Пример приближенного расчета токов короткого замыкания в сети 0,4 кв
Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели, предохранители и т.д.), нужно знать значения токов короткого замыкания (ТКЗ). Но на практике не всегда есть возможность быстро выполнить расчет ТКЗ по ГОСТ 28249-93, из-за отсутствия данных по различным сопротивлениям, особенно это актуально при расчете однофазного тока короткого замыкания на землю.
Для решения этой задачи, можно использовать приближенный метод расчета токов короткого замыкания на напряжение до 1000 В, представленный в книге: «Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г.».
Рассмотрим на примере расчет ТКЗ в сети 0,4 кВ для небольшого распределительного пункта, чтобы проверить отключающую способность предохранителей, используя приближенный метод расчета ТКЗ представленный в книге Е.Н. Зимина.
Обращаю Ваше внимание, что в данном примере будет рассматриваться, только расчет ТКЗ для предохранителей FU1-FU6 из условия обеспечения необходимой
Расчет
Известно, что двигатели получают питание от трансформатора мощность 320 кВА. Кабель от трансформатора до РЩ1 проложен в земле, марки АСБГ 3х120+1х70, длина линии составляет 250 м. На участке от распределительного щита ЩР1 до распределительного пункта РП, проложен кабель марки АВВГ 3х25+1х16, длина линии составляет 50 м. Однолинейная электрическая схема представлена на рис.1.
Рис.1 – Однолинейная электрическая схема 380 В
Расчет токов к.з. для точки К1
Для проверки на отключающую способность предохранителя FU1, нужно определить в месте его установки ток трехфазного короткого замыкания.
1. Определяем активное и индуктивное сопротивление фазы трансформатора:
где:
- Sт – мощность трансформатора, кВА;
- с – коэффициент, равный: 4 – для трансформаторов до 60 кВА; 3,5 – до 180 кВА; 2,5 – до 1000 кВА; 2,2 – до 1800 кВА;
- d – коэффициент, равный: 2 – для трансформаторов до 180 кВА; 3 – до 1000 кВА; 4 – до 1800 кВА;
- k = Uн/380, Uн — номинальное напряжение на шинах распределительного пункта.
2. Определяем активное и индуктивное сопротивление кабеля марки АСБГ 3х120+1х70:
где:
- L – длина участка, км;
- Sф и S0 – сечение проводника фазы и соответственно нулевого провода, мм2;
- а – коэффициент, равный: 0,07 – для кабелей; 0,09 – для проводов, проложенных в трубе; 0,25 – для изолированных проводов, проложенных открыто;
- b – коэффициент, равный: 19 – для медных проводов и кабелей; 32 – для алюминиевых проводов и кабелей;
3. Определяем полное сопротивление фазы:
4. Определяем ток трехфазного короткого замыкания:
Для проверки на отключающую способность предохранителей FU2 – FU6, нужно определить однофазный ток короткого замыкания на землю в конце защищаемой линии.
Расчет токов к.з. для точки К2
5. Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания:
6. Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль:
где:
Zт(1) = 22/Sт*k2 – расчетное полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания на землю, k=Uн/380.
7. Определяем ток однофазного короткого замыкания на землю:
Аналогично выполняем расчет ТКЗ для точек К3-К6, результаты расчетов заносим в таблицу 1. Зная токи к.з., можно теперь выбрать плавкие вставки для предохранителей FU1 – FU6, исходя из условия обеспечения необходимой кратности тока короткого замыкания.
Таблица 1 – Расчет токов к.з.
| Точка КЗ | Rф, Ом | R0, Ом | Хф, Ом | Х0, Ом | Rт, Ом | Хт, Ом | Zф-0, Ом | Zт, Ом | Iк.з.(3), А | Iк.з.(1), А |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| К1 | 0,07 | 0,02 | — | — | 0,0078 | 0,023 | — | 0,089 | 2468 | — |
| К2 | 0,241 | 0,374 | 0,022 | 0,022 | — | — | 0,674 | — | — | 326 |
| К3 | 0,374 | 0,598 | 0,0231 | 0,0231 | — | — | 0,99 | — | — | 222 |
| К4 | 0,174 | 0,278 | 0,022 | 0,022 | — | — | 0,512 | — | — | 429 |
| К5 | 0,694 | 1,11 | 0,0259 | 0,0259 | — | — | 1,8 | — | — | 122 |
| К6 | 0,174 | 0,278 | 0,022 | 0,022 | — | — | 0,512 | — | — | 429 |
Поделиться в социальных сетях
10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ
10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ
- Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»
Расчет токов КЗ – трехфазных, двухфазных, однофазных в сети 0,4 кВ схемы, приведенной на рис. 7
Рис.8 Расчетная схема к примеру
Необходимо рассчитать токи КЗ в сети 0,4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для проверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора уставок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности.
С этой целью выполняются расчеты металлических и дуговых КЗ трехфазных, двухфазных и однофазных.
Расчетная схема представлена на рис.7
Расчет выполняется в именованных единицах, сопротивления расчетной схемы приводятся к напряжению 0,4 кВ и выражаются в миллиомах. Параметры элементов расчетной схемы приводятся в таблицах Приложения 1
Расчеты выполняются в соответствии с методикой рекомендованной ГОСТ 28249-93 на расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ.
Короткие замыкания рассчитываются на шинах 0,4 кВ РУ (точка К1) и на вторичной силовой сборке за кабелем КЛ1 (точка К2).
В данном примере расчеты дуговых КЗ выполняются с использованием снижающего коэффициента КС , поэтому переходные сопротивления контактов, контактных соединений кабелей и шинопроводов в расчетных выражениях для определения суммарного активного сопротивления R∑ не учитываются, эти сопротивления учтены при построении характеристик зависимости коэффициента Кс от полного суммарного сопротивления до места К3, К
Система
Мощность короткого замыкания
Sк=100мВ•А, UН ВН=6,3 кВ.
ТС3-1000/6,0, схема соединения обмоток ∆/Y0
Sк=1000 кВ•А, UН ВН=0,4 кВ,
Uк=8%.
Сопротивления трансформатора, приведены к UН ВН=0,4 кВ, определяются по таблице 1 Приложения 1:
R1=R2=R0=1.9 мОм,
X1=X2=X0=12.65 мОм.
Шинопровод III 1
IIIМА-4-1600, длина 15м.
Удельное параметры шинопровода по данным таблицы II Приложения1
R1 уд=0,03 мОм/м
прямая последовательность
X1 уд =0,014мОм/м
R0 уд=0,037 мОм/м
нулевая последовательность
X0 уд =0,042мОм/м
Трансформаторы тока ТТ1
Удельные параметры трансформатора тока по данным таблицы 14 Приложения1:
Ктт=150/5,
R1=R0=0,33 мОм,
X1=X0=0.3 мОм.
Кабельная линия КЛ1
АВВГ- (3*185+1*70),
=100м.
