2 Расчет токов короткого замыкания

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

 

2.1 Общие положения

 

1. Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а так же для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или электроустановок по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в системе, которое особенно велико вблизи места КЗ.

2. В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трехфазные, двухфазные, однофазные и двойные замыкания на землю.

Трехфазные КЗ являются симметричными, т.к. в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях. Все остальные виды КЗ являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся не в одинаковых условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.

Наиболее распространенным видом КЗ являются однофазные КЗ в сетях с глухо- и эффективно заземленной нейтралью. Значительно реже возникают двойные замыкания на землю, т.е. одновременно замыкание на землю различных фаз в различных точках сети, работающей с изолированной нейтралью.

3. Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ. Однако для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики требуется определение несимметричных токов КЗ.

Расчет токов КЗ с учетом действительных характеристик и действительных режимов всех элементов системы электроснабжения сложен. Поэтому для решения большинства практических задач вводятся допущения, которые не дают существенных погрешностей:

•не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную систему;

•трехфазная сеть принимается симметричной;

•не учитываются токи нагрузки;

не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;

•не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

•не учитываются токи намагничивания трансформаторов.

 

 

2.2 Расчет токов короткого замыкания

 

1 В зависимости от назначения расчета токов КЗ выбирают расчетную схему сети, определяют вид КЗ, местоположение точек КЗ на схеме и сопротивления элементов схемы замещения.

 

(2.1)

(2.2)

 

(2.3)

 

(2.4)

 

Ток короткого замыкания от первой системы в точке К1:

 

(2.5)

 

Ток короткого замыкания от второй системы в точке К1:

 

(2.6)

 

Суммарный ток К.З. в точке К1:

 

(2.7)

 

Результирующее сопротивление в точке К1 :

 

(2.8)

 

Сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 110 кВ:

 

(2.9)

 

Результирующее сопротивление в точке К2 приведенное к напряжению 110 кВ:

(2.10)

 

Результирующее сопротивление в точке К2 приведенное к напряжению 6 кВ:

(2.11)

 

(2.12)

 

 

2.3 Выбор сечения проводов и кабелей

 

1. При расчете по экономической плотности тока сечение проводов выбирается по выражению:

 

(2.13)

 

где I–расчетный ток линии, А;

–рекомендуемая экономическая плотность, А/ .

Однако выбор проводов и кабелей по таблице электрической плотности тока (таблица Б.4) не отвечает условию минимума приведенных затрат, так как экономическая плотность тока была определена с рядом допущений.

Сечения, которые в действительности изменяются дискретно, по формуле получаются непрерывными. Напротив, экономическая плотность тока дана для сравнительно больших диапазонов числа часов использования максимума, то есть дискретная, тогда как в действительности является непрерывной функцией. Коэффициенты отчислений от капитальных вложений принимались одинаковыми для различных случаев. Между тем, эти коэффициенты не однозначны для различных исполнении сетей.

2. В настоящее время выбор вариантов рекомендуется производить по приведенным затратам. Выбирается вариант, для которого приведенные затраты минимальны.

Для выбора сечений в простейшем случае строительства линий в один год приведенные затраты:

 

(2.14)

 

где –коэффициенты отчислений на амортизацию, так как сечение мало зависит от ремонта и обслуживания;

–удельное активное сопротивление,

Если считать, что величина линейно зависит от сечения проводов F, и учесть, что сопротивление обратно пропорционально сечению, то минимум затрат приведет к выбору сечения F по экономической плотности тока. При этом рекомендуемая плотность тока может быть принята в соответствии с фактическими значениями , , , .

Однако даже такая измененная экономическая плотность тока предполагает линейную зависимость . В действительности же эта зависимость нелинейная, поэтому полученные таким методом сечения могут быть не оптимальными.

3. Для расчета тока короткого замыкания в точке К3 необходимо выбрать сечение и тип питающего кабеля для двигателя. Сечения жил кабеля выбирают по техническим и экономическим условиям.

 

(2.15)

 

(2.16)

 

Результирующее сопротивление в точке К3:

 

(2.17)

 

(2.18)

 

4. Определение ударных токов в расчетных точках:

 

(2.19)

 

Выполнив расчет номинальных токов и токов короткого замыкания можно приступать к выбору и проверке оборудования.

 

 

3. Выбор оборудования

 

3.1 Выбор выключателей

 

Выключатель-это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов К.З. и включение на существующее короткое замыкание.

1. К выключателем высокого напряжения предъявляются следующие требования:

•надежное отключение любых токов ( от десятков ампер до номинального тока отключения);

•быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

•пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

•возможность пофазного (пополюсного )управления для выключателей 110 кВ и выше;

•легкость ревизии и осмотра контактов;

•взрыво- и пожаробезопасность;

•удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток и номинальное напряжение.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

2. По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима. По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств. По степени быстродействия на отключение выключатели могут быть: сверхбыстродействующие t<.06c; быстродействующие t=0.06-0.08с; ускоренного действия t=0.08-0.12c; небыстродействующие t=0.12-0.25c.