Расчёт токов короткого замыкания

8. Расчёт токов короткого замыкания.

Расчёт токов короткого в системах электроснабжения напряжением до 1000 В, требуется для проверки работы электроприёмников и проводников в режиме сверхтоков, а также для проверки автоматического отключения линий в сетях до 1000 В с глухо заземлённой нейтралью при возникновении замыкания на корпус.

В соответствии с ПУЭ по режиму короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В проверяются только распределительные щиты, токопроводы силовые щиты. Стойкими при токах короткого замыкания являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействие этих токов не подвергаясь электрическим, механическим и иным разрушениям. Для вычисления токов короткого замыкания составляют схему (рисунок 3) соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения. По расчётной схеме составляем схему замещения (рис. 4).

Расчёт токов короткого замыкания производим в относительных и именованных единицах

Расчётные схемы (рис. 3 и рис. 4) прилагаются.

I Расчёт в именованных единицах (т. К1)

Сопротивление системы находим по формуле:

Хс= Uном / Sоткл. , где

Uном- номинальное напряжение, кВ

Sоткл- мощность отключения выключателя, принимают равной мощности короткого замыкания системы Sоткл = 350 мВА

Хс = 10,5 / 350 = 0,31 Ом

2. Сопротивление кабельной линии:

Rк= (1000  L) / (  5), где

L- длина линии, км

- удельная проводимость для алюминия , = 32 м/Ом  мм

S- сечение провода (кабеля), мм

Rк= (1000  2)/(32  185) = 0,33Ом

Индуктивное сопротивление кабельной линии

Хк = Хо  L , где

Хо- удельное индуктивное сопротивление на 1 км длины. Для кабельной линии напряжением 6-10 кВ хо= 0,08 Ом/км

Хк 0,08  2 =0,16 Ом

3. Результирующее сопротивление

Zрез=  Rк + (Хс+Хк) =  0,33 + (0,31+0,16) = 0,57 Ом

4. Ток установившегося короткого замыкания в т. К1 находим по формуле:

Iк1=Uном/ 3  Zрез = 10,5 / 1,73  0,57 = 10,64 А

5. Ударный ток короткого замыкания зависит от скорости затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания и может быть определён по формуле:

iу= 2  Ку  Iк1, где

Ку – ударный коэффициент зависящий от отношения Хр/Rр = 0,26 / 0,7= =0,4Ку = 1

Iк1- ток короткого замыкания, кА

Iу= 1.4  1  10.64 = 14.8 А

6. Мощность короткого замыкания в т. К1 определяем по формуле:

Sк1= 3  Iк1  Uном

Sк1= 1,73  10,64  10,5 = 193,2 мВА

II Расчёт в относительных единицах (т. К1)

Выбираем базисную мощность Sб = 630 кВА , и базисное напряжение

Uб = 10,5 Кв

А) Индуктивное сопротивление системы: Хбс= (Uном/Sоткл)  (Sб/Uб) где,

Uб=Uном поэтому Хбс= (Uном/Sоткл) = 630/350  1000= 0,0018

Б) Активное сопротивление кабельной линии:

Rкб= R(Sб / Uб  1000)

Rкб=0,7  (630/110,25  1000)=630/110250=0,004

Индуктивное сопротивление кабельной линии:

Хбк = Хк  (Sб/ Uб  1000)

Хбк = 0,16  (630/110,25  1000)= 0,00091

3. Результирующее сопротивление до т.К1

Z б рез=Rбк + (Хбс + Хбк) =  0,004 + (0,0018+ 0,00091)= 0,0048

4. Находим базисный ток.