Удельные параметры кабеля по данным таблицы 7 Приложения 1:
R1 уд=0,208 мОм/м
прямая последовательность
X1 уд =0,063мОм/м
R0 уд=0,989 мОм/м
нулевая последовательность
X0 уд =0,244мОм/м
Автоматический выключатель АВ1
Тип “Электрон” , IН =1000А.
Из таблицы 13 Приложения 1 определяем сопротивления катушек АВ1:
Rкв= 0,25 мОм,
Хкв= 0,1 мОм.
Автоматический выключатель АВ2
Тип А3794С, I
Из таблицы 13 Приложения 1 определяем сопротивления катушек АВ2:
Rкв= 0,65 мОм,
Хкв= 0,17 мОм.
Расчет параметров схемы замещения
Все сопротивления расчетной схемы приводятся к Uбаз= 0,4 кВ.
Система
Сопротивление системы учитывается индуктивным сопротивлением в схеме замещения прямой последовательности. По формуле (3)
Трансформатор
Для трансформатора со схемой соединения обмоток ∆/Y0 активные и индуктивные сопротивления обмоток одинаковы для всех трех последовательностей.
R1Т= R2Т= R0Т=1,9 мОм,
X1Т= X2Т= X0Т=12,65 мОм.
Шинопровод III 1
Сопротивление шинопровода III 1 определяем по известным удельным сопротивлениям шинопровода и его длине:
R1Ш= R2Ш= 0,03•15=0,45 мОм;
X1Ш= X2Ш= 0,014•15=0,21 мОм;
R0Ш
= 0,037•15=0,555 мОм;X0Ш= 0,042•15=0,63 мОм.
Кабельная линия КЛ1
Сопротивление кабельной линии КЛ1 определяется по известным удельным сопротивлениям кабеля и его длине:
R1кл= R2кл= 0,208•100=20,8 мОм;
X1кл= X2кл= 0,063•100=6,3 мОм;
R0кл= 0,989•100=98,9 мОм;
X0кл= 0,244•100=24,4 мОм.
Схема замещения прямой ( обратной ) последовательности представлена на рис. 9, схема замещения нулевой последовательности – на рис. 10.
Рис. 9 Схема замещения прямой ( обратной ) последовательности к примеру
Рис. 10 Схема замещения нулевой последовательности к примеру
Расчет токов короткого замыкания для точки К
Трехфазное КЗ.
Ток металлического трехфазного КЗ определяется по формуле:
По схеме замещения прямой последовательности суммарные сопротивления R1S и X1S определяем арифметическим суммированием сопротивлений до точки КЗ.
R1S = 0,33 + 1,9 + 0,45 + 0,25 = 2,93 мОм
X1S = 1,6 + 0,3 + 12,65 + 0,21 + 0,1 = 14,86 мОм
Полное суммарное сопротивление до точки К1 :
мОм
Ток трехфазного металлического КЗ :
кА
Ток трехфазного дугового КЗ определяется с использованием снижающего коэффициента КС . Кривые зависимости коэффициента КС от суммарного сопротивления до места КЗ, приведены на рисунке 6, построены для начального момента КЗ (кривая 1) и установившегося КЗ (кривая 2).
Расчеты показывают, что разница токов дуговых КЗ для разных моментов времени незначительна, примерно составляет 10%. Поэтому можно рекомендовать для практических расчетов дуговых КЗ определять ток по минимальному снижающему коэффициенту КС2 (кривая 2), полагая, что ток в процессе дугового КЗ практически не изменяется. В данном примере расчет дуговых КЗ производится с использованием обеих характеристик, т.е. определяются и КС1 и КС2
Расчет дугового трехфазного КЗ выполняется в следующем порядке :
1. Определяются значения снижающего коэффициента для начального момента КЗ (КС2) по кривым 1 и 2 рис.6.
При мОм КС1 = 0,67 КС2 = 0,58
2. Ток трехфазного дугового КЗ определяется по формуле :
= 15,27 × 0,67 = 10,23 кА tКЗ » 0
= 15,27 × 0,58 = 8,86 кА tКЗ > 0,05 с.
Ударный ток КЗ определяется по формуле :
Ударный коэффициент КУ определяется по характеристике, приведенной на рисунке 5.
Находим отношение
Этому отношению соответствует КУ = 1,6
Определяем кА
Ток металлического двухфазного КЗ определяется по формуле :
Полное суммарное сопротивление до точки К1 при двухфазном КЗ определяется по формуле :
мОм
Определяем ток двухфазного металлического КЗ
кА
проверяем кА
Расчет дугового двухфазного КЗ :
Определяем коэффициенты КС1 и КС2.
для мОм КС1 = 0,68, а КС2 = 0,6
Определяем токи двухфазного дугового КЗ
tКЗ » 0
tКЗ> 0,05 с.
Ток металлического однофазного К3 IКм(1) определяется по формуле IКм(1) =
Полное суммарное сопротивление цепи до точки К1 при однофазном К3 определяем по формуле
;
Предварительно определяем суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности до точки К1 из схемы замещения на рис.10.
R0∑=1,9+0,555+0,25=2,7 мОм
X0∑=12,65+0,63+0,1=13,38 мОм
Определяем полное сумарное сопротивление цепи для однофазного К3
мОм
Определяем ток однофазного металлического К3
кА
Расчет дугового однофазного К3:
Определяем коэффициенты Кс1 и Кс2.
Для =14,65 мОм Кс1=0,66 , а Кс2=0,58.
Определяем токи однофазного дугового К3
=15,66•0,66=10,33 кА tкз ≈0
=15,66•0,58=9,1 кА tкз>0,05 с
Расчет токов короткого замыкания для точки К2.
Трехфазное К3
Определяем суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки К2 в соответствии со схемой замещения на рис. 9.
R1∑=0,33+1,9+0,455+0,25+0,65+20,8=24,38 мОм
X1∑=1.6+0.3+12.65+0.21+0.1+0.17+6.3=21.33 мОм
Суммарное сопротивление
мОм
Определяем ток однофазного металлического К3
кА
Определяем токи дугового К3.
В соответствии с графиком для мОм
Коэффициенты Кс1 и Кс2 соответственно равны 0,74 и 0,67.
Определяем токи дугового К3
=7,14•0,74=5,28 кА tкз ≈0
=7,14•0,67=4,78 кА tкз>0,05 с
Определяем ударный ток iу = Ку· ·
По отношению Ку = 1,05, тогда
iу=1,05··7,14=10,6 кА.
Двухфазное К3
Для расчета двухфазного К3 в точке К2 определяем следующие величины.
Полное суммарное сопротивление до точки К3 для двухфазного К3
мОм.
Ток двухфазного металлического К3
По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =37,44 мОм соответственно равны 0,78 и 0,69.
Токи двухфазного дугового К3
=6,17•0,78=4,81 кА tкз ≈0
=6,14•0,69=4,26кА tкз>0,05 с
Однофазное К3
Для расчета однофазного К3 в точке К2 определяем следующие величины:
Суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности относительно точки К2 в соответствии со схемой замещения нулевой последовательности (рис. 10):
R0∑=1,9+0,555+0,25+0,65+98,9=102,25 мОм
X0∑=12,65+0,63+0,1+0,17+24,4=38 мОм.
