Расчет токов короткого замыкания

Расчёт токов К.З. как во время проектирования систем и элементов электроснабжения, так и при анализе существующих систем преследует две цели:

• — определение максимально возможных токов К.З. для проверки проводников и аппаратов на термическую и динамическую стойкость во время К.З., а также для выбора мер по ограничению токов К.З. или времени их действия;
• — определение минимально возможных токов К.З. для проверки чувствительности защиты и определение максимально возможного времени срабатывания защиты.

Процессы, происходящие, при К.З. являются аварийными, т.к. величина тока при этом достигает значений, опасных для электросети и электроустановок, и может вызвать пожар.

Электродинамическое действие тока К.З. оценивают по величине ударного тока iу, т.к. этот ток является самым большим в режиме К.З. и вызывает самые большие электродинамические усилия и опасные механические напряжения.

Для расчёта токов К.З. составляем расчётную схему системы электроснабжения и на её основе схему замещения. Расчётная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указываем все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на ток К. З. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчётной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Короткое замыкание — это всякое непреднамеренное замыкание фаз на землю или между собой.

При коротком замыкании возникают токи, достигающие очень больших значений и оказывающие разрушающее термическое, динамическое воздействия на электрическое оборудование и электрические сети.

Для расчёта токов короткого замыкания заменим схему электроснабжения эквивалентной схемой замещения, на которой расставим точки короткого замыкания.

Рассчитаем токи короткого замыкания в тех точках сети, где аппаратура и токоведущие части будут находится в наиболее тяжелых условиях. Для вычисления силы токов короткого замыкания составляем расчетную схему, на которую наносим все данные, необходимые для расчета, и точки, где следует определить токи короткого замыкания. По расчетной схеме составляем схему замещения, в которой все элементы выражены в виде активных и индуктивных сопротивлений.

Sт. ном =1000 кВА.

Uн.пер.=10 кВ.

Uн.вт.=0,4 кВ.

Uкз=5,5%.

ДРк=12,2 кВт.

xтр.б =- реактивное базисное сопротивление трансформатора.

xтр.б = =0,05 Ом (15).

Выбор шинопровода:

Марка шины: ШРА-73; общая шина — ШМА-73.

Таблица 6. Технические данные шинопроводов.

Xшб=Xош*Lш (16).

Xшб=0,1*0,001=0,0001 Ом.

Xшб общ=0,017*0,001= 0,17 Ом.

rшб=rош*Lш (17).

rшб=0,2*0,001=0,0002 Ом.

rшб общ=0,031*0,001=0,31 Ом.

Zшб = (18).

Zшб = =0,22 Ом.

Zшб общ = =0,35 Ом.

1. Xклб1=Xо*L=0,08*0,043=0,0034 Ом.

rклб1=rо1*L=11,95*0,043=0,514 Ом.

Zклб1 = ==0,514 Ом.

2. Xклб2=0,08*0,045=0,0036 Ом.

rклб2=11,95*0,045=0,538 Ом.

Zклб2 = =0,538 Ом.

3. Xклб3=0,08*0,047=0,0038 Ом.

rклб3=11,95*0,047=0,562 Ом.

Zклб3 = =0,562 Ом.

4. Xклб4=0,08*0,051=0,0041 Ом.

rклб4=11,95*0,051=0,609 Ом.

Zклб4 = =0,609 Ом.

5. Xклб5=0,08*0,053=0,0042 Ом.

rклб5=11,95*0,053=0,633 Ом.

Zклб5 = =0,633 Ом.

6. Xклб6=0,08*0,045=0,0036 Ом.

rклб6=11,95*0,045=0,538 Ом.

Zклб6 = =0,538 Ом.

7. Xклб7=0,08*0,05=0,004 Ом.

rклб7=11,95*0,05=0,598 Ом.

Zклб7 = =0,598 Ом.

8. Xклб8=0,08*0,054=0,0043 Ом.

rклб8=11,95*0,054=0,645 Ом.

Zклб8 = =0,645 Ом.

9. Xклб9=0,08*0,042=0,0034 Ом.

rклб9=11,95*0,042=0,502 Ом.

Zклб9 = =0,502 Ом.

10. Xклб10=0,08*0,041=0,0033 Ом.

rклб10=11,95*0,041=0,49 Ом.

Zклб10 = =0,49 Ом Ввод Xклб =0,08*0,08=0,0064 Ом.

rклб =3*0,08=0,24 Ом.

Zклб = =0,24 Ом.

Рисунок 1. Расчётная схема замещения электрооборудования Рассчитаем точки короткого замыкания и результаты занесём в таблицу 7.

Xтр=0,05 Ом.

XАВ=0,006 Ом.

rтр=0.

rав=0,0055 Ом.

rруб=0,005 Ом.

rмп=0,0055 Ом.

Uб=0,4 В.

XРЕЗ.К1 = XТР+XШ=0,05+0,17=0,05 Ом.

rРЕЗ.К1= rруб+rШ =0,0055+0,31=0,0055 Ом.

ZРЕЗ К1 ===0,05 Ом.