Iб=Sб/ 3  Uб= 630/ 1,73  10,5 = 34,64 А

5. Установившийся ток короткого замыкания в т. К1 находим по формуле:

Iк1=Iб / Z б рез = 34,64 / 0,0048 = 7216,6 А  7,3 кА

6. Ударный ток определяется также в именных единицах :

iу= 2  1  Iк1(7,2)=10,18 кА

7. Мощность короткого замыкания определяется по формуле:

Sк1 = Sб/ Z б рез =630 / 0,0048  1000 = 131,25 мВА

III Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ (т. К2)

По расчётной схеме составим схему замещения до т. К2 (рис. 5) учитывая переходное сопротивление автомата , сопротивление катушек электромагнитных расцепителей. рис. 5

Определяем сопротивление короткозамкнутой цепи

приведя все сопротивления к ступени напряжения 0,4кВ

по формулам:

Х2=(Uном2 / Uном1)  Х1 ; R2= (Uном2 / Uном1) R1 ; где

Х2,R2- сопротивления приведённые к напряжению Uном2

Х1, К1- сопротивления определённые для напряжения Uном1

Сопротивление системы Хс2= (0,4/10,5 )  0,1 = 0,36 мОм

Сопротивление кабельной линии

Хк2= (0,16/110,25)  0,16 (Хк1)= 0,23 мОм

Rк2= (0,16/110,25)  0,33 (Rк1)= 0,47 мОм

Находим сопротивления силового трансформатора :

Rт=  Р к.з./ Sном ;

Rт = Rт  (Uном/ Sном) ; где

 Р к.. з. – потери короткого замыкания

 Р к.. з – 6,5(из таблицы стр.362)

Rт = 6.5/630 = 0,010

Rт = 0,010400/630 = 2,53мОм

Индуктивное сопротивление трансформатора

Хт =  (Uk%/100)- Rт Uном/Sном, где

Uk- напряжение короткого замыкания в %

Uk = 5,5(из таблицы стр.362)

Хт = (5,5%/100)- 0,010400/630 = 0,03мОм

6. Сопротивление автомата:

Ra = 0,12мОм

Хо = 0,094мОм

7. Сопротивление шин

Определяем номинальный ток на стороне 0,4 кВ тр-ра.

Iном = Sном/ (3Uном)

Iном = 630/(1,730,4) = 909,3А

По току выбираем шины.

Выбираем двух полосную шину с размером 60Х8 с

допустимым током 1025А

Ro = 0,077 мОм/м Хо = 0,163 мОм/м

При расстоянии между фазами 200мм, при длине ошиновке 5м находим сопротивление активное и индуктивное:

Rш = RoL = 0.077 5 = 0.385мОм

Хш = Хо L = 0,1635 = 0,185мОм

Находим результирующее сопротивление:

активное Rрез = Rk+Rт+Ra+Rш= 0,77+2,53+0,12+0,385 = 3,505мОм

Реактивное Х рез = Хс+ Хк+ Хт + Ха + Хш= 0,36+0,23+0,03+0,094+0,815=1,529 мОм

Полное Zрез =R рез+ Хрез= 3,505 + 1,529 = 3,8 мОм

Установившийся ток трёхфазного короткого замыкания в т. К2.

Iк2 = Uн/(3  Zрез) = 400/ (1,73  3,8) = 60,7 кА

8. Определяем ударный коэффициент из отношения :

Хрез / Rрез= 1,529 / 3,505 = 0,4

По рис. 6.2 Л(4) определяем Ку=1

9. Определяем ударный ток от системы:

iус= 2  Iк2  Ку = 2  60,9  1 = 85,8 кА

10. Мощность Кз

Sк2 = 3  U  Iк2 = 3  0,4  60,7 = 42 мВА.

9. Расчёт заземления.

При расчёте заземляющего устройства определяется тип заземлителя, их количество и место расположения, а так же сечение заземляющих проводников. Этот расчёт производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ

Грунт окружающий заземлитель не является однородным. Наличие в нём песка, строительного мусора и грунтовых вод оказывает большое влияние на сопротивление грунта . Поэтому ПУЭ рекомендует определять удельное сопротивление  грунта путём непосредственных изменений в том месте, где будут размещаться заземлители.