Полное суммарное сопротивление до места К3 при однофазном К3
Ток однофазного металлического К3
кА.
Определяем токи дугового К3
По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =57,2 мОм соответственно равны 0,82 и 0,72.
=4,04•0,82=3,31 кА tкз ≈0
=4,04•0,72=2,91кА tкз>0,05 с
Все результаты расчетов токов К3 приведены в таблице 4, что представляется удобным для дальнейшего анализа, выбора уставок защитных аппаратов и проверки кабелей.
Таблица 4
Результаты расчетов токов К3
|
Виды К3 Точка К3
|
Трехфазное К3
|
Двухфазное К3
|
Однофазное К3
|
|||||||||||||
|
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
iУД кА |
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
|||||||
|
К1 |
15,27 |
10,23 |
8,86 |
34,6 |
13,2 |
8,98 |
7,92 |
15,66 |
10,33 |
9,1 |
||||||
|
К2 |
7,14 |
5,28 |
4,78 |
10,6 |
6,17 |
4,81 |
4,26 |
4,04 |
3,31 |
2,91 |
||||||
Этот пример наглядно показывает, что аналитические методы расчетов токов К3 очень трудоемкий, особенно для электроустановок с большим количеством элементов 0,4 кВ. Поэтому еще раз обращаем внимание на необходимости освоения и более широкого применения для практических расчетов компьютерных программ, в том числе, программа, которая разработана на кафедре РЗА ПЭИпк и успешно используется на многих энергообьектах (описание программы см. на стр. 3).
rza001.ru
10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ
10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ
- Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»
Расчет токов КЗ – трехфазных, двухфазных, однофазных в сети 0,4 кВ схемы, приведенной на рис. 7
Рис.8 Расчетная схема к примеру
Необходимо рассчитать токи КЗ в сети 0,4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для проверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора уставок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности.
С этой целью выполняются расчеты металлических и дуговых КЗ трехфазных, двухфазных и однофазных.
Расчетная схема представлена на рис.7
Расчет выполняется в именованных единицах, сопротивления расчетной схемы приводятся к напряжению 0,4 кВ и выражаются в миллиомах. Параметры элементов расчетной схемы приводятся в таблицах Приложения 1
Расчеты выполняются в соответствии с методикой рекомендованной ГОСТ 28249-93 на расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ.
Короткие замыкания рассчитываются на шинах 0,4 кВ РУ (точка К1) и на вторичной силовой сборке за кабелем КЛ1 (точка К2).
В данном примере расчеты дуговых КЗ выполняются с использованием снижающего коэффициента КС , поэтому переходные сопротивления контактов, контактных соединений кабелей и шинопроводов в расчетных выражениях для определения суммарного активного сопротивления R∑ не учитываются, эти сопротивления учтены при построении характеристик зависимости коэффициента Кс от полного суммарного сопротивления до места К3, Кс = ∫(Z∑), полученных экспериментальным путем. Характеристики Кс = ∫(Z∑) приведены на рис. 6.
Система
Мощность короткого замыкания
Sк=100мВ•А, UН ВН=6,3 кВ.
ТС3-1000/6,0, схема соединения обмоток ∆/Y0
Sк=1000 кВ•А, UН ВН=0,4 кВ,
Uк=8%.
Сопротивления трансформатора, приведены к UН ВН=0,4 кВ, определяются по таблице 1 Приложения 1:
R1=R2=R0=1.9 мОм,
X1=X2=X0=12.65 мОм.
Шинопровод III 1
IIIМА-4-1600, длина 15м.
Удельное параметры шинопровода по данным таблицы II Приложения1
R1 уд=0,03 мОм/м
прямая последовательность
X1 уд =0,014мОм/м
R0 уд=0,037 мОм/м
нулевая последовательность
X0 уд =0,042мОм/м
Трансформаторы тока ТТ1
Удельные параметры трансформатора тока по данным таблицы 14 Приложения1:
Ктт=150/5,
R1=R0=0,33 мОм,
X1=X0=0.3 мОм.
Кабельная линия КЛ1
АВВГ- (3*185+1*70),
=100м.
Удельные параметры кабеля по данным таблицы 7 Приложения 1:
R1 уд=0,208 мОм/м
прямая последовательность
X1 уд =0,063мОм/м
R0 уд=0,989 мОм/м
нулевая последовательность
X0 уд =0,244мОм/м
Автоматический выключатель АВ1
Тип “Электрон” , IН =1000А.
Из таблицы 13 Приложения 1 определяем сопротивления катушек АВ1:
Rкв= 0,25 мОм,
Хкв= 0,1 мОм.
Автоматический выключатель АВ2
Тип А3794С, Iн= 400А.
Из таблицы 13 Приложения 1 определяем сопротивления катушек АВ2:
Rкв= 0,65 мОм,
Хкв= 0,17 мОм.
Расчет параметров схемы замещения
Все сопротивления расчетной схемы приводятся к Uбаз= 0,4 кВ.
Система
Сопротивление системы учитывается индуктивным сопротивлением в схеме замещения прямой последовательности. По формуле (3)
Трансформатор
Для трансформатора со схемой соединения обмоток ∆/Y0 активные и индуктивные сопротивления обмоток одинаковы для всех трех последовательностей.
R1Т= R2Т= R0Т=1,9 мОм,
X1Т= X2Т= X0Т=12,65 мОм.
Шинопровод III 1
Сопротивление шинопровода III 1 определяем по известным удельным сопротивлениям шинопровода и его длине:
R1Ш= R2Ш= 0,03•15=0,45 мОм;
X1Ш= X2Ш= 0,014•15=0,21 мОм;
R0Ш= 0,037•15=0,555 мОм;
X0Ш= 0,042•15=0,63 мОм.
Кабельная линия КЛ1
Сопротивление кабельной линии КЛ1 определяется по известным удельным сопротивлениям кабеля и его длине:
R1кл= R2кл= 0,208•100=20,8 мОм;
X1кл= X2кл= 0,063•100=6,3 мОм;
R0кл= 0,989•100=98,9 мОм;
X0кл= 0,244•100=24,4 мОм.
Схема замещения прямой ( обратной ) последовательности представлена на рис. 9, схема замещения нулевой последовательности – на рис. 10.
Рис. 9 Схема замещения прямой ( обратной ) последовательности к примеру
Рис. 10 Схема замещения нулевой последовательности к примеру
Расчет токов короткого замыкания для точки К1
Трехфазное КЗ.
Ток металлического трехфазного КЗ определяется по формуле:
По схеме замещения прямой последовательности суммарные сопротивления R1S и X1S определяем арифметическим суммированием сопротивлений до точки КЗ.
