Меню

Пример расчета трехфазного тока короткого замыкания

Расчет трехфазного КЗ.

Введение.

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания (КЗ); для выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики; для определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; для выбора заземляющих устройств.

При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:

1) сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, если продолжительность КЗ не превышает 0,5 с;

2) ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;

3) насыщение магнитных систем электрических машин;

4) поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110­–220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330–500 кВ, если их длина не превышает 150 км.

Расчет периодической составляющей тока КЗ допускается производить, не учитывая активные сопротивления элементов электроэнергетической системы, если результирующее эквивалентное сопротивление относительно точки КЗ не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивления.

Расчет трехфазного КЗ.

1. На основании заданной расчетной схемы составить схему замещения и рассчитать ее параметры в относительных единицах приближенным методом. Для этого задаться базисной мощностью (Sб). Базисную мощность принимают произвольно, так, чтобы получались величины, удобные для расчета, обычно число, кратное номинальной мощности источника или 100 МВА, 1000 МВА.

Расчетные схемы элементов, схемы замещения и формулы для расчета параметров схем замещения в таблице 1. Здесь Uср – среднее номинальное напряжение в месте установки данного элемента. Шкала средних номинальных напряжений: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ.

2. Расчет начального значения периодической составляющей тока КЗ (IП0).

Схема замещения эквивалентируется (сворачивается) к точке КЗ. Методы эквивалентных преобразований схем приведены в приложении 1.

где – среднее (по шкале) напряжение в точке КЗ.

Таблица 1 – Схемы и параметры схем элементов электроэнергетической системы

Наименование элемента Схемы Параметры схемы
расчетная замещения расчетной замещения
Генератор Sном(МВА), Uном(кВ), cos jном, , Та (с)
Синхрон-ный компенсатор Sном(МВА), Uном(кВ), cos jном, , Та (с)
Недовозбуждение
Перевозбуждение
Эквивалентная (обобщенная) нагрузка Uном(кВ), Sном (МВА)
продолжение таблицы 1
Синхрон-ный двигатель Sном(МВА), Uном(кВ), cos jном, Та (с), или I* пуск , М*пуск
Асинхрон-ный двигатель Рном(кВ), Uном(кВ), cos jном, I* пуск , h (%)
Двухобмо-точный трансформатор (автотрансформатор) Uном ВН(кВ), Uном НН(кВ), Sном (МВА) (%) (кВт)
продолжение таблицы 1
Эквива-лентный источник (система) Uном(кВ), SКЗ (МВА) или
Iном. отк (кА), или
Трехобмо-точный трансформатор (автотрансформатор) Uном ВН(кВ), Uном CН(кВ), Uном CН(кВ), Sном (МВА), (кВт)
продолжение таблицы 1
Двухобмо-точный трансформатор с обмоткой низкого напряжения расщепленной на две части Uном ВН(кВ), Uном НН(кВ), Sном (МВА) (%) (кВт)
—²— при параллельной работе обмоток низкого напряжения Uном ВН(кВ), Uном НН(кВ), Sном (МВА) (%) (кВт)
продолжение таблицы 1
Реактор Uном(кВ), Iном(кА), (Ом) (кВт)
Сдвоен-ный реактор Uном(кВ), Iном(кА), (Ом) (кВт)
Линия электропередачи

3. Расчет ударного тока КЗ.

Ударным током короткого замыкания ( ) называют максимальное мгновенное значение полного тока КЗ при наиболее неблагоприятных условиях. Он наступает приблизительно через полпериода, что при f =50 Гц составляет около 0,01 сек. с момента возникновения короткого замыкания.

где – ударный коэффициент, который показывает превышение ударного тока над амплитудой периодической составляющей.

где – постоянная времени цепи короткого замыкания (постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ).

где – соответственно эквивалентные индуктивное и активное сопротивление схемы замещения;

– угловая скорость ( , где =50 гц).

Расчетные выражения для определения активных сопротивлений элементов схемы замещения приведены в таблице 2.

Если точка КЗ делит схему на радиальные не зависимые друг от друга ветви, то ударный ток можно определять, как сумму ударных токов отдельных ветвей.

При приближенных расчетах обычно можно не рассчитывать , а воспользоваться средними значениями ударных коэффициентов ( ) и постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ ( ) для характерных цепей, примыкающих к точке КЗ, приведенными на рисунке 1 и в таблице 3.

