Расчет токов короткого замыкания и проверка элементов сети

В электроустановках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резкими бросками тока. Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно выбираться с учетом этих токов.

Выбор точек и расчет токов КЗ

Определяем сопротивление системы электро снабжения.

(40).

Определяем сопротивление системы электро снабжения по формуле 40.

Определяем активное сопротивление кабеля на высокой стороне, r₀=0,64 Ом/км ([4], с.511).

(41).

Определяем активное сопротивление кабеля на высокой стороне по формуле 41.

Определяем индуктивное сопротивление кабеля на высокой стороне, x₀ =0,08 Ом/км ([4], с.513).

. (42).

Определяем индуктивное сопротивление кабеля на высокой стороне по формуле 42.

.

Определяем результирующее сопротивление линии в точке К1, Ом.

. (43).

Определяем результирующее сопротивление линии в точке К1 по формуле 43.

.

Определяем трёхфазный ток короткого замыкания в точке К1, кА.

(44).

где Uср.ном — номинальное напряжение линии + 5%, кВ.

Определяем мгновенное значение ударного тока короткого замыкания с учётом ударного коэффициента Ку по формуле, кА.

iу к1= Ку 2 I(3)к1. (45).

Находим ударный коэффициент по кривым Ку=1,01.

iу к1= 1,01 2 0,47=0,67.

Активное сопротивление трансформатора определяем по формуле, мОм.

(46).

где Р_к — потери трансформатора в меди, кВт;

U_ср.ном — среднее номинальное напряжение на низкой стороне, В;

S_ном — номинальная мощность трансформатора, кВА.

Индуктивное сопротивление трансформатора определяем по формуле, мОм.

(47).

где U_к — потери напряжения в трансформаторе, %.

Сопротивления трансформатора тока и аппаратуры защиты выбираем по (3, таб.2.54) с учётом номинального тока силового трансформатора на низкой стороне.

Определяем активное сопротивление трансформатора по формуле 46, мОм.

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора по формуле 47, мОм.

^· · = 27,52.

Номинальный ток силового трансформатора на низкой стороне определяем по формуле, А.

(48).

Номинальный ток силового трансформатора на низкой стороне определяем по формуле 48.

По определяем.

R_а=0,42 мОм; X_а=0,67 мОм; R_тт=0,74 мОм; X_тт=0,55 мОм Рассчитываем активное и индуктивное сопротивления трансформатора по формулам 49 и 50.

R_к = 20 мОм — по условию.

Определяем активное результирующее сопротивление от точки К1 до точки К2, мОм.

Определяем индуктивное результирующее сопротивление от точки К1 до точки К2, мОм.

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К2 по формуле, мОм.

(51).

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К2 по формуле 51.

Определяем трёхфазный ток короткого замыкания в точке К2 по формуле 52.

Определяем значение ударного тока по формуле 45, кА, учитывая ударный коэффициент К_у=1,01.

i_у к2 = 1,08 2 4,34=6,63.

Выбираем по кабель на низкой стороне для ЩР-3 с учётом номинального тока расцепителя автоматического выключателя на вводе в шкаф (l_к.н.= 0,5 км) Определяем активное и индуктивное сопротивление кабеля на низкой стороне по формуле 53 и 54.

r_к.н.= 12*0,21= 2,52;

х_к.н.= 12*0,06=0,72.

Определяем результирующие значения сопротивлений в точке К3, Ом.

R_{рез к3} = 2,52+37,72=40,24.

х_{рез к3}= 37,6+0,72=38,32.

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К3 по формуле 50.

Z_{рез к3}= 40,24+ 38,32 = 55,57.

Определяем ток короткого трехфазного замыкания в точке К3 по формуле 52.

Определяем значение ударного тока по формуле 45, учитывая ударный коэффициент К_у=1,04.

i_ук3 = 1,04 2 4,16= 6,12.

Определяем значение однофазного тока короткого замыкания по формуле, кА.

(55).

где U_ф — фазное напряжение сети, В;

Z_тр — полное сопротивление трансформатора току однофазного короткого замыкания на корпус с учётом сопротивлений прямой и нулевой последовательности, мОм;

Z_петли — полное сопротивление петли фаза-нуль кабеля, определяем по.

Z_тр= 162 мОм.

Определяем по.

Z_о= 0,99 мОм/м;

Z_петли= 12*0,82 = 9,84.

Определяем значение однофазного тока короткого замыкания по формуле 55.

Результаты расчета токов короткого замыкания заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Согласно ([8], п. 1.3.25−1.3.28), нужно выбрать сечение по экономической плотности тока. Машиностроительное предприятие по i_эк=1,5.

Определяем номинальный ток трансформатора на высоком напряжении, А.

. (56).

Определяем номинальный ток трансформатора на высоком напряжении по формуле 56.

.

Сечение кабеля с алюминиевыми жилами по экономической плотности тока, мм²

. (57).

Сечение кабеля с алюминиевыми жилами по экономической плотности тока определяем по формуле 57.

.

Принимаем кабель ААШВ. Выбор и проверка высоковольтного оборудования на токи короткого замыкания. Данные плавкого предохранителя ПКТ-102У3 и заносим в таблицу 3.

Таблица 3.

Находим тепловой импульс для разъединителя по формуле, кА²с.

(58).

где t_защ.— время срабатывания защиты от короткого замыкания, с;

T_a — постоянная времени апериодической составляющей тока короткого замыкания. Находим тепловой импульс для разъединителя по формуле 58.

.

Выбираем и проверяем автоматический выключатель на высокой стороне ВМПЭ-10−1000−31,5У3. Данные высоковольтного предохранителя сводим в таблицу 4.

Таблица 4.

Выбираем и проверяем выключатель нагрузки на высокой стороне. Данные высоковольтного предохранителя сводим в таблицу 5.

Таблица 5.

Проверяем кабель ААШВ по тепловому импульсу, мм²

. (59).

Проверяем кабель ААШВ по тепловому импульсу по формуле 59.

.

Кабель проходит.