R1S = 0,33 + 1,9 + 0,45 + 0,25 = 2,93 мОм
X1S = 1,6 + 0,3 + 12,65 + 0,21 + 0,1 = 14,86 мОм
Полное суммарное сопротивление до точки К1 :
мОм
Ток трехфазного металлического КЗ :
кА
Ток трехфазного дугового КЗ определяется с использованием снижающего коэффициента КС . Кривые зависимости коэффициента КС от суммарного сопротивления до места КЗ, приведены на рисунке 6, построены для начального момента КЗ (кривая 1) и установившегося КЗ (кривая 2).
Расчеты показывают, что разница токов дуговых КЗ для разных моментов времени незначительна, примерно составляет 10%. Поэтому можно рекомендовать для практических расчетов дуговых КЗ определять ток по минимальному снижающему коэффициенту КС2 (кривая 2), полагая, что ток в процессе дугового КЗ практически не изменяется. В данном примере расчет дуговых КЗ производится с использованием обеих характеристик, т.е. определяются и КС1 и КС2
Расчет дугового трехфазного КЗ выполняется в следующем порядке :
1. Определяются значения снижающего коэффициента для начального момента КЗ (КС2) по кривым 1 и 2 рис.6.
При мОм КС1 = 0,67 КС2 = 0,58
2. Ток трехфазного дугового КЗ определяется по формуле :
= 15,27 × 0,67 = 10,23 кА tКЗ » 0
= 15,27 × 0,58 = 8,86 кА tКЗ > 0,05 с.
Ударный ток КЗ определяется по формуле :
Ударный коэффициент КУ определяется по характеристике, приведенной на рисунке 5.
Находим отношение
Этому отношению соответствует КУ = 1,6
Определяем кА
Ток металлического двухфазного КЗ определяется по формуле :
Полное суммарное сопротивление до точки К1 при двухфазном КЗ определяется по формуле :
мОм
Определяем ток двухфазного металлического КЗ
кА
проверяем кА
Расчет дугового двухфазного КЗ :
Определяем коэффициенты КС1 и КС2.
для мОм КС1 = 0,68, а КС2 = 0,6
Определяем токи двухфазного дугового КЗ
tКЗ » 0
tКЗ> 0,05 с.
Ток металлического однофазного К3 IКм(1) определяется по формуле IКм(1) =
Полное суммарное сопротивление цепи до точки К1 при однофазном К3 определяем по формуле
;
Предварительно определяем суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности до точки К1 из схемы замещения на рис.10.
R0∑=1,9+0,555+0,25=2,7 мОм
X0∑=12,65+0,63+0,1=13,38 мОм
Определяем полное сумарное сопротивление цепи для однофазного К3
мОм
Определяем ток однофазного металлического К3
кА
Расчет дугового однофазного К3:
Определяем коэффициенты Кс1 и Кс2.
Для =14,65 мОм Кс1=0,66 , а Кс2=0,58.
Определяем токи однофазного дугового К3
=15,66•0,66=10,33 кА tкз ≈0
=15,66•0,58=9,1 кА tкз>0,05 с
Расчет токов короткого замыкания для точки К2.
Трехфазное К3
Определяем суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки К2 в соответствии со схемой замещения на рис. 9.
R1∑=0,33+1,9+0,455+0,25+0,65+20,8=24,38 мОм
X1∑=1.6+0.3+12.65+0.21+0.1+0.17+6.3=21.33 мОм
Суммарное сопротивление
мОм
Определяем ток однофазного металлического К3
кА
Определяем токи дугового К3.
В соответствии с графиком для мОм
Коэффициенты Кс1 и Кс2 соответственно равны 0,74 и 0,67.
Определяем токи дугового К3
=7,14•0,74=5,28 кА tкз ≈0
=7,14•0,67=4,78 кА tкз>0,05 с
Определяем ударный ток iу = Ку· ·
По отношению Ку = 1,05, тогда
iу=1,05··7,14=10,6 кА.
Двухфазное К3
Для расчета двухфазного К3 в точке К2 определяем следующие величины.
Полное суммарное сопротивление до точки К3 для двухфазного К3
мОм.
Ток двухфазного металлического К3
По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =37,44 мОм соответственно равны 0,78 и 0,69.
Токи двухфазного дугового К3
=6,17•0,78=4,81 кА tкз ≈0
=6,14•0,69=4,26кА tкз>0,05 с
Однофазное К3
Для расчета однофазного К3 в точке К2 определяем следующие величины:
Суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности относительно точки К2 в соответствии со схемой замещения нулевой последовательности (рис. 10):
R0∑=1,9+0,555+0,25+0,65+98,9=102,25 мОм
X0∑=12,65+0,63+0,1+0,17+24,4=38 мОм.
Полное суммарное сопротивление до места К3 при однофазном К3
Ток однофазного металлического К3
кА.
Определяем токи дугового К3
По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =57,2 мОм соответственно равны 0,82 и 0,72.
=4,04•0,82=3,31 кА tкз ≈0
=4,04•0,72=2,91кА tкз>0,05 с
Все результаты расчетов токов К3 приведены в таблице 4, что представляется удобным для дальнейшего анализа, выбора уставок защитных аппаратов и проверки кабелей.
Таблица 4
Результаты расчетов токов К3
|
Виды К3 Точка К3
|
Трехфазное К3
|
Двухфазное К3
|
Однофазное К3
|
|||||||||||||
|
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
iУД кА |
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
IКМ кА |
IКД НАЧ кА |
IКД УСТ кА |
|||||||
|
К1 |
15,27 |
10,23 |
8,86 |
34,6 |
13,2 |
8,98 |
7,92 |
15,66 |
10,33 |
9,1 |
||||||
|
К2 |
7,14 |
5,28 |
4,78 |
10,6 |
6,17 |
4,81 |
4,26 |
4,04 |
3,31 |
2,91 |
||||||
Этот пример наглядно показывает, что аналитические методы расчетов токов К3 очень трудоемкий, особенно для электроустановок с большим количеством элементов 0,4 кВ. Поэтому еще раз обращаем внимание на необходимости освоения и более широкого применения для практических расчетов компьютерных программ, в том числе, программа, которая разработана на кафедре РЗА ПЭИпк и успешно используется на многих энергообьектах (описание программы см. на стр. 3).
rza001.ru
Ток короткого замыкания формула для расчета
Короткое замыкание происходит, когда токоведущие части различных потенциалов или фаз, соединяются между собой. Замыкание может образоваться и на корпусе оборудования, имеющем связь с землей. Данное явление характерно также для электрических сетей и электрических приемников.
Причины и действие тока короткого замыкания
Причины возникновения короткого замыкания могут быть самыми различными. Этому способствует влажная или агрессивная среда, в которой значительно ухудшается сопротивление изоляции. Замыкание может стать результатом механических воздействий или ошибок персонала во время ремонта и обслуживания.
Суть явления заключается в его названии и представляет собой укорачивание пути, по которому проходит ток. В результате, ток протекает мимо нагрузки, обладающей сопротивлением. Одновременно, происходит его увеличение до недопустимых пределов, если не сработает защитное отключение.
Однако, отключение напряжения может не случиться даже если присутствуют защитные средства. Такая ситуация складывается, когда место короткого замыкания сильно удалено и значительное сопротивление делает ток недостаточным для срабатывания защитных устройств. Тем не менее, этого тока вполне хватает для возгорания проводов и возникновения пожара.
