Расчет токов короткого замыкания и проверки элементов в характерной линии электроснабжения

2.4 Расчет токов короткого замыкания и проверки элементов в характерной линии электроснабжения

2.4.1 Общие сведения о КЗ

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут возникать замыкания между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя фазами – двухфазное КЗ. Чаще всего возникают однофазные КЗ (60 – 92 % от общего числа КЗ).

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.

Короткие замыкания могут быть устойчивыми и неустойчивыми, если причина КЗ самоликвидируется в течении безтоковой паузы коммутационного аппарата.

Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств.

Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормаживаются, работа механизмов прекращается.

Для уменьшения последствий КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.

2.4.2 Расчет токов КЗ

Определяем сопротивления элементов цепи расположенных на стороне высокого напряжения трансформатора

 (25)

 (26)

где L_c – длина линии до трансформатора, х₀ – удельное индуктивное сопротивление линии, r₀ – активное удельное сопротивление.

Сопротивления приводятся к НН:

4) Определяем сопротивления для трансформатора

R_т=16,6 мОм, Х_т=41,7 мОм

5) Определяем сопротивления для автоматических выключателей

1SF R_1SF= 0,4 мОм, X_1SF=0,17 мОм, R_п1SF=0,6 мОм

SF1 R_SF1= 1,3 мОм, X_SF1=1,2 мОм, R_пSF1=0,75 мОм

6) Определяем сопротивление кабельных линий

КЛ1 r₀^/=3,12 мОм, x₀=0,099 мОм

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

КЛ2 r₀^/=4,16 мОм, x₀=0,08 мОм

7) Определяем сопротивления участков цепи до каждой точки КЗ

8) Определяем 3-фазные и 2-фазные токи КЗ

9) Определяем ударные токи КЗ

10) Определяем действующее значение ударного тока

где q – коэффициент действующего значения ударного тока

11) Результаты расчетов заносим в сводную ведомость токов КЗ таблица 5.

Таблица 5

Точка КЗ	Rк, мОм	Xк, мОм	Zк мОм	Rк/Xк	Ку	q	, кА	iу, кА	, кА	, кА	Zп, мОм	, кА
К1	103	50,3	114,6	>1	1	1	2,01	2,01	2,01	1,75	15	2,9
К2	50,1	3,9	50	>1	1	1	4,6	4,6	4,6	4,02	91,2	1,4
К3	14	0,8	14,1	>1	1	1	16	16	16	13,92	371	0,5

12) Определяем 1-фазные токи КЗ