Расчет токов КЗ в сети 0,4 кВ

Начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ при питании электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор, и без учета подпитки от электродвигателей, определяется по формуле

I_по⁽³⁾ = , А,                               (5.6)

где U_ср.НН – среднее номинальное напряжение сети, в которой рассматривается КЗ, В; r_1S,x_1S – соответственно, суммарные активное и реактивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм.

Составляющие этих сопротивлений указаны на схеме распределения электроэнергии под номерами (см. рис. 5.1). Их численные значения приведены на схеме замещения (см. рис. 5.2).

Активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающих трансформаторов в миллиомах, приведенные к ступени низшего напряжения сети рассчитываются по формулам

r_т = , Ом;                                   (5.7)

x_т = , Ом,                     (5.8)

где S_Н,Т – номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

   P_К,Н – потери КЗ в трансформаторе, кВт;

   u_к – напряжения КЗ трансформатора, %.

Активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабелей определяется через значения удельных сопротивлений

r_к.л. = r₀·l, Ом;                                (5.9)

x_к.л. = x₀·l , Ом ,                                (5.10)

где r₀ ,x₀ – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабеля, мОм/м; l – длина кабельной линии, м.

Значения удельных сопротивления кабелей приведены в таблице 2.53 [5]. Активное сопротивление катушки контактов автоматических выключателей приведены в таблице 2.55 [5]. Значения активных сопротивлений разъединительных контактов приведены в таблице 2.55 [5]. Значения активных переходных сопротивлений неподвижных контактов приведены в таблице 2.55 [5]. Значения сопротивления первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока приведены в таблице 2.49 [5].

При расчете тока КЗ следует учитывать ограничивающее действие активного сопротивления дуги r_д

r_д = U_д/I_по⁽³⁾ , Ом,                                      (5.11)

где U_д – падение напряжения на дуге, В.

U_д = E_д·l , В,                                        (5.12)

где Е_д = 1,6 В/мм, при I_по = 1000 А.

Длина дуги определяется в зависимости от расстояния между фазами проводников в месте КЗ. Для КТП расстояние между проводниками равно 60 мм. Для кабельных линий приблизительно 5 мм.

Начальное действующее значение периодической составляющей с учетом дуги определяется по формуле

I_по⁽³⁾ = , А,                            (5.13)

Ударный ток находим по формуле

i_уд = ·k_уд·I_по⁽³⁾, А,                                 (5.14)

где k_уд – ударный коэффициент.

Ударный коэффициент определяется по формуле

k_уд= ,                                     (5.15)

где Т_а = , сек.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле

I_по⁽¹⁾ =  , А,                                  (5.16)

где Z_S⁽¹⁾ – полное сопротивление питающей системы трансформатора, переходных контактов току однофазного КЗ, мОм;

Z_п – полное сопротивление петли фаза–ноль от трансформатора до точки КЗ.

Сопротивление Z_S⁽¹⁾ определяется по формуле

Z_S⁽¹⁾ = , Ом,            (5.17)

где x_1T,x_2T,r_1T,r_2T – индуктивное и активное сопротивления прямой и обратной последовательностей силового трансформатора, мОм;

x_0T,r_0T – индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора, мОм; 

r_пер – сопротивление переходных контактов.

Значения x_0T,r_0T приведены в таблице 2.59 [5]. Сопротивление петли фаза–нуль приведено в таблице 2.60 [5].

Рассчитаем параметры схемы замещения.

1.  Сопротивление питающей системы:

.

2. Сопротивления понижающего трансформатора:

;

3. Сопротивления кабельных линий:

W2 ВВГ(5´95)      ;    .

W1 ВВГ2(5´120) ;    .

4. Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока:

ТА1        ; .

5. Сопротивления автоматических выключателей:

QF2         I =2500А ;

QF6         I =800А ;

QF18       I =630А ;

QF21       I =250А .

6. Сопротивления болтовых контактов.

Трансформатор - автоматический выключатель Q1:

.

Шины ТП - автоматический выключатель Q1, QF1:

.

Автоматический выключатель QF6, QF18 – кабель W1:

.

Автоматический выключатель QF18, QF21:

.

7. Параметры асинхронного двигателя М1:

, Ом;              (5.18)

;

, Ом;                       (5.19)

, Ом;

, Ом;                               (5.20)

, Ом;

, В;     (5.21)

.

В качестве примера рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке К1.

При расчете тока КЗ в точке К1 расстояние между фазами проводников в КТП мощностью 1600 кВ×А составляет 120 мм [3], следовательно длина дуги l=120мм.

Напряженность в стволе дуги составит:

.

Сопротивление дуги найдем после определения тока КЗ в месте повреждения без учета дуги.

Расчет тока трехфазного КЗ в точке К1 без учета подпитки двигателя.

Суммарные сопротивления до точки КЗ составят:

;

.

Определим ток КЗ без учета сопротивления дуги:

.

Сопротивление дуги составит:

.

Ток КЗ с учетом сопротивления дуги:

.

Допускается не учитывать влияние двигателей , если их суммарный номинальный ток не превышает 1% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей.

>167А.

Поэтому подпитку от двигателя учитывать не нужно.

Определим значение ударного тока в точке К1:

, А,                                (5.22)

где ударный коэффициент определяется по формуле:

;                               (5.23)

;

;

.

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

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле:

, А,                                 (5.24)

где - полное сопротивление питающей системы трансформатора, а также переходных контактов току однофазного КЗ, мОм ;

z  - сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ, мОм.

, Ом,      (5.25)

, Ом,                                (5.26)

где  l – длина участка сети, м;

z - полное удельное сопротивление петли фаза-ноль, мОм [3].

;

.

Расчет токов КЗ в других точках проводим аналогичным образом. Результаты расчета сведены в ПРИЛОЖЕНИЕ Г.

6 ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