Меню

Как рассчитать ток короткого замыкания двигателя

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

  • Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
  • Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

петля фаза-нуль

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

сопротивление петли фаза-ноль

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

  • Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
  • Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

  • Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
  • p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
  • S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

сопротивление питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

  • Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
  • Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
  • Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    пример однолинейной схемы для расчета тока кз

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков

    При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

    2. номинальную нагрузку;

    3. аварийные ситуации.

    Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

    Такие режимы называют токами коротких замыканий или сокращенно «КЗ». Они возникают при:

    сбоях в работе автоматики и защит;

    ошибках обслуживающего персонала;

    повреждениях оборудования из-за технического старения;

    стихийных воздействиях природных явлений;

    диверсиях или действиях вандалов.

    Токи коротких замыканий по своей величине значительно превышают номинальные нагрузки, под которые создается электрическая схема. Поэтому они просто выжигают слабые места в оборудовании, разрушают его, вызывают пожары.

    Осциллограмма переменных токов

    Осциллограмма постоянных токов

    Кроме термического разрушения они еще обладают динамическим действием. Его проявление хорошо показывает видеоролик:

    Чтобы при эксплуатации исключить развитие подобных аварий с ними начинают бороться еще на стадии создания проекта электрического оборудования. Для этого теоретически вычисляют возможности возникновения токов коротких замыканий и их величины.

    Эти данные используются для дальнейшего создания проекта и выбора силовых элементов и защитных устройств схемы. С ними же продолжают постоянно работать и при эксплуатации оборудования.

    Токи возможных коротких замыканий рассчитывают теоретическими методами с разной степенью точности, допустимой для надежного создания защит.

    Какие электрические процессы заложены в основу расчета токов короткого замыкания

    Первоначально заострим внимание на том, что любой вид приложенного напряжения, включая постоянное, переменное синусоидальное, импульсное или любое другое случайное создает токи аварий, которые повторяют образ этой формы или изменяют ее в зависимости от приложенного сопротивления и действия побочных факторов. Все это приходится предусматривать проектировщикам и учитывать в своих расчетах.

    Оценку возникновения м действия токов коротких замыканий позволяют выполнить:

    величина силовой характеристики мощности, приложенной от источника напряжения;

    структура используемой электрической схемы электроустановки;

    значение полного приложенного сопротивления к источнику.

    Действие закона Ома

    За основу расчета коротких замыканий взят принцип, определяющий, что силу тока можно вычислить по величине приложенного напряжения, если поделить ее на значение подключенного сопротивления.

    Он же действует и при расчете номинальных нагрузок. Разница лишь в том, что:

    во время оптимальной работы электрической схемы напряжение и сопротивление практически стабилизированы и изменяются незначительно в пределах рабочих технических нормативов;

    при авариях процесс происходит стихийно случайным образом. Но его можно предусмотреть, просчитать разработанными методиками.

    Мощность источника напряжения

    С ее помощью оценивают силовую энергетическую возможность совершения разрушительной работы токами коротких замыканий, анализируют длительность их протекания, величину.

    Электрическая мощность переменного тока

    Рассмотрим пример, когда один и тот же кусок медного провода сечением полтора квадратных мм и длиной в полметра вначале подключили напрямую на клеммы батарейки «Крона», а через некоторое время вставили в контакты фазы и нуля бытовой розетки.

    В первом случае через провод и источник напряжения потечет ток короткого замыкания, который разогреет батарейку до такого состояния, что повредит ее работоспособность. Мощности источника не хватит на то, чтобы сжечь подключенную перемычку и разорвать цепь.

    Во втором случае сработают автоматические защиты. Допустим, что они все неисправны и заклинили. Тогда ток короткого замыкания пройдет через домашнюю проводку, достигнет вводного щитка в квартиру, подъезд, здание и по кабельной или воздушной линии электропередач дойдет до питающей трансформаторной подстанции.

    В итоге к обмотке трансформатора подключается довольно протяженная цепь с большим количеством проводов, кабелей и мест их соединения. Они значительно увеличат электрическое сопротивление нашей закоротки. Но даже в этом случае высока вероятность того, что она не выдержит приложенной мощности и просто сгорит.