Таблица 2 – Расчетные выражения для определения активных сопротивлений элементов схемы замещения при приближенном учете коэффициентов трансформации трансформаторов.

Наименование элемента Параметры элемента (относительные единицы)
Генератор (синхронный компенсатор), синхронный двигатель
Продолжение таблицы 2
Асинхронный двигатель ( – номинальное скольжение электродвигателя, %)
Эквивалентный источник (система)
Эквивалентная нагрузка
Двухобмоточные трансформаторы (автотрансформаторы)
Трехобмоточные трансформаторы (автотрансформаторы)
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части, при параллельной работе обмоток НН
Реактор
Сдвоенный реактор
Воздушная линия, кабельная линия

Примечание: – номинальные мощности элементов (МВА); – базисная мощность (МВА); – потери короткого замыкания (МВт); – потери на фазу (МВт); – среднее (по шкале) напряжение в месте установки данного элемента (кВ)

Рисунок 1 – Кривые для определения ударных коэффициентов и постоянных времени затухания апериодической составляющей тока КЗ при коротком замыкании за трансформатором собственных нужд.

Таблица 3 – Средние значения ударного коэффициента Куд и постоянной времени Та для характерных ветвей, примыкающих к точке КЗ.

Место КЗ Куд Та (с)
Турбогенератор мощностью 12–60 МВт 1,94 -1,955 0,16-0,25
Турбогенератор мощностью 100–1000 МВт 1,975-1,98 0,4-0,54
Ветвь генератор–трансформатор 1,9-1,95 0,1-0,2
Система, связанная с шинами, где рассматривается КЗ, воздушными линиями, напряжением 35 кВ 110-150 кВ 220-330 кВ 500-750 кВ 1,608 1,608-1,717 1,717-1,78 1,85-1,895 0,02 0,02-0,03 0,03-0,04 0,04-0,05
Сборные шины повышенного напряжения станций с трансформаторами мощностью 80 МВА в единице и выше 1,85-1,935 0,06-0,15
до 80 МВА в единице 1,82-1,904 0,05-0,1
За линейным реактором на электростанции 1.9 0,1
За линейным реактором на подстанции 1.85 0,06
Ветвь асинхронного двигателя 1,6 0,02
За кабельной линией 6-10 кВ 1,4 0,01
За трансформатором мощностью 1000 кВА 1,6 0,02
РУ повышенного напряжения подстанции 1,8 0,05
РУ вторичного напряжения подстанции 1,85 0,06

4. Расчет апериодической составляющей тока КЗ в момент времени .

Значения определены при расчете ударного тока.

5. Расчет периодической составляющей тока КЗ в момент времени .

Рисунок 2 – Типовые кривые для определения затухания периодической составляющей тока КЗ.

Расчет выполняется методом типовых кривых. Типовые кривые для генераторов приведены на рисунке 2.

Значение периодической составляющей тока КЗ для заданного момента времени t :

– периодическая составляющая тока КЗ от системы. Причем за систему в этом случае можно принять все источники, для которых КЗ является удаленным. Это генераторы, отделенные от точки КЗ реактором, двумя трансформаторами или трансформатором с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Читайте также:  Как рассчитать необходимое сечение проводника по току

– периодическая составляющая тока КЗ от генератора (при КЗ на выводах генератора) или от блока генератор-трансформатор (при КЗ на стороне ВН блока) определяется по типовым кривым в следующем порядке:

а) определяется приведенное значение номинального тока генератора:

где – среднее (по шкале) напряжение в точке КЗ.

— при КЗ на выводах генератора

— при КЗ на стороне ВН блока

6.2 Если исходная расчетная схема содержит произвольное число источников энергии, для которых расчетное КЗ является удаленным, а также генератор, который при КЗ оказывается связанным с точкой КЗ по радиальной схеме и это КЗ для него является близким (КЗ на выводах генератора, точка К2), интеграл Джоуля в амперах в квадрате на секунду, следует определять по формуле

Интеграл Джоуля от периодической составляющей тока КЗ ( )в амперах в квадрате на секунду следует определять по формуле

где начальное значение периодической составляющей тока КЗ от удаленных источников энергии, А;

— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора , А;

— относительный интеграл от периодической составляющей тока КЗ;

тер — относительный интеграл Джоуля;

– продолжительность протекания тока КЗ.

