Расчет токов короткого замыкания

2.5 Расчет токов короткого замыкания

2.5.1 Расчет токов КЗ. Рассчитать токи КЗ (короткого замыкания)- это значит:

- по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;

- рассчитать сопротивления;

- определить в каждой точке 3-х фазные, 2-х фазные, 1-фазные тока КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электрическом приемнике. Необходимо выбрать три точки КЗ: первая точка находиться между трансформатором и шинами низкого напряжения (ШНН); вторая между ШНН и вторичным распределительным пунктом (шинопроводами: шинопроводом распределительным алюминиевым (ШРА) или шинопроводами магистральными алюминиевыми (ШМА)); третья точка КЗ располагается между шинопроводами и конечными электрическими приемниками (станки, вентиляторы, грузоподъемное электрооборудование и т.д.). Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника питания, т.е. от трансформатора.

После составления схемы замещения производиться расчет сопротивления и определение токов КЗ в следующем порядке:

Вычисляются сопротивления элементов:

А, (35)

где  - ток сети, А;

S_т- мощность трансформатора, КВА;

- напряжение сети, КВ.

 А,

После расчета тока сети I_с рассматривается участок от трансформатора до ШНН. Указывается ЛЭП от ЭСН до ГПП (марку провода, сечение и длительно токовую допустимую нагрузку) и определяется удельное индуктивное сопротивление х_0.

 

ВААС-3 х 10/1,8; I_доп=84 А;

х₀=0,4 Ом/м.

Определяется сопротивление  (Ом):

А, (36)

где, х₀-удельное индуктивное сопротивление;

L_c-протяженность линии.

Ом,

 Ом, (37)

 - удельное активное сопротивление, Ом/км;

S - сечение проводника, мм²;

 - удельная проводимость материала, м/Ом.

Принимается =30 м/(Ом·мм²) - для алюминия.

 Ом,

R Ом, (38)

RОм,

Сопротивление приводится к НН:

Ом, (39)

 - сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

 - сопротивление, приведенное к ВН.

Ом,

Ом, (40)

- сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

- сопротивление, приведенное к ВН;

 и - высокое и низкое напряжение.

Ом,

Определяется сопротивление трансформатора:

R_т=16,6 мОм;

Х_т=41,7 мОм;

Z_т=4 мОм;

Z_т⁽¹⁾=487 мОм.

Определяется сопротивление автоматов для всех трех участков:

1SF: R_1SF=0,1мОм; X_1SF=0,1 мОм; R_Н1SF=0,15 мОм.

SF1: R_SF1=11,12 мОм; X_SF1=0,13; R_НSF1=0,25 мОм.

SF: R_SF=0,4 мОм; X_SF=0,5 мОм; R_НSF=0,6 мОм.

Определяется сопротивление для кабельных линий

1.от ШНН до ШМА или ШРА;

2.от ШМА или ШРА до электрического приемника.

КЛ 1: r₀=0,39 мОм; х₀=0,0602 мОм.

КЛ 2: r₀=0,447 мОм; х₀=0,0612 мОм.

Если в схеме 1 кабель, то выполняются следующие расчеты:

мОм, (41)

 мОм, (42)

 мОм, (43)

 - сопротивление первой кабельной линий, мОм;

- длина кабельной линий, м.

 мОм,

 мОм,

Аналогично выполняются расчеты для второй кабельной линии.

Определяется сопротивление для шинопровода.

Выбор шинопровода производится по значению максимального тока I_м, который берется из таблицы «Сводная ведомость нагрузок».

I_м=100,7 А, выбирается ближайшее большее значение I_м=250 А.

r₀=0,21мОм; х₀=0,21 мОм.

r_0п=0,42 мОм; х_0п=0,42 мОм.

Z_0п=0,59 мОм.

мОм, (44)

мОм, (45)

где ,  - индуктивное и активное сопротивления шинопровода, мОм;

- длина шинопровода, м.

 мОм,

мОм,

Определяется сопротивление для ступеней распределения:

R_с1=20 мОм;

R_с2=25 мОм.

