Расчет токов короткого замыкания

Определение токов короткого замыкания необходимо для проверки электрических аппаратов и проводников по условиям КЗ.

6.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Для проверки кабельных линий и электрических аппаратов ТП необходим ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ подстанции Шершнёвская. Воспользуемся реальными данными: I_кз1 = 12,86 кА.

В электроустановках до 1 кВ проверяются только распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы, в соответствии с 1.4.2 ПУЭ /3/.

При расчетах токов К.З. в сетях напряжением ниже 1 кВ необходимо учитывать индуктивные и активные сопротивления короткозамкнутой цепи.

При расчетах токов К.З. можно считать, что данная электроустановка питается от системы неограниченной мощности — сопротивление системы до вводов трансформатора можно не учитывать.

При равенстве сопротивлений во всех трех фазах значение периодической составляющей тока трехфазного К.З. в трехпроводной или четырехпроводной сети определяется по формуле (31):

где r, x — суммарное активное и индуктивное сопротивление цепи К.З., мОм.

Схема сети для расчетов токов К.З. на 0,4 кВ приведена на рисунке 3.

По /7, таблица 3.41/ активное и индуктивное сопротивление трансформатора: r_Т=3,0 мОм; x_Т = 7,5 мОм.

Сопротивление шин от трансформатора до РУ:

r_Ш = r₀Чl = 0,142Ч15 = 2,1 мОм;

x_Ш = x₀Чl = 0,2Ч15 = 3,0 мОм, где r₀, x₀ — активное и индуктивное сопротивление 1 м шин.

Сопротивление контактов автомата ВА53−39, при I_НОМ=400А /4, табл.2.54/:

r_а = 0,65 мОм, x_а = 0,17 мОм.

Сопротивление кабеля ААШв 4×240 /8, табл.5.3/:

r₀₁ = 0,129 мОм/м, x₀₁ = 0,071 мОм/м.

r_К = r₀₁Чl_К = 0,129Ч100 = 12,9 мОм;

x_К = x₀₁Чl_К = 0,071Ч100 = 7,1 мОм.

Сопротивление линии, выполненной проводом марки АПВ 4×70 /7, таблица 5.3/: r₀₂ = 0,447 мОм/м, x₀₂ = 0,061 мОм/м.

r_Л1 = r₀₂Чl_Л1 = 0,447Ч2 = 0,894 мОм;

x_Л1 = x₀₂Чl_Л1 = 0,061Ч2 = 0,122 мОм.

Сопротивление линии, выполненной проводом марки АПВ 4×50 /8, таблица 5.3/: r₀₃ = 0,625 мОм/м, x₀₃ = 0,063 мОм/м.

r_Л2 = r₀₃Чl_Л2 = 0,625Ч10 = 6,25 мОм;

x_Л2 = x₀₃Чl_Л2 = 0,063Ч10 = 0,63 мОм.

Сопротивление контактов рубильника на 250А /4,табл.2.55/: r_Р=0,4 мОм.

Сопротивление трансформатора тока r_ТТ = 0,4 мОм; x_ТТ = 0,7 мОм.

Переходное сопротивление контактных соединений: для распределительных щитов на подстанции r_ПРУ — 5 мОм; на шинах ВРУ здания r_ПВРУ — 10 мОм; на последних РЩ r_ПРЩ — 15 мОм.

Определим суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи для точек 1,2,3,4:

Для точки К-1:

r₁ = r_а r_Т + r_Ш + r_ТТ + r_ПРУ;

x₁ = x_Т+ x_а + x_Ш + x_ТТ.

Для точки К-2:

r₂ = r₁ + r_Р + r_К + r_ПВРУ;

x₂ = x₁ + x_К.

Для точки К-3:

r₃ = r₂ + r_Л1 + r_ТТ + r_ПРЩ;

x₃ = x₂ + x_Л1 + x_ТТ.

Для точки К-4:

r4 = r3 + rЛ2 ;

x₄ = x₃ + x_Л2.

Ударный ток короткого замыкания (32):

где К _у =1,3 — ударный коэффициент.

Далее определяем ток трехфазного К.З. для всех точек по выражению (31) и ток ударного К. З. Результат расчетов сведен в табл.10.

Таблица 10 — Расчёт трёхфазных токов к.з.

6.2 Расчет токов однофазного короткого замыкания

Для проверки срабатывания защитного аппарата при замыкании между фазным и нулевым проводами необходимо определение расчетный ток однофазного К.З.

Ток однофазного короткого замыкания можно определить по приближенной формуле (33):

где U_Ф — номинальное фазное напряжение сети;

z_П — полное сопротивление петли, созданной фазным и нулевым проводами;

z_Т — полное сопротивление трансформатора току К.З. на корпус.