    Конфигурация электрической схемы

    При питании потребителей к ним подводится напряжение разными способами, например:

    через потенциалы плюсового и минусового выводов источника постоянного напряжения;

    фазой и нулем однофазной бытовой сети 220 вольт;

    трехфазной схемой 0,4 кВ.

    В каждом из этих случаев могут произойти нарушения изоляции в различных местах, что приведет к протеканию через них токов короткого замыкания. Только для трехфазной цепи переменного тока возможны короткие замыкания между:

    всеми тремя фазами одновременно — называется трехфазным;

    двумя любыми фазами между собой — междуфазное;

    любой фазой и нулем — однофазное;

    фазой и землей — однофазное на землю;

    двумя фазами и землей — двухфазное на землю;

    тремя фазами и землей — трехфазное на землю.

    Виды КЗ в трехфазной сети

    При создании проекта электроснабжения оборудования все эти режимы требуется просчитать и учесть.

    Влияние электрического сопротивления цепи

    Протяженность магистрали от источника напряжения до места образования короткого замыкания имеет определенное электрическое сопротивление. Его величина ограничивает токи короткого замыкания. Наличие обмоток трансформаторов, дросселей, катушек, обкладок конденсаторов добавляют индуктивные и емкостные сопротивления, формирующие апериодические составляющие, искажающие симметричную форму основных гармоник.

    Существующие методики расчета токов короткого замыкания позволяют их вычислить с достаточной для практики точностью по заранее подготовленной информации. Реальное электрическое сопротивление уже собранной схемы можно измерить по методике петли «фаза-ноль». Оно позволяет уточнить расчет, внести коррективы в выбор защит.

    Замер сопротивления петли фаза-ноль

    Основные документы по расчету токов коротких замыканий

    1. Методика выполнения расчета токов КЗ

    Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

    последовательность расчета токов КЗ;

    учет токоограничивающего действия электрической дуги на месте образования повреждения;

    принципы выбора защитной аппаратуры по значениям рассчитанных токов.

    В книге публикуется справочная информация по:

    автоматическим выключателям и предохранителям с анализом характеристик их защитных свойств;

    выбору кабелей и аппаратуры, включая установки защиты электродвигателей, силовых сборок, вводных устройств генераторов и трансформаторов;

    недостаткам защит отдельных видов автоматических выключателей;

    особенностям применения выносных релейных защит;

    примерам решения проектных задач.

    2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

    Этот документ определяет:

    методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;

    способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;

    методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

    Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

    3. ГОСТ 28249-93

    Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ. Он действует с 1 января 1995 года на территориях Беларуси, Кыргызстана. Молдовы, России, Таджикистана, Туркменистана и Украины.

    Государственный стандарт определяет общие методы расчетов токов КЗ в начальный и любой произвольный временной момент для электроустановок с синхронными и асинхронными машинами, реакторами и трансформаторами, воздушными и кабельными ЛЭП, шинопроводами, узлами сложной комплексной нагрузки.

    Технические нормативы проектирования электроустановок определены действующими государственными стандартами и согласованы Межгосударственным Советом по вопросам стандартизации, метрологии, сертификации.

    Скачать ГОСТ 28249-93 (2003). Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ можно здесь: ГОСТ по расчету токов КЗ

    Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

    Первоначально следует подготовить необходимые для анализа сведения, а затем провести из расчет. После монтажа оборудования к процессе ввода его в работу и при эксплуатации проверяется правильность выбора и работоспособность защит.

    Сбор исходных данных

    Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

    1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

    2. питающей линии электропередачи.

    Под них собираются необходимые характеристики.

    Данные трансформатора для расчета токов КЗ

    величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;

    потери короткого замыкания (кВт) — Рк;

    номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;

    фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;

    номинальную мощность (кВА) — Sнт;

    полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

    Данные питающей линии для расчета токов КЗ

    К ним относятся:

    марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;

    общая протяженность трассы (м) — L;

    индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;

    полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

    Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

    Последовательность расчета

    По найденным характеристикам вычисляют для:

    трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;

    линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

    Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

    трехфазного замыкания и ударный (кА);

    однофазного КЗ (кА).

    По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

    Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

    Компьютерная программа расчетов токов КЗ

    На реальном энергетическом оборудовании, введенном в эксплуатацию, все токи, включая номинальные и коротких замыканий, записываются автоматическими осциллографами.