I (3)K1 = Uб/3*ZРЕЗ.К1 = 0,4/3*0,05 = 4,6 кА.

XРЕЗ.К2 = Xав1 =0,006=0,006 Ом.

rРЕЗ.К2= rав1 =0,0055=0,0055 Ом.

ZРЕЗ К2 =+ZРЕЗ К1=+0,05=0,058 Ом.

I (3)K2 = Uб/3*ZРЕЗ.К2 = 0,4/3*0,058 = 3,98 кА.

XРЕЗ.К3 = Xав3+Xл+ XШ=0,006+0,0064+0,0001=0,013Ом.

rРЕЗ.К3= rав3.+rл+rш =0,0055+0,24+0,0002=0,246 Ом.

ZРЕЗ К3 =+ ZРЕЗ К2 =+0,058=0,304 Ом.

I (3)K3 = Uб/3*ZРЕЗ.К3 = 0,4/3*0,304 = 0,76 кА.

XРЕЗ.К4 = Xав4+Xл1=0,006+0,0034=0,009 Ом.

rРЕЗ.К4= rав4.+rл1+rмп1 =0,0055+0,514 +0,0055=0,525 Ом.

ZРЕЗ К4 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,829 Ом.

I (3)K4 = Uб/3*ZРЕЗ.К4 = 0,4/3*0,829 = 0,28 кА.

XРЕЗ.К5 = Xав5+Xл2=0,006+0,0036=0,0096 Ом.

rРЕЗ.К5= rав5+rл2+rмп2 =0,0055+0,538+0,0055=0,549 Ом.

ZРЕЗ К5= +ZРЕЗ К3 =+0,304=0,85 Ом.

I (3)K5 = Uб/3*ZРЕЗ.К5 = 0,4/3*0,85 = 0,27 кА.

XРЕЗ.К6 = Xав6+Xл3=0,006+0,0038=0,0098 Ом.

rРЕЗ.К6= rав6.+rл3+rмп3 =0,0055+0,562+0,0055=0,573 Ом.

ZРЕЗ К6 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,88 Ом.

I (3)K6 = Uб/3*ZРЕЗ.К6 = 0,4/3*0,88 = 0,26 кА.

XРЕЗ.К7 = Xав7+Xл4=0,006+0,0041=0,01 Ом.

rРЕЗ.К7= rав7+rл4+rмп4 =0,0055+0,609+0,0055=0,62 Ом.

ZРЕЗ К7 = +ZРЕЗ К3 =+0,304=0,92 Ом.

I (3)K7 = Uб/3*ZРЕЗ.К7 = 0,4/3*0,92 = 0,25 кА.

XРЕЗ.К8 = Xав8+Xл5=0,006+0,0042=0,01 Ом.

rРЕЗ.К8= rав8+rл5+rмп5 =0,0055+0,633+0,0055=0,644 Ом.

ZРЕЗ К8 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,95 Ом.

I (3)K8 = Uб/3*ZРЕЗ.К8 = 0,4/3*0,95 = 0,24 кА.

XРЕЗ.К9 = Xав9+Xл6=0,006+0,0036=0,0096 Ом.

rРЕЗ.К9= rав9.+rл6+rмп6 =0,0055+0,538+0,0055=0,549 Ом.

ZРЕЗ К9 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,85 Ом.

I (3)K9 = Uб/3*ZРЕЗ.К9 = 0,4/3*0,85 = 0,27 кА.

XРЕЗ.К10 = Xав10+Xл7=0,006+0,004=0,01 Ом.

rРЕЗ.К10= rав10+rл7+rмп7 =0,0055+0,598+0,0055=0,609 Ом.

ZРЕЗ К10 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,91 Ом.

I (3)K10 = Uб/3*ZРЕЗ.К10 = 0,4/3*0,91 = 0,25 кА.

XРЕЗ.К11 = Xав11+Xл8=0,006+0,0043=0,01 Ом.

rРЕЗ.К11= rав11+rл8+rмп8 =0,0055+0,645+0,0055=0,656 Ом.

ZРЕЗ К11 = + ZРЕЗ К3 =+0,304=0,96 Ом.

I (3)K11 = Uб/3*ZРЕЗ.К11 = 0,4/3*0,96 = 0,24 кА.

XРЕЗ.К12 = Xав12+Xл9=0,006+0,0034=0,009 Ом.

rРЕЗ.К12= rав12.+rл9+rмп9 =0,0055+0,502+0,0055=0,513 Ом.

ZРЕЗК12= +ZРЕЗ К3 =+0,304=0,82 Ом.

I (3)K12 = Uб/3*ZРЕЗ.К12 = 0,4/3*0,82 = 0,28 кА.

XРЕЗ.К13 = Xав13+Xл10=0,006+0,0033=0,009 Ом.

rРЕЗ.К13= rав13.+rл10+rмп10 =0,0055+0,49+0,0055=0,501 Ом.

ZРЕЗК13= +ZРЕЗ К3 =+0,304=0,81 Ом.

I (3)K13 = Uб/3*ZРЕЗ.К13 = 0,4/3*0,81 = 0,29 кА Таблица 7. Расчётные данные точек короткого замыкания.