В таких ситуациях большое значение имеют так называемые времятоковые характеристики, свойственные автоматическим выключателям. Здесь большую роль играет отсечка тока и тепловые расцепители, защищающие от перегрузок. У этих систем совершенно разное время срабатывания, поэтому, медленное действие тепловой защиты может привести к образованию горящей дуги и повреждению проводников, расположенных рядом.
Токи короткого замыкания оказывают на аппаратуру и электроустановки электродинамическое и термическое воздействие, что в конечном итоге, приводит к их значительной деформации и перегреву. В связи с этим, необходимо заранее производить расчеты токов короткого замыкания.
Как рассчитать ток короткого замыкания по формуле
Расчет данных токов, как правило, производится в случае необходимости проверки работы оборудования в экстремальных ситуациях. Основной целью является определение пригодности защитных автоматических устройств. Для того, чтобы правильно рассчитать ток короткого замыкания прежде всего, необходимо точно знать металл, из которого изготовлен проводник. Для расчетов также потребуется длина провода и его сечение.
Для определения удельного сопротивления петли фаза-ноль необходимо знать показатель активного сопротивления Rп, значение которого состоит из удельного сопротивления провода, умножаемого на его длину. Значение индуктивного сопротивления Хп рассчитывается по показателю удельного индуктивного сопротивления, принимаемого, как 0,6 Ом/км.
Показатель Zt является полным сопротивлением фазной обмотки, установленной в трансформаторе со стороны низкого напряжения. Таким образом, своевременные предварительные расчеты помогут избежать серьезных повреждений электрооборудования, вызванных коротким замыканием.
Расчеты дают возможность точно определить, какой автоматический выключатель обеспечит наиболее эффективную защиту от замыканий. Однако, все необходимые измерения можно произвести с помощью специального прибора, который как раз и предназначен для определения этих величин. Для проведения замера, прибор подключается к сети и переводится в необходимый режим.
Защита сети от короткого замыкания
electric-220.ru
9. Расчеты токов КЗ по упрощенным формулам и расчетным кривым
9. Расчеты токов КЗ по упрощенным формулам и расчетным кривым
- Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»
Токи КЗ в сетях напряжением до 1 кВ на практике часто определяют приближенно по упрощенным формулам или расчетным кривым. Рассмотрим некоторые из этих видов.
9.1 Расчет токов однофазных металлических КЗ по упрощенной формуле
Приведенная ниже формула рекомендована Руководящими материалами “Главгосэнергонадзора” [5]
(27)
Ik(ı) – ток однофазного КЗ в сети напряжением до 1 кВ, кА;
Uф – фазное напряжение сети для сетей 0,4 кВ, принимается 230 В;
Zт(1) – полное сопротивление питающего трансформатора при однофазном КЗ, мОм;
Zн – й полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ, мОм.
Сопротивление Zт(1) определяется по следующему выражению:
где R1T, R2T, R0T – активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей трансформатора соответственно, мОм;
X1T, X2T, X0T – индуктивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей трансформатора соответственно, мОм.
Сопротивление ZT(1) зависит от конструкций трансформатора и, главным образом, от схемы соединения его обмоток. Так, для трансформатора со схемой соединения обмоток Δ/Y0 сопротивления его обмоток для прямой, обратной и нулевой последовательностей практически одинаковы, следовательно величина 1/3 ZT(1) равна сопротивлению трансформатора при трехфазном КЗ.
Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y0 сопротивление ZT(1) значительно больше, чем для трансформаторов со схемой соединения обмоток Δ/Y0. Это объясняется тем, что токи нулевой последовательности не могут трансформироваться через обмотку ВН, соединенную в звезду. Нескомпенсированные магнитные потоки нулевой последовательности замыкаются через изолирующую среду и кожух трансформатора, что приводит к резкому увеличению сопротивления нулевой последовательности такого трансформатора, а следовательно, к увеличению ZT(1) по сравнению с сопротивлением прямой последовательности трансформатора ZT1.
В приложении 1 табл. 16 приведены значения величины 1/3 ZT(1) в зависимости от мощности трансформатора и схемы соединения его обмоток.
Сопротивление петли фаза ноль ZП можно рассчитать по выражению:
ZП = ZП. УД • l1 + ZП.УД • l2 + … + ZП.УДn • ln, (29)
где ZП.УД – удельное сопротивление петли фаза-ноль каждого из последовательно включенных участков сети, мОм/м;
l – длина соответствующего участка сети, м.
Для приближенных расчетов ZП можно определять по удельным параметрам, приведенным в приложении 1 табл. 17.
При применении формулы (27) для определения тока однофазного КЗ следует помнить, что она является приближенной, т.к. в ней имеется ряд допущений. Во-первых, в формуле не учитывается сопротивление питающей системы. При этом полагают, что мощность системы достаточно велика, т.е. ее сопротивление значительно меньше сопротивления трансформатора (Xc£ 0,1 XT) [5].
Во-вторых, в формуле (27) не учитываются сопротивления контактов, обмоток трансформаторов тока, шинопроводов, катушек автоматических выключателей.
В-третьих, в формуле арифметически складывают полные сопротивления 1/3 ZT(1) и Zпетли, что также вносит некоторую погрешность.
В целом следует отметить, что в результате мы получаем несколько завышенные значения токов однофазных КЗ.
9.2 Расчеты металлических и дуговых КЗ с использованием расчетных кривых
Метод также является приближенным, но в практических расчетах он применяется достаточно широко и позволяет определять значения металлических и дуговых КЗ, трехфазных, двухфазных и однофазных на на стороне низшего напряжения трансформатора. Значения токов определяются по кривым зависимости тока КЗ от длины кабельной или воздушной линии при разных мощностях питающего трансформатора и сопротивления системы, для различных марок и сечений проводов и кабелей. На рис. 7б-и приведены, для примера, кривые, построенные для определения токов КЗ в сети собственных нужд 0,4 кВ электростанции, питающейся от трансформатора ТСН-6,3/0,4 кВ мощностью 1000 кВ•А с UK = 8%, подключенного к сети 0,4 кВ через шинопровод длиной IШП = 60 [10].
Рис. 7а Расчетная схема для построения кривых зависимости токов КЗ от длины кабельных линий различных марок и сечений.
Кривые построены для металлических и дуговых КЗ, в качестве RД принималось сопротивление rПЕР 15 мОм, сопротивление питающей системы не учитывалось. Значения токов КЗ определялись по расчетным формулам при перемещении токи КЗ вдоль кабельных линий различных марок и сечений. В принципе такие кривые могут быть построены для любого участка сети, т.е. практически заранее для данной конкретной сети рассчитываются все токи КЗ и строятся кривые, необходимые для последующей работы.
Кривые для определения токов КЗ в сетях 0,4 кВ промышленных предприятий приведены в [5].
