_конт=0,25 мОм.

Сопротивление QF₂= QF₃

Х_расц=0,55 мОм; r_расц=0,74мОм; r_конт=0,65 мОм.

Сопротивление шин КТП: Rшктп=0,1, Xшктп=0,06

Сопротивление ШМА: Х_шма=Х_о·l_шма= 0,017·60 = 1,02 мОм

r_шма=r₀·l_шма= 0,031·60 = 1,86 мОм

r_ф-о=0,072 мОм/м, r_ф-о=0,072·60=4,32 мОм

Х_ф-о=0,098 мОм/м, Х_ф-о = 0,098·60=5,88 мОм

Сопротивление ШРА1: Х_шра=Х_о · l_шра= 0,13 · 66 =8,58 мОм

r_шра= r₀ · l_шра= 0,1· 66= 6,6 мОм

Сопротивление кабеля к ШРА1: Х_кл=0,06·6 = 0,36 мОм

r_кл=0,258·6 = 1,548 мОм

r_ф-о=1,25 мОм/м, r_ф-о=1,25·6=7,5 мОм

Х_ф-о=0,0622 мОм/м, Х_ф-о = 0,0622·6=0,373 мОм

Определяем токи 3х-фазного К3 в указанных точках.

Точка К

Суммарное сопротивление цепи до точки К

r_1Σ = r_ТР + r_Q1 + r_шктп+ r_конт = 1,734 +0,12 +0,1+0,25=2,204 мОм

х_1Σ = х_с +х_ТР + х_Q1 +х_шктп = 0,72+7,74+0,094+0,06=8,614 мОм

= 8,891 мОм

Ток трехфазного КЗ при металлическом КЗ

 кА

Ток трехфазного КЗ при учете переходного сопротивления в месте КЗ

r΄_1Σ= r_1Σ + r_перех= 2,204 + 15 =17,204 мОм

 мОм

I⁽³⁾_к1 =380/1,73·19,37=11,33 кА

Точка К0

Суммарное сопротивление цепи до точки К0

r_2Σ = r_1Σ+ r_Q2 + r_конт+ r_шма +r_перех= 2,204+0,74 +0,65 +1,86 +20=25,454 мОм

х_2Σ = х_1Σ+ х_Q2 + х_шма = 8,614+0,55+1,02 +1,06=11,244 мОм

= 27,83 мОм

Ток трехфазного КЗ

 кА

Точка К1

Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ

r_3Σ = r_2Σ+ r_Q3 + r_конт+ + r_шра +r_кл = 25,454+0,74 +0,65 +6,6 +1,548=34,992 мОм

х_3Σ = х_2Σ+ х_Q3 + х_шра+х_кл= 11,244+0,55+8,58 +0,36=20,734 мОм

= 40,67 мОм

Ток трехфазного КЗ при металлическом КЗ

 кА

Аналогично проводится расчет и для других точек расчетной схемы.

Результаты расчета сведены в таблицу 19.

Для расчета однофазного кз при наличии ШМА учитывается сопротивление петли фаза-нуль, тогда

I_к= U_н / (Z_п+ Z_тр/3),

где Z_п –полное сопротивление петли фаза-нуль,

Z_тр= Z_тр1 +Z_тр2 + Z_тр0 – сопротивление трансформатора, учитывающее прямую, обратную и нулевую последовательность.

Система: Х_1с = 0,72 мОм; Х_2с = Х_1с

СТ: Х_1тр = Х_2тр = 7,74 мОм; Х_0тр = Х_1тр – для данной схемы соединения обмоток СТ

Для остальных элементов Х₁ = Х₂ = Х₀; r₁ = r₂ = r₀

Точка К

Суммарное сопротивление цепи до точки К1

r_1Σ = 3r_ТР +3 r_Q1 +3 r_шктп= 3·2,204 =6,612 мОм

х_1Σ =2 х_с +3х_ТР + 3х_Q1+3 х_шктп = 2·0,72+3·8,614 =27,282 мОм

= 28,072 мОм

Ток однофазногого КЗ при металлическом КЗ

 кА

Ток при учете переходного сопротивления дуги в месте КЗ

r΄_1Σ = 3r_1Σ= 3 (2,204 +15)=51,612

 кА

Точка К0

Суммарное полное сопротивление петли фаза-нуль т. к. есть ШМА

r_2п = r_Q1 + r_шктп+ r_Q2 + r_шмаф-0+ r_перех = 0,12+0,1+0,74+4,32+20 =25,28 мОм

х_2п = х_Q1 + х_шктп+ х_Q2 + х_шмаф-0= 0,094+0,06+0,55+5,88=6,584 мОм

= 26,123мОм

 кА

Точка К1

r_3п = r_2п + r_шраф-0+r_клф-0 = 25,28+66·0,1+ 7,5 =39,38 мОм

х_3п = х_2п + х_шраф-0+х_клф-0 = 6,584+66·0,129+0,373 =15,471 мОм

= 42,31мОм

 кА

Аналогично проводится расчет и для других точек расчетной схемы.

Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником энергии рассчитывается по формуле:

где , Т_а = х1/  r1,

где  – круговая частота, равная 314.

Ударный ток КЗ для шин КТП:

где

 кА < 70 кА

Результаты расчетов токов КЗ сведем в таблицу 19.

Таблица 19 – Результаты расчетов 1-но и 3-х фазных токов КЗ

Точка КЗ	I(3), кА	I(3), кА с учетом rперех	I(1), кА	I(1), кА с учетом rперех	Iуд, кА
К Шины КТП	24,67	11,33	24,65	18,39	50,512
К0 ШМА	13,63	7,88	18,39	6,44	28,21
К1 ШРА1	12,32	5,65	5,52	3,61	17,516
К2 ШРА 2	12,32	5,65	5,52	3,61	17,516
К3 ШРА 3	6,004	4,122	8,119	5,635	8,536
К4 ШРА 4	7,158	3,614	9,05	3,844	10,33
К5 ШРА 5	6,2	4,137	5,574	4,39	7,815
К6 ШРА 6	6,235	4,147	5,907	4,434	7,834
К7 ШРА 7	6,411	4,253	6,028	4,549	8,071
К8 СП1	8,182	4,944	6,253	4,531	11,577

Расчет токов трехфазных КЗ в других точках расчетной схемы произведен с помощью программы «Маthсаd».