1. Рассчитываем ток однофазного замыкания на землю в сети 10 кВ

Iз = U (35  L) / 350, где

U- напряжение в сети, кВ

Lкаб- длина кабельной линии, Lкаб=10 км.

Iз = 10  (35  10) / 350 = 10 А

2. Определяем сопротивление заземляющего устройства для сети 10 кВ при общем заземлении.

Rз = Uз/ Iз, где

Uз - напряжение заземления, Uз = 125 В, т. к. заземляющее устройства одновременно используется и для установок до 1 кВ ,Iз – расчётный ток замыкания на землю ,А.

Rз = 125 / 110 = 12,5/ 10= 12,5 Ом

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухо-заземленной нейтралью должно быть не более 4 Ом . Принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении 4 Ом.

3. Расчётное удельное сопротивление грунта определяем по формуле:

 = щ  2 , где

щ - значение удельного сопротивления грунта, измерения произведённые в июне месяце, показали щ = 0,6 10 Ом/см = 60 Ом/м при средней влажности .

2- расчётный коэффициент из таблицы 7,3 Л(4), 2 = 1,5

 = 0,6  10  1,5 = 0,9 10 Ом/ см= 90 Ом/м

4. Выбираем число заземлителей. Выбираем в качестве заземлителей групповые электроды длиной L= 5 м. Сопротивление одиночного пруткового электрода

Rо.пр= 0,00227   = 0,00227  0,9  10 = 20,4 Ом .принимаем размещение заземлителей в ряд с расстоянием между ними А=6м

Число заземлителей вычисляется по формуле:

N=Rо.пр./ (nэ Rз ) , где

N= Rо.пр.- сопротивление одиночного пруткового заземлителя .

nэ – коэффициент экранирования трубчатых заземлителей , выбирается из табл. 7,1 Л(4) по отношению а / L, при а / L >1 ; n = 0,8

Rз - сопротивление заземляющего устройства, Ом Rз= 4 Ом

N = 20,4 / (0,8  4) = 6 шт.

10. Заключение.

В данном курсовом проекте рассмотрена схема электроснабжения ДКиТ АО «АвтоВАЗ» (зоны «Б»), рассказано об электроэнергетике России (стр.4) , плане ГОЭЛРО и развитии электроэнергетики в целом. Описана характеристика дворца культуры и техники АО «АвтоВАЗ» (стр. 10), указан адрес ,размеры помещения и деятельность дворца. Сделан выбор тока и напряжения используемого в ДКиТ, указано питание подстанции и основной род тока. Проведён расчёт электрических нагрузок (стр.12) (рассчитаны мощности электрических нагрузок, указан расчётный ток каждого электроприёмника и т.д.) данные занесены в таблицу 1. Произведён расчёт освещения используемого в «дворце», нарисован план расположения светильников, итоги расчёта освещения занесены в светотехническую ведомость (стр. 18). Рассчитано компенсирующее устройство, определён трансформатор стандартной мощности (стр. 19). Выполнен расчёт силовых сетей, выбрана защитная аппаратура- автоматические выключатели, для каждого электроприёмника определён тип автомата, пусковой ток и т.д.. Данные занесены в таблицу 2.(стр.22,23). Произведён расчёт токов короткого замыкания и расчёт заземления (стр.29). Сделано заключение по работе.

Литература.

Грудинский П.Г. «Электротехнический справочник»,

М, Энергия, 488 стр.

Дьяков А.В. «Расчёт электрооборудования промышленных установок»,

М, Энергия, 155 стр.

3. Кнорринг Г.М. «Справочник для проектирования электрического освещения» , М, Энергия, 305 стр.

4. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» , М, Высшая школа, 366 стр.

5. Правила устройства электроустановок, М, Энергия, 413 стр.

6. Фёдоров А.А. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий» ,Книга 1 и 2 , М, Энергия, 19