Рис. 7б. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7в. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7г. Зависимость тока трехфазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7д Зависимость тока двухфазного КЗ через переходное сопротивление
RПЕР = 15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7е Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения четырехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7ж Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7з Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения четырехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
Рис. 7и Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)
rza001.ru
Таблица 8 – Результаты расчетов токов КЗ
6.3 Расчет токов короткого замыкания на шинах тяговой подстанции
Для всех шин, на которых рассчитываются токи короткого замыкания (КЗ), необходимо:
−определить базисный ток;
−найти токи КЗ от каждого источника питания по отдельности до рассчитываемых шин;
−определить суммарный ток КЗ в данной точке от всех источников;
−вычислить ударный ток КЗ и мощность КЗ;
Результаты расчетов во всех точках к.з. свести в таблицу 8.
Точка | X*БА | Х |
|
| IПОА |
|
| IПОВ |
|
|
| IПО∑ |
| i |
| S |
|
|
к.з. |
|
|
| , кА |
|
| , кА |
|
|
| , кА | у , кА |
| , МВА | ||||
*БВ |
| IПtА | IПtВ |
|
| IПt ∑ | КЗ‚ | |||||||||||
(UCP) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
К1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(UCP1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(UCPN) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет токов КЗ в точке К1: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
Найдем ток КЗ в точке К1 согласно рисунку 12. |
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
Базисный ток для шин с U Б1 | = 230 кВ будет равен |
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
| IБ1 = | SБ | = 1000 | = 2,51кА. |
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
| 3 UСР1 | 3 230 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
Вначале определим ток КЗ от энергосистемы (источник питания А). Так как сопротивление энергосистемы учтено при расчете схемы замещения, то напряжение на ее шинах можно считать неизменным. Поэтому в данном случае применяется упрощенный метод расчета токов КЗ
I ПОА1 = I ПtА1 = IКА1 = | IБ1 | = | 2,51 | = 0,99 кА. | |
Х*БА1 | 2,534 | ||||
|
|
|
Чтобы определить, какой метод расчета применить при нахождении тока КЗ от электростанции (источник питания В), необходимо оценить удаленность точки КЗ от этого источника.
Найдем периодический ток в начальный момент времени
IПОВ1 = IБ1 Е* = 2,51 1,08 =1,427 кА. Х*БВ1 1,9
Суммарная мощность всех генераторов источника В равна
S | Г ∑ | = N | Г |
| PГ |
|
| = 4 | 60 | =300 МВА. | |||
cosϕГ | 0,8 | ||||||||||||
|
|
|
|
| |||||||||
Определим номинальный ток генераторов источника В, приведенный к на- | |||||||||||||
пряжению шин UСР1 = 230 кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
I НГ/ | = |
|
| SГΣ | = | 300 | = 0,7531 кА. | ||||||
|
|
| 3 UСР1 |
|
| 3 230 |
| ||||||
Для оценки удаленности точки К1 от источника найдем отношение | |||||||||||||
|
|
|
| I ПОВ1 | = |
| 1,427 | =1,895. | |||||
|
|
|
| / | 0,7531 | ||||||||
|
|
|
|
| IНГ1 |
|
| ||||||
Так как это отношение больше единицы, то точка К1 является неудаленной, поэтому расчет токов КЗ следует проводить методом типовых кривых по Приложению Г [8].
Определим ток КЗ от генераторов в момент времени t =0,1 .
В этот момент для величины | IПОГ | =1 | отношение | I ПtГ | = 0,98, | |||||||||||||
|
| IПОГ | ||||||||||||||||
| IПОГ |
|
|
|
|
|
|
|
| IНГ/ |
| IПtГ |
|
|
| |||
а для величины | = 2 |
| – отношение |
| = 0,94 . |
|
| |||||||||||
|
|
|
| |||||||||||||||
| IНГ/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| IПОГ |
| ||||||
Поэтому для величины |
| IПОГ | =1,913 отношение | IПtГ |
| найдем методом линейной | ||||||||||||
интерполяции. |
| IНГ/ |
|
|
| IПОГ |
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
Для решаемого примера |
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
| I ПtГ | =0,98 + 0,94 − 0,98 (1,913 −1) = 0,943. | ||||||||||||||
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
| IПОГ |
| 2 −1 |
| ||||||||||||
Найдем периодический ток КЗ в момент времени t=0,1 с | ||||||||||||||||||
| I ПtВ1 | = | I ПtГ | I ПОВ1 = 0,943 1,441 =1,359 кА. | ||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
| I ПОГ |
|
|
|
|
|
|
| |||||
Определим суммарный ток КЗ в начальный момент времени | ||||||||||||||||||
| I ПОΣ1 | = IПОА1 + IПОВ1 | =0,989 +1,441 = 2,43 кА, | |||||||||||||||
и в момент времени t =0,1 с , IПtΣ1 = IПtА1 + IПtΣВ1 =0,989 +1,359 = 2,348 кА.
Ударный ток iУ1 и мощность КЗ SКЗ в точке К1 будут соответственно равны
30
iУ1 = 2,55 IПОΣ1 = 2,55 2,43 =6,197кА,
S КЗ1= 3 UСP1 I ПОΣ1 = 3 230 2,43 = 968,04МВА.
Теперь найдем ток КЗ в точке К 2 по рисунку 6.4б. Базисный ток для шин с UСР2 =37 кВ будет равен
IБ2 | = | SБ | = | 1000 | =15,61кА. |
| 3 | UСР2 |
| 3 37 |
|
Ток КЗ от энергосистемы определится упрощенным методом
I ПОА2 = I ПtА2 = I КА2 = | I Б2 | = | 15,61 | =1,744 кА. | ||
Х*БА2 |
| 8,95 |
| |||
|
|
|
| |||
Оценим удаленность точки К2 от источника В.
Определим периодический ток в начальный момент времени
IПОВ2 = | IБ2 Е* | = | 15,61 1,08 | = 2,512 кА. | ||
Х*БВ2 |
| 6,711 | ||||
|
|
| ||||
Найдем номинальный ток генераторов, приведенный к напряжению шин
UСР2 =37 кВ:
I | / | = | SГ ∑ | = | 300 | = 4,681 | кА. | ||
НГ2 | 3 | UСР | 3 | 37 | |||||
|
|
|
|
|
| ||||
Для оценки удаленности точки КЗ от источника найдем отношение
I ПОВ2 | = | 2,512 | = 0,537. | ||
I НГ/ | 2 | 4,681 | |||
|
| ||||
Так как это отношение меньше единицы, то точка К 2 является удаленной, и расчет тока КЗ от источника В следует проводить упрощенным методом.
IПОВ2 = IБ2 = 15,61 = 2,326 Х*БВ2 6,711
Определим суммарный ток КЗ в точке К 2
I ПО∑2 = I ПtΣ2 = I K 2 = I KA2 + I KB2 =1,744 + 2,326 = 4,07 кА,
ударный ток и мощность КЗ:
31
iУ 2 = 2,55 I ПОΣ2 = 2,55 4,07 =10,37 кА;
S КЗ2 = 3 U CP2 I ПОΣ2 = 3 37 4,07 = 260,52 МВА.