После выбора сопротивлений, упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:

 Ом, (46)

 Ом, (47)

 Ом, (48)

 Ом, (49)

Ом, (50)

 Ом, (51)

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Вычисляются сопротивления до каждой точки и заносятся в сводную ведомость токов КЗ.

 Ом;  Ом, (52)

Ом, (53)

Ом, (54)

Ом, (55)

Ом, (56)

Ом, (57)

Ом, (58)

Ом, (59)

 Ом; Ом,

Ом

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

;;;

;;

Определяются коэффициенты К_у и q:

; ;  

,

,

,

, (60)

 ,

q₂=q₃=1,

Определяется 3-х фазные и 2-х фазные токи КЗ в трех точках и заносятся в «Сводную ведомость токов КЗ»:

КА, (61)

КА, (62)

 КА, (63)

КА,

КА,

КА,

КА, (64)

КА, (65)

КА, (66)

КА,

КА,

 КА,

КА, (67)

КА, (68)

КА, (69)

КА,

КА,

КА,

КА, (70)

КА, (71)

КА, (72)

КА,

КА,

КА,

Таблица «Сводная ведомость токов КЗ»

№	Ом	Ом	Ом			q		кА	А	кА	Ом
К1	76,65	46,6	89,7	1,6	1,0	1	2,5	3,5	2,5	2,16	20	1,3
К2	124,63	49,41	134,06	2,5	1,0	1	1,6	2,2	1,6	1,4	61,4	1,2
К3	130,1	50,5	139,9	2,5	1,0	1	1,5	2,1	1,5	1,3	66,5	1,1

Определяются сопротивления для кабельных линий:

 Ом, (73)

 Ом, (74)

Ом, (75)

 Ом, (76)

 Ом, (77)

 Ом, (78)

 Ом,

Ом,

Ом,

 Ом,

Ом,

Ом,

Ом, (79)

 Ом, (80)

Ом, (81)

Ом, (82)

 Ом, (83)

Ом, (84)

Ом, (85)

=20 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

Ом,

 КА, (86)

 КА, (87)

 КА, (88)

 КА,

 КА,

 КА,

2.5.2 Проверка линий электрического снабжения. Согласно условиям по токам КЗ линии электрического снабжения проверяются:

Проверка линий на надежность срабатывания:

, (89)

, (90)

, (91)

где I⁽¹⁾_к- однофазный ток КЗ, кА (рассчитывается в п.2.4.1);

I_н.р – номинальный ток расцепителя автомата, КА (выбирается в п. 2.3.1).

При соблюдений данных условий надежность срабатывания автоматов обеспечена.

,

Проверка линий на отключающую способность:

,

,

,

где I_откл- ток отключения автомата по каталогу, кА (выбирается в п. 2.3.1);

I⁽³⁾_к1∞ - трехфазный ток КЗ в установившемся режиме, кА (рассчитывается в п. 2.4.1).

При соблюдении данных условий автомат при КЗ отключается не разрушаясь.

,

,

,

Проверка линий на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе для каждого автомата:

(для ЭД)

(для РУ)

Согласно условиям проводники проверяются:

Проверка проводников на термическую стойкость:

,

, (92)

где, - термический коэффициент, принимается:

=6 – для меди;

=11- для алюминия;

= 15 – для стали.

 - установившейся 3-фазный ток КЗ, кА;

- приведенное время действия тока КЗ, сек.

Необходимо проверить как минимум два участка:

1.  ШНН - ШМА;

2.  ШМА - электроприемник.

Определяется термическая стойкость для участка ШНН-ШМА:

,

,

Определяется термическая стойкость для ШМА- электрический приемник:

,

,

При соблюдений условия по термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

Проверка линий на соответствие выбранному аппарату защиты. Это условие учтено при выборе сечения проводника:

I_доп ≥ к_зщI_у(н)

 

2.6 Расчет и выбор элементов защиты цехового трансформатора

Рассчитать реле защиты (РЗ) – это значит:

- выбрать вид и схему;

- выбрать токовые трансформаторы (ТТ) и токовые реле;

- определить чувствительность защиты.