Для проводов и жил кабеля (34):

где r_П — суммарное активное сопротивление фазного r_Ф и нулевого r_N проводов;

x_П — индуктивное сопротивление проводов и жил кабеля.

Схема сети для расчетов токов однофазного короткого замыкания приведена на рисунке 3.

Параметры схемы замещения нулевой последовательности. Для этого найдем сопротивления в короткозамкнутой петле линии фаза-нуль.

Сопротивления /8, таблица 6.2/:

Шины.

r_Ш = r₀Чl = 0,142Ч15 = 2,13 мОм,.

xШ = x0Чl = 0,2Ч15 = 3,00 мОм;

одной жилы кабеля q = 70 мм2

rФ.К. = r01ЧlК = 0,447Ч100 = 44,7 мОм;

нулевой жилы кабеля q = 35 мм2

r_N.К = r_0.N1Чl_К = 0,894Ч100 = 89,4 мОм;

индуктивное сопротивление петли кабеля [5, табл. 8.19].

x_П.К. = x_0.ПЧl_К = 0,15Ч100 = 15 мОм.

Сопротивления /8, таблица 6.2/:

одного провода q = 70 мм²

rФ.П.1 = r02ЧlП2 = 0,447Ч2 = 0,894 мОм;

нулевой жилы провода q = 35 мм2

r_N.П1 = r_0.NЧl_П2 = 0,894Ч2 = 1,79 мОм;

индуктивное сопротивление петли провода [5, табл. 8.19].

x_П.П1. = x_0.П.Чl_П2 = 0,15Ч2 = 0,3 мОм.

Сопротивления /8, таблица 6.2/:

одного провода q = 50 мм²

rФ. П2 = r03ЧlП3 = 0,625Ч10 = 6,25 мОм;

нулевой жилы провода q = 25 мм2

r_N.П2 = r_0.NЧl_П3 = 1,25Ч10 = 12,5 мОм;

индуктивное сопротивление петли провода /8, таблица 7.5/.

x_п.п2 = x_0.п.Чl_п2 = 0,15Ч10 = 1,5 мОм.

Определим суммарные активные и индуктивные сопротивления петли фаза-нуль для точек 2,3,4:

Для точки К-2:

r₂ = r_Ш + r_Ф.К + r_N.К;

x₂ = x_Ш + x_П.К.

Для точки К-3:

r₃ = r₂ + r_Ф.П1 + r_N.П1;

x₃ = x₂ + x_П.П1.

Для точки К-4:

r4 = r3 + rФ.П2 + rN.П2 ;

x₄ = x₃ + x_П.П2.

Полное сопротивление трансформатора току К.З. на корпус /7, таблица 2.50/: z_Т¹=40,5 мОм.

Результаты расчетов сведены в таблицу 11.

Расчет токов однофазных К.З.

Таблица 11 — Расчёт однофазных токов к.з.

6.3 Расчет токов трехфазного короткого замыкания на участке от ГПП до ТП 10кВ

На шинах Шершнёвской подстанции периодическая составляющая трехфазного тока КЗ равна 12,86 кА.

Схема сети для расчетов токов К.З. на 10 кВ приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема сети для расчетов токов К.З. на 10 кВ Рассчитаем полное сопротивление энергосистемы:

Определим сопротивление линии от Шершнёвской подстанции до РП1.

Сопротивление кабеля ААШв 3×240:

r₀₁ = 0,13 Ом/км, x₀₁ = 0,08 Ом/км;

r_К1 = r₀Чl_К = 0,13Ч5 = 0,65 Ом;

x_К1 = x₀Чl_К = 0,08Ч5 = 0,4 Ом.

Определим сопротивление линии РП1 до ТП3.

Сопротивление кабеля ААШв 3×95:

r₀₁ = 0,33 Ом/км, x₀₁ = 0,08 Ом/км;

r_К2 = r₀Чl_К = 0,33Ч0,09 = 0,03 Ом;

x_К2 = x₀Чl_К = 0,08Ч0,09 = 0,007 Ом.

Определим полные сопротивления в короткозамкнутой цепи для точек 1,2.

Для точки К-1:

z₁ = z_с+z_к1;

Для точки К-2:

z₂ = z_с+z_к1+z_к2;

Ударный ток короткого замыкания:

где К _у =1,9 — ударный коэффициент.

Далее определяем ток трехфазного К.З. для всех точек и ток ударного К. З. Результат расчетов сведен в табл.12.

Таблица 12 — Расчёт трёхфазных токов к.з.