Аналогичным образом находим токи КЗ в точках К 3 и К 4. Результаты расчетов сведем в таблицу 9.
Таблица 9 – Результаты расчетов токов КЗ на ТП 7
Точка КЗ | X*БА | Х |
|
| IПОА |
|
| IПОВ |
|
|
| IПО∑ |
| i |
| S |
|
| |||
(UCP) |
|
|
|
| , кА |
|
|
|
| , кА |
|
|
| , кА | у , кА |
| , МВА | ||||
*БВ |
| I | ПtА | I | ПtВ |
| I | Пt ∑ | КЗ‚ | ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
К1 | 2,53 | 1,9 |
|
| 0,99 |
|
| 1,427 |
|
| 2,417 |
| 6,163 |
| 962,86 | ||||||
(230 кВ) |
|
| 0,99 |
|
| 1,347 |
|
| 2,337 |
|
| ||||||||||
K2 | 8,95 | 6,711 |
|
| 1,744 |
|
| 2,326 |
|
| 4,07 |
| 10,37 |
| 260,52 | ||||||
(37 кВ) |
|
| 1,744 |
|
| 2,326 |
|
| 4,07 |
|
| ||||||||||
К3 | 6,1 | 4,577 |
|
| 3,612 |
|
| 5,1997 |
|
| 8,811 |
| 22,47 |
| 399,84 | ||||||
(26,2 кВ) |
|
| 3,612 |
|
| 5,1997 |
|
| 8,811 |
|
| ||||||||||
K4 | 77,556 |
|
| _ |
|
|
| _ |
|
| 18,61 | 47,457 |
| 12,893 | |||||||
(0,4 кВ) |
|
|
|
|
|
|
| 18,61 |
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
После всех расчетов необходимо провести анализ таблицы 9. При этом следует обратить внимание на то, как меняются в различных точках КЗ сопротивления ветвей, токи КЗ от каждого источника по отдельности, суммарный ток КЗ, ударный ток и мощность КЗ. По результатам сделать выводы.
7 Разработка схем главных электрических соединений тяговой подстанции
Схема главных электрических соединений (СГЭС) подстанции определяется местом ТП в схеме внешнего электроснабжения (опорная, транзитная, отпаечная, тупиковая), типом ТП (постоянного тока, переменного тока, стыковая), назначением каждого РУ (питание тяговой нагрузки, нетяговых потребителей, собственных нужд), количеством понижающих и преобразовательных трансформаторов. Типовые СГЭС различных РУ приведены в [6 – 9, 12].
СГЭС 110(220) кВ опорной ТП, которая выполнена с одинарной системой сборных шин, секционированным выключателем Q3 на две секции. Кроме того, данное РУ имеет обходную (запасную) систему шин с обходным (запасным) выключателем Q5, которые служат для вывода в ремонт выключателей питающих и отходящих линий. Такая схема является типовой при числе вводов не более пяти. Если число вводов равняется шести и более, то РУ 110(220) кВ опорной ТП может выполняться с двойной системой сборных шин, как секцио-
32
нированных, так и не секционированных выключателями, и обходной системой шин [6 – 9].
СГЭС РУ 110(220) кВ транзитной ТП, ремонтная перемычка расположена со стороны понижающего трансформатора. При выводе в ремонт выключателя рабочей перемычки линия секционируется выключателями, установленными на вводах к понижающим трансформаторам.
СГЭС РУ 110(220) кВ отпаечной (на ответвлениях) ТП. В данной схеме на вводах к понижающим трансформаторам установлены выключатели с трансформаторами тока.
Схема РУ 110(220) кВ тупиковой (концевой) ТП аналогична отпаечной ТП. [6 – 9, 12].
СГЭС РУ 35 кВ ТП с питающим напряжением 110(220) кВ. Она выполнена
содинарной системой шин, секционированным выключателем. Каждая секция должна иметь ввод, трансформатор напряжения с разрядниками или ОПН и фидер (фидеры) нетяговых потребителей. Если от РУ 35 кВ получают питание трансформаторы районных потребителей 6(10) кВ, то в данном РУ должны быть фидеры, питающие такие трансформаторы[1, 9 – 12].
СГЭС РУ 27,5 кВ ТП переменного тока, выполняется одинарной системой сборных шин, секционированной двумя разъединителями на три секции – две рабочие и одну (среднюю) соединительную. Каждая рабочая секция должна иметь: ввод от понижающего трансформатора, трансформатор напряжения с разрядниками или ОПН, присоединение, питающее один или два ТСН, фидер (фидеры) нетяговых потребителей «два провода – рельс» (ДПР) и фидеры контактной сети (КС). Распредустройство 27,5 кВ должно быть оборудовано обходной (запасной) шиной с обходным (запасным) выключателем для замены любого из выключателей фидеров КС. Заземленная фаза С сборных шин не секционируется и напрямую соединяется с рельсами подъездных путей (РПП) и
сконтуром заземления подстанции (КЗП). На слабо загруженных участках с одним понижающим трансформатором сборных шин РУ 27,5 кВ не секциони-
руют [1, 6 – 9, 12].
СГЭС РУ 6(10) кВ ТП постоянного тока с питающим напряжением 110(220) кВ. Выполнена на комплектных выкатных ячейках внутренней установки. Распредустройство 6(10) кВ имеет одинарную систему шин, секционированную выключателем. Каждая секция должна иметь ввод, трансформатор напряжения с разрядниками или ОПН и фидер (фидеры) нетяговых потребителей, один или два присоединения для питания ТСН, фидер преобразовательного трансформатора и фидер продольного электроснабжения (ПЭ). Если РУ 6(10) кВ устанавливается на ТП переменного тока, то оно может быть как внутренней, так и наружной установки. В этом случае фидеры для питания ТСН и преобразовательного трансформатора в данном РУ отсутствуют. При питании РУ 6(10) кВ от одного понижающего трансформатора (слабо загруженные участки) сборные шины не секционируют [1, 6 – 9, 12].
СГЭС РУ 3,3 кВ ТП постоянного тока. Состоит из главной «+», обходной (запасной) «+» шин и «—» шины. Главная «+» и обходная «+» шины секционированы, на три секции — две рабочие и одну (среднюю) соединительную. На подстанциях только с выпрямителями секционирование шин РУ 3,3 кВ выполняется разъединителями. Каждая рабочая секция должна иметь ввод от пре-
образователя, содержащий цепи для измерения постоянного тока и напряжения, а также фидеры КС. Все фидеры должны содержать устройство для измерения тока и разрядник или ОПН для защиты от перенапряжений, поступающих из КС. К средней секции подключаются: обходной (запасной) быстродействующий выключатель, служащий для вывода в ремонт любого выключателя фидера КС без перерыва питания данного фидера, и сглаживающее устройство (СУ). СУ показано в виде прямоугольника, так как его схема зависит от схемы и типа преобразователя. Основные типы СУ, применяемые в настоящее время на ТП, приведены в [11]. На слабо загруженных участках допускается сборные шины РУ 3,3 кВ не секционировать. Если число фидеров КС не превышает трех, то можно и не устанавливать обходной выключатель [1, 6 – 8, 12].
