Условия и основные допущения, принимаемые при расчетах токов короткого замыкания

При расчетах токов КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ допускается:

1) использовать упрошенные методы расчетов, если их погрешность не превышает 10%;

2) максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

3) не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

4) не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;

5) принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения сетей, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4;0,23 кВ;

6) не учитывать влияние синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки, если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей или комплексной нагрузки.

Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, расчет токов КЗ для его проверки допускается производить приближенно, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчетов токов КЗ не должна превышать 5 - 10 % (РД 153-34.0-20.527-98).

Расчет токов КЗ

Пример задачи.

Дано:

ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ до цеховой ТП – 0,5 км, а от ЭНС до ПГВ – 10 км. Напряжение на ПГВ – 10 кВ.

Решение:

Составляем схему замещения и нумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

Рис. 1. Схема ЭСН расчетная

Вычисляем сопротивления элементов и наносим на схему замещения.

2.1 Данные для трансформатора ТМ-630-10/0,4 находим по таблице (Приложение 14).

Соединение «Υ-Υ».

Полная мощность трансформатора S_T=630 KB·A;

Линейное напряжение обмотки ВН U_НВН=10 кВ;

Линейное напряжение обмотки НН U_ННН=0,4 кВ

R_T= 3,1 мОм;

Х_Т = 13,6 мОм;

Z_T = 14 мОм;

= 129 мОм.

2.2) Данные для трансформатора токаКТТ 500/5находим по таблице (Приложение 15).

R_TT = 0,05 мОм;

X_TT = 0,07 мОм.

Рассчитываем сопротивление ВЛ.

ВЛ – АС-3х10/1,8. Длина ВЛ = 9,5 км

Для линий кабельных, воздушных и шинопроводов находим из соотношений:

;

где r₀ и x₀ – удельные активное и индуктивное сопротивления, мОм/м.

L_л – протяженность линии

r₀ – определяем по формуле

где S – сечение проводника, мм²;

γ – удельная проводимость материала, м/(Ом·мм²)

Принимается γ=30 м/(Ом·мм²) – для алюминия

γ=50 м/(Ом·мм²) – для меди

γ=10 м/(Ом·мм²) – для стали

мОм/м

х₀ - принимается равным:

х_0ВЛ = 0,4 мОм/м – для воздушных линий;

х_0КЛ = 0,06 мОм/м – для кабельных линий;

х_0ПР = 0,09 мОм/м – для проводов;

х_0ш = 0,15 мОм/м – для шинопроводов.

Rл’ = 3,33 · 9,5 = 31,6 Ом

Хл’ = 0,4 · 9,5 = 3,8 Ом

Сопротивления элементов ВНприводим к НН по формулам:

2.4 Данные для кабельных линий находим по таблице (Приложение 16):

КЛ1 кабель АВВГ – 3х (3х95)

r₀’= 0,33 мОм х₀=0,08 мОм

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

мОм/м

R_кл1=r₀·L_кл1=0,11·500 = 55 мОм

Х_кл1=х₀·L_кл1=0,08·500 = 40 мОм

КЛ2 кабель АВВГ – 3х (3х16)

r₀’= 1,95 мОм х₀=0,095 мОм

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

мОм/м

R_кл2=r₀·L_кл2=0,65·53 = 34,4 мОм

Х_кл2=х₀·L_кл2=0,095·53 = 5,0 мОм

2.5 Данные на ступени распределения (РП-1) определяем по таблице (Приложение 17).

R_cт1 = 15 мОм

R_ст2 = 20 мОм

2.6 Для шинопровода ШРА-630 данные определяем из таблицы (Приложение 18)

r₀ = 0,1 мОм; х₀ = 0,13 мОм

R_ш=r₀·L_ш = 0,1 · 2 = 0,2 мОм

Х_ш=х₀·L_ш = 0,13 · 2 = 0,26 мОм

2.7 Для автоматов данные находим из таблицы (Приложение 19).

Сопротивления предохранителей не учитываются, а у рубильников учитываются только переходное сопротивление контактов.

Rа – активное сопротивление;

Ха – реактивное сопротивление;

Rп – переходное сопротивление.

SF1 (600A) Ra = 11.12 Xa = 0,13 Rп = 0,25 мОм

SF2 (200A) Ra = 0.4 Xa = 0,5 Rп = 0,6 мОм

SF3 (70A) Ra = 2.4 Xa = 2 Rп = 15 мОм

2.8) Упрощаем схему (рис.2) и строим упрощенную схему замещения (рис.3):

Рис.2 Рис.3

2.9) Вычисляем сопротивления активное, реактивное и полное до каждой точки КЗ и заносим в сводную ведомость:

КЗ 1

Rk1=61,12 Xk1=17,6

КЗ 2

Rk2=Rk1+76,2=61,12+76,2=137,32мОм

Хл2=Хк1+40,76=17,6+40,76=58,36мОм

КЗ 3

Rk3=Rk2+37,8=137,32+37,8=175,12 мОм

Хл3=Хк2+40,76=17,6+40,76=58,36 мОм

2.10 Для расчета ударных коэффициентов рассчитываем соотношения:

Rk1/Xk1 = 61,12/17,6 = 3,47

Rk2/Xk2 = 137,32/58,36 = 2,35

Rk3/Xk3 = 175,12/58,36 = 3,0

2.11 Рассчитываем коэффициенты Ку – ударный коэффициент по формуле:

Данные находим по зависимости , по графику 1:

График 1. Зависимость

2.12 Коэффициент действующего значения ударного тока:

q1=q2=q3=1

2.13 Трехфазное КЗ:

2.14 Действующее значение трехфазного ударного тока:

Ударный ток определяем по формуле:

2.15 Двухфазное КЗ находим по формуле:

2.16 Составляется схема замещения для 1-фазных токов КЗ: