Расчёт токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания 10 кВ

Расчет проводится для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики или проверки параметров оборудования.

Введем ряд допущений, упрощающих расчет и не вносящих существенных погрешностей:

• 1. Линейность всех элементов схемы;
• 2. Приближенный учёт нагрузок;
• 3. Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания;
• 4. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3;
• 5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются;

Погрешность расчетов при данных допущениях не превышает 2ч5%.

Расчет токов короткого замыкания упрощается при использовании схемы замещения. Расчет токов КЗ проводим в именованных единицах.

Расчетные точки короткого замыкания:

К1…К5 — на шинах ТП.

Рисунок 6.1. Схема замещения 10 кВ Параметры системы:

(6.1).

где U_cp — среднее напряжение, кВ;

I_кз — ток короткого замыкания на шинах РП-9.

Ом.

ЭДС системы:

. (6.2).

кВ.

Параметры кабельной линии:

R_КЛ = r₀ • l, (6.3).

X_КЛ = x₀ • l, (6.4).

R_w3= 0,208 • 1,95 = 0,4056 Ом.

X _w3= 0,079 • 1,95 = 0,154 Ом.

Ом Параметры линий приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1. Параметры линий.

Расчёт токов КЗ выполняется для напряжения той стороны, к которой приводятся сопротивления схемы.

где — полное суммарное эквивалентное сопротивление от источника питания до расчётной точки КЗ, Ом.

Установившееся значение тока при двухфазном КЗ определяется по значению тока трёхфазного КЗ:

. (6.6).

Ударный ток:

(6.7).

где к_уд — ударный коэффициент.

Расчёт токов КЗ производим без учёта подпитки со стороны нагрузки.

кА.

кА.

кА.

Расчет токов КЗ сведен в таблицу Л1 ПРИЛОЖЕНИЕ Л.

6.2 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ

Расчет токов КЗ выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры на динамическую стойкость, чувствительность и селективность действия защит. Пример расчета приведем для ТП № 1 для дома № 1 по улице Железнодорожная.

Рисунок 6.2. Исходная схема для расчета токов короткого замыкания.

Рисунок 6.3. Схема замещения Найдем параметры схемы замещения.

Система С:;

Трансформатор: S_н.тр=1000 кВА; U_к=5,5%; ДР_к=10,2 кВт.

Индуктивное сопротивление системы:

(6.8).

где I_КЗ — ток КЗ на шинах ВН КТП.

мОм.

Сопротивления трансформатора:

; (6.9).

. (6.10).

мОм;

мОм.

Сопротивления линий:

; (6.11).

. (6.12).

R_W = 0,13· 80=10,4 мОм;

X_W = 0,077· 80=6,16 мОм;

Сопротивления автоматических выключателей:

R_QF1=0,74 мОм; X_QF1=0,55 мОм;

R_QF2=1,8 мОм; X_QF2=0,86 мОм.

Переходные сопротивления неподвижных контактных соединений:

R_к1=0,6 мОм;

R_к2=0,75 мОм.

(6.13).

мОм.

Сопротивление дуги:

(6.14).

где — падение напряжения на дуге, кВ;

— максимальный ток КЗ, А. из таблицы 7.3.

(6.15).

где — напряженность в стволе дуги, при.

;

— длина дуги.

(6.16).

где; - суммарные индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности до точки КЗ со стороны системы.

Минимальный ток КЗ определяется по выражению:

. (6.17).

Ударный ток определяется по выражению:

(6.18).

где — ударный коэффициент.

(6.19).

(6.20).

где — частота сети, .

Для точки К1:

(6.21).

. (6.22).

X_УК1 = 1,19+ 8,65 + 0,55 = 10,39 мОм;

R_УК1 = 1,632 + 0,74+0,6 = 2,97 мОм;

Расстояние между фазами проводника, а для ТП с трансформаторами на 1000 кВА составляет 60 мм, т.к. а > 50 мм, то L_Д = а = 60 мм.

В;

мОм;

кА;

Найдем ударный ток:

с;

;

кА.

Для точки К2:

(6.23).

. (6.24).

X_УК2 = 10,39 + 0,86 + 6,16 = 17,41 мОм;

R_УК2 = 2,97 + 1,8 + 10,4 +0,675 = 15,845 мОм;

кА.

Расстояние между фазами проводника, а составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то L_Д = 4а = 11,2 мм.

В;

мОм;

кА;

Найдем ударный ток:

с;

;

кА.

Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1кВ, как правило, являются минимальными. По их величине проверяется чувствительность защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле:

(6.25).

где — полное сопротивление питающей системы, трансформатора, а также переходных контактов точки однофазного КЗ;

— полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ.

(6.26).

где, , , — соответственно индуктивные и активные сопротивления прямой и обратной последовательности силового трансформатора;

 — соответственно индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора.

мОм.

(6.27).

где — удельное сопротивление петли фаза-нуль элемента;

— длина элемента.

Значение тока однофазного КЗ в точке К2:

Z_П = 0,36· 80=28,8 мОм;

кА;

7. Выбор и проверка коммутационной и защитной аппаратуры.

7.1 Выбор выключателей нагрузки

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

по напряжению

U_ном? U_{сети, ном}, (7.1)

Где U_ном — номинальное напряжение выключателя, кВ;

U_{сети, ном} — номинальное напряжение сети, кВ.

2) по длительному току

I_ном? I_{раб, max}, (7.2)

где I_ном — номинальный ток выключателя, А

I_{раб, max} — максимальный рабочий ток, А

3) по отключающей способности:

(7.3)

где i_{a, r} — апериодическая составляющая тока КЗ, составляющая времени до момента расхождения контактов выключателя;

i_{a, норм} — номинальный апериодический ток отключения выключателя;

Допускается выполнение условия:

(7.4)

где в_норм — нормативное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения;

ф — наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов;

ф = ф_{з, мин} + t_соб, (7.5)

где ф_{з, мин} = 1,5 с — минимальное время действия защит;

t_соб — собственное время отключения выключателя.

4) на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по сквозному предельному току короткого замыкания:

(7.6)

где I_{пр, скв} — действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания;

— начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя.

5) на термическую стойкость:

выключатель проверяется по тепловому импульсу:

(7.7)

где — предельный ток термической стойкости, равный предельному току отключения выключателя;

— нормативное время протекания тока термической стойкости.

=4с при номинальном напряжении до 35 кВ

=3с при номинальном напряжении свыше 110 кВ

, (7.8)

Проектом предусматриваем комплектацию РУ 10 кВ распределительного пункта стационарными камерами одностороннего обслуживания типа КСО с вакуумными выключателями типа ВВ/TEL:

• — номинальное напряжение 10 кВ;
• — номинальный ток 630 А;
• — номинальный ток отключения 12,5 кА;
• — ток динамической стойкости 20 кА;
• — ток термической устойчивости для промежутка времени 4 сек. 20 кА;
• — время отключение до погасания дуги не более 0.075 сек., tа = 0.075 сек.

Выбор выключателей приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Параметры выключателей, установленных на стороне 10 кВ