Все РУ соединяются между собой силовыми трансформаторами или преобразовательными агрегатами. Условные обозначения понижающих трансформаторов с первичным напряжением 110 и 220 кВ приведены на рисунке 16.
а) |
| б) | в) |
| д) |
| T | T |
| T | T |
QS | QS |
|
| ||
|
|
| |||
FV |
| FV |
|
|
|
TA |
| TA | TA |
| TA |
Рисунок 16 – Условные обозначения двухобмоточных (а, в) и трехобмоточных (б, г) силовых трансформаторов с первичным напряжением 110 кВ (а, б) и
220 кВ (в, г)
В проекте СГЭС выполняется в виде чертежа формата А1. По мере расчета
ивыбора оборудования ТП (раздел 7) на чертеже необходимо указывать типы аппаратов и марки проводов всех РУ. Чертеж выполняется с учетом требований ГОСТ и ЕСКД для электрических схем [17].
studfiles.net
7. Аналитический метод расчетов токов КЗ
7. Аналитический метод расчетов токов КЗ
- Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»
7.1 Расчет металлических коротких замыканий, основанный на методе симетричных составляющих
Для проверки аппаратуры, кабельных линий, шинопроводов и выбора уставок устройств релейной защиты рассчитываются следующие токи КЗ :
— начальное значение периодической составляющей тока КЗ, т.е. действующее значение сверхпереходного тока КЗ;
— ударный ток, т.е. максимальное амплитудное значение полного тока КЗ с учетом апериодической составляющей.
В дальнейшем для упрощения оба эти тока будем именовать как ток КЗ и ударный ток КЗ
Трехфазное короткое замыкание.
Ток трехфазного металлического КЗ от питающей сети определяется в килоамперах по формуле:
(14)
где UН НН – среднее номинальное междуфазное напряжение, принятое за базисное; для сетей 0,4 кВ за базисное напряжение принимают напряжение 400 В;
— полное суммарное сопротивление цепи до точки трехфазного КЗ, которое является сопротивлением прямой последовательности и определяется по формуле в миллиомах:
(15)
где R1å — суммарное активное сопротивление цепи до точки КЗ, мОм;
X1å — суммарное индуктивное сопротивление до точки КЗ, мОм.
Суммарное активное сопротивление включает сопротивления следующих элементов:
Суммарное индуктивное сопротивление содержит сопротивления следующих элементов:
где XС — эквивалентное индуктивное сопротивление питающей системы до шин ВН понижающего трансформатора, приведенное к UН НН, т.е. к базисному напряжению, мОм;
R1Т , X1Т — активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности (понижающего) трансформатора, мОм;
R1р , X1р — активное и индуктивное сопротивления реактора, мОм;
R1ТТ , X1ТТ — активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока, мОм;
R1КВ , X1КВ — активное и индуктивное сопротивления токовых катушек а втоматических выключателей, мОм;
R1Ш , X1Ш — активное и индуктивное сопротивления шинопровода,мОм;
R1каб , X1каб — активное и индуктивное сопротивления кабеля, мОм;
R1ВЛ , X1ВЛ — активное и индуктивное сопротивления воздушных линий, мОм;
RК — суммарное активное сопротивление различных крнтактов и контактных соединений, мОм.
Ударный ток КЗ iу представляет собой сумму амплитудного значения периодической составляющей сверхпереходного (начального) тока КЗ и апериодической составляющей этого тока в тот же момент времени, т.е. является мгновенным значением полного тока КЗ. Максимальное мгновенное значение полного тока КЗ (ударный ток) наступает примерно через полпериода (0,01 сек.) с момента начала КЗ.
Ударный ток трехфазного металлического КЗ от питающей сети определяется в килоамперах по формуле :
(16)
Рис. 5 Кривая зависимости Ку=ƒ(X/R) для определения ударного тока К3
Учет подпитки от асинхронного двигателя. Ток трехфазного К3 от электродвигателей, подключенных непосредственно к сборным шинам 0,4 кВ, определяется в килоамперах по формуле:
, (17)
где RАД и X²АД – активное и индуктивное сопротивления асинхронного двигателя, мОм;
Е²АД – ЭДС электродвигателя, В;
Rкаб, Xкаб — активное и индуктивное сопротивления кабеля, которым двигатель подключен к шинам, мОм.
Значение ударного тока от асинхронных двигателей определяется по формуле:
,
где — амплитудное значение тока подпитки места К3 от электродвигателя, кА;
— ударный коэффициент, значение которого для практических расчетов может быть принято примерно равным 1 из-за быстрого затухания апериодической составляющей тока К3 от асинхронных электродвигателей [5].
Двухфазное короткое замыкание
Из метода симметричных составляющих следует, что при двухфазном К3 необходимо составить две схемы замещения расчетной сети прямой и обратной последовательностей. В практических расчетах сопротивления элементов схем обеих последовательностей принимается одинаковыми. ЭДС обратной последовательности для синхронных и асинхронных машин равна нулю.
Ток двухфазного К3 определяется в километрах по следующей формуле:
, (19)
где — среднее номинальное междуфазное напряжение, принятое за базисное, В;
и — полные суммарные сопротивления прямой и обратной последовательностей, причем и равно ,мОм.
Выражение (19) можно записать следующим образом
= , (20)
где — полное сопротивление цепи до места К3 при двухфазном коротком замыкании, мОм.
, (21)
Однофазное короткое замыкание
При расчете однофазного К3 составляются три схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:
(22)
где , (23)
, — суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности до места К3 соответственно, мОм.
Суммарные сопротивления нулевой последовательности включают сопротивления следующих элементов расчетной схемы:
,
,
, — активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательностей трансформатора, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления реактора, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления трансформаторов тока нулевой последовательности, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности шинопровода, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности кабеля, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности воздушной линии, мОм;
, — активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности токовых катушек автоматических выключателей, мОм;
— суммарное активное сопротивление различных контактов и контактных сопротивлений, мОм.
При расчетах однофазных К3 вспомогательные проводники зануления (алюминиевые оболочки кабелей, стальные полосы), если таковые имеются, в расчетную схему не вводятся. Также в схему не включаются свинцовые оболочки кабелей, т.к. их не разрешается использовать в качестве заземляющих проводников.
В таблице 1 приводятся формулы для определения суммарных сопротивлений Zå и токов трехфазных, двухфазных, однофазных металлических КЗ, составленные на основании метода симметричных составляющих.
Таблица 1
Расчетные формулы для определения суммарных сопротивлений и токов в сети 0,4 кВ для металлических КЗ
Вид КЗ |
Суммарное сопротивление Zå, мОм |
Суммарный ток IКå, кА |
|
Трехфазное, К(3) |
|
|
|
Двухфазное, К(2) |
|
|
|
Однофазное, К(1) |
|
|
rza001.ru