    Снятие осциллограммы токов

    Такие осциллограммы позволяют анализировать ход протекания аварийных режимов, правильность работы силового оборудования и защитных устройств. По ним принимают действенные меры для повышения надежности работы потребителей электрической схемы.

    Источник

    

    Пример расчета тока кз с учетом подпитки двигателей 6 кВ

    В данном примере требуется определить ток в месте к.з с учетом подпитки от синхронных электродвигателей для схемы электроснабжения 6 кВ представленной ниже.

    Обращаю ваше внимание, что ток к.з. в данном примере рассчитывается, когда РПН силового трансформатора ТДН, находиться в среднем положении, крайние положения РПН: «минусовой» и «плюсовой» — не рассматриваются.

    Схема электроснабжения 6 кВ

    1. Iкз. = 10 кА –ток к.з. на шинах 110 кВ;

    2. Характеристики трансформатора ТДН-16000/110-У1:

    • Sном.тр. = 16 МВА – номинальная мощность трансформатора;
    • Uном.вн =115 кВ — номинальное напряжение стороны ВН;
    • Uном.нн = 6,3 кВ — номинальное напряжение стороны НН;
    • Uк.вн-нн=10,5 % — напряжение короткого замыкания трансформатора, соответствующее среднему положению РПН, принимается по таблице 6 ГОСТ 12965-85;

    Таблица 6 - Технические характеристики трансформаторов согласно ГОСТ 12965-85

    3. Характеристики синхронных двигателей серии СТД представлены в таблице 3.10.14 [Л3, с.565]:

    Таблица 3.10.14 - Характеристики синхронных двигателей серии СТД

    В таблице 3.10.14 кратность пускового тока обозначено как Iп/Iном., в технической литературе обозначено как kп. В дальнейшем, чтобы не запутаться, кратность пускового тока будет приводиться как в формулах технической литературы, а именно – kп.

    • kп = 5,58 – кратность пускового тока для двигателя СТД-800-23УХЛ4;
    • kп = 6,7 – кратность пускового тока для двигателя СТД-1000-23УХЛ4;
    • Sном = 935 кВА = 0,935 МВА– для двигателя СТД-800-23УХЛ4;
    • Sном = 1160 кВА = 1,160 МВА– для двигателя СТД-1000-23УХЛ4;

    Если же в паспорте не указано Sном, можно рассчитать по формуле: Sном = Pном/cosφ.

    Составляем расчетную схему и схему замещения (см.рис.1 а, б), учитывая из всех присоединений 6,3 кВ, только синхронные двигатели, непосредственно связанные с местом к.з. (точка К1). Связано это с тем, что электродвигатели напряжением выше 1000 В являются дополнительным генерирующим источником при условии, если они связаны с местом к.з. непосредственно, кабельными линиями, токопроводами или через линейные реакторы [Л1, с.19].

    Рис.1 - Расчетная схема и схема замещения

    Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

    1. Определяем сопротивление для энергосистемы на напряжение 115 кВ, по выражению 54 [Л1, с.43]:

    Определяем сопротивление для энергосистемы на напряжение 115 кВ

    2. Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора в среднем положении РПН по выражению 25 [Л2, с.27]:

    Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора в среднем положении РПН

    • Uк = 10,5% — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
    • Uном = 115 кВ – номинальное напряжение трансформатора в среднем положении РПН, кВ;
    • Sном = 16000 кВА – номинальная мощность трансформатора, кВА;

    3. Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-800 в относительных единицах (о.е) по выражению 13 [Л4, с.15]:

    Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-800

    4. Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-1000 в относительных единицах (о.е) по выражению 13 [Л4, с.15]:

    Определяем сверхпереходное сопротивление для электродвигателя серии СТД-1000

    5. Переведем значение сверхпереходного сопротивления электродвигателей из относительных единиц в Ом, по выражению 8 [Л4, с.11]:

    Переведем значение сверхпереходного сопротивления электродвигателей из относительных единиц в Ом

    Подробно расчет сопротивлений синхронных электродвигателей выше 1000 В рассмотрен в статье: «Расчет сопротивлений электродвигателей выше 1000 В» .

    6. Определяем суммарное сопротивление электродвигателей для II секции. Как видно из схемы замещения (см. рис.1б) сопротивления xдв1 и xдв2 соединены параллельно. Для 2-х параллельных ветвей сложение ветвей выполняется по выражению 23 [Л4, с. 23]:

    Определяем суммарное сопротивление электродвигателей

    Основные формулы преобразования схем представлены в таблице 3.1 РД 153-34.0-20.527-98.

    Таблица 3.1 - Основные формулы преобразования схем согласно РД 153-34.0-20.527-98

    7. Если кратность пускового тока электродвигателя вам неизвестна, тогда сверхпереходное сопротивление Х”d* определяется по таблице 5.2 [Л4, с.14 — 15].

    Таблица 5.2 - Значения сверхпереходного сопротивления двигателей

    Для сравнения результатов расчетов, определим сопротивление электродвигателей на II секции, приняв что Х”d* = 0,2 о.е:

    Определяем сопротивление электродвигателей

    где: Sном.Σ = 2*0,935 + 2*1,160 = 4,19 МВА– суммарная мощность электродвигателей на секции, МВА;

    Как мы видим результаты расчетов отличаются, но я бы не сказал, что уж так сильно.

    8. Определяем суммарное сопротивление системы до точки к.з:

    Определяем суммарное сопротивление системы до точки к.з

    9. Определяем ток трехфазного короткого замыкания по выражению 52 [Л1, с.42]:

    Определяем ток трехфазного короткого замыкания по выражению 52

    10. Значение тока кз приведем к действующему напряжению 6,3 кВ, согласно [Л2, с.14]:

    Значение тока кз приведем к действующему напряжению 6,3 кВ

    11. Определяем сверхпереходное ЭДС выраженное в кВ по выражению 11 [Л4, с. 14]:

    Определяем сверхпереходное ЭДС выраженное в кВ

    где: E”d* = 1,1 (о.е) — сверхпереходное ЭДС в отн. ед.ном, принимается по таблице 5.2 [Л4, с.14].

    12. Определяем ток к.з. от электродвигателей по выражению 50 [Л1, с.42]. В формуле 50 сверхпереходное ЭДС обозначается как E”, в практических расчетах индекс d опускается. Поэтому во избежание путаницы из-за разного обозначения эл. величин в различной технической литературе, принимаем что E”d обозначается E”.

    Определяем ток к.з. от электродвигателей

    13. Определяем суммарный ток к.з. на секции:

    Определяем суммарный ток к.з. на секции

    1. Беляев А.В. Как рассчитать ток короткого замыкания. Учебное пособие. 1983 г.
    2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
    3. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева. 2004 г.
    4. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие. Часть первая. И.Л.Небрат 1996 г.

    Поделиться в социальных сетях

    Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

    Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

    Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

    Выбор шунтирующих резисторов в цепях постоянного оперативного тока

    В этой статье я хотел бы рассказать, какие нужно выбирать шунтирующие резисторы, что бы уберечься от.

    Расчет сопротивления асинхронного двигателя выше 1000 В

    В данной статье будет рассматриваться пример расчета сопротивления асинхронного двигателя выше 1000 В.

    Расчет уставок резервных защит трехобмоточного трансформатора

    Содержание 1. Исходные данные для расчета2. Расчет МТЗ-11 кВ с пуском по напряжению3. Расчет МТЗ-35 кВ с.

    Выбор коэффициентов надежности, согласования, коэффициентов возврата реле

    В этой статье пойдет речь об коэффициентах, которые используются в расчетных формулах при расчете.

    Какие токи к.з. нужно рассчитывать в сети 0,4 кВ

    В данной статье речь пойдет о токах к.з. которые нужно рассчитывать в сети напряжением до 1000 В. Как правило.

    Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
    Политика конфиденциальности.

    Источник

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    расчет токов кз

    В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

    1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

    2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

    3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

    Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

    1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

    2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

    Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

    В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

    Расчетная схема для определения токов КЗРис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
    Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:
    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия
    Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

    Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

    Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

    Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций

    Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
    Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

    В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

    В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

    Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

    Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособияПри расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
    Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
    в относительных единицах:
    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособиягде uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
    uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
    SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

    При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

    В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
    Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

    Сопротивление участка магистрали резервного питания:

    в относительных единицах:

    где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
    МРП – длина МРП, км;
    Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

    Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
    Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

    Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    в относительных единицах:
    В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    в относительных единицах:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

    Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н).

    Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

    Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
    Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

    При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

    Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

    По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

    Источник

Читайте также:  Решение задачи значение силы тока