Значения тер.г и при разных удаленностях расчетной точки КЗ от генераторов могут быть определены по кривым на рисунках 3,4.

При определении интеграла Джоуля от апериодической составляющей тока КЗ необходимо учитывать, что численные значения постоянных времени затухания апериодических составляющих токов от генератора ( ) в секундах и от удаленных источников энергии ( )в секундах обычно значительно отличаются друг от друга. Поэтому интеграл Джоуля следует определять по выражению

7. Построение осциллограммы.

При построении осциллограммы принимаем .

Мгновенное значение тока КЗ в любой момент времени от начала КЗ

где – амплитудное значение периодической составляющей тока КЗ;

– угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника той же фазы;

– апериодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени;

– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (см. п. 4).

Строится периодическая составляющая тока КЗ, причем ;

строится апериодическая составляющая тока КЗ;

осциллограмма полного тока КЗ получается графическим суммированием периодической и апериодической составляющей.

Пример осциллограммы приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Осциллограмма полного тока и его составляющих при трехфазном КЗ

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:

Читайте также:  Как проходит переменный ток через катушку

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 трехфазного к.з. в сети 0,4 кВ

Содержание

  • 1. Определение сопротивлений питающей энергосистемы
  • 2. Определение сопротивлений трансформатора 6/0,4 кВ
  • 3. Определение сопротивлений шин
  • 4. Определение сопротивлений кабеля
  • 5. Определение сопротивлений трансформаторов тока
  • 6. Определение сопротивлений автоматических выключателей
  • 7. Определение сопротивлений контактных соединений кабелей и шинопроводов
  • 8. Определение тока трехфазного к.з. в конце кабельной линии
  • 9. Список литературы

В данном примере будет рассматриваться расчет тока трехфазного короткого замыкания в сети 0,4 кВ для схемы представленной на рис.1.

Рис.1 - Однолинейная схема питания и расчетная схема замещения

1. Ток короткого замыкания на зажимах ВН трансформатора 6/0,4 кВ составляет — 11 кА.

2. Питающий трансформатор типа ТМ — 400, основные технические характеристики принимаются по тех. информации на трансформатор:

  • номинальная мощностью Sн.т — 400 кВА;
  • номинальное напряжение обмотки ВН Uн.т.ВН – 6 кВ;
  • номинальное напряжение обмотки НН Uн.т.НН – 0,4 кВ;
  • напряжение КЗ тр-ра Uк – 4,5%;
  • мощность потерь КЗ в трансформаторе Рк – 5,5 кВт;
  • группа соединений обмоток по ГОСТ 11677-75 – Y/Yн-0;

3. Трансформатор соединен со сборкой 400 В, алюминиевыми шинами типа АД31Т по ГОСТ 15176-89 сечением 50х5 мм. Шины расположены в одной плоскости — вертикально, расстояние между ними 200 мм. Общая длина шин от выводов трансформатора до вводного автомата QF1 составляет 15 м.

4. На стороне 0,4 кВ установлен вводной автомат типа XS1250CE1000 на 1000 А (фирмы SOCOMEC), на отходящих линиях установлены автоматические выключатели типа E250SCF200 на 200 А (фирмы SOCOMEC) и трансформаторы тока типа ТСА 22 200/5 с классом точности 1 (фирмы SOCOMEC).

Читайте также:  Параметры идеального источника тока

5. Кабельная линия выполнена алюминиевым кабелем марки АВВГнг сечением 3х70+1х35.

Для того, чтобы рассчитать токи КЗ, мы сначала должны составить схему замещения, которая состоит из всех сопротивлений цепи КЗ, после этого, определяем все сопротивления входящие в цепь КЗ. Активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражаются в миллиомах (мОм).

1. Определение сопротивлений питающей энергосистемы

В практических расчетах для упрощения расчетов токов к.з. учитывается только индуктивное сопротивление энергосистемы, которое равно полному. Активное сопротивление не учитывается, данные упрощения на точность расчетов – не влияют!

1.1 Определяем сопротивление энергосистемы со стороны ВН по выражению 2-7 [Л1. с. 28]:

1.1 Определяем сопротивление энергосистемы со стороны ВН по выражению 2-7 [Л1. с. 28]

1.2 Определяем сопротивление энергосистемы приведенное к напряжению 0,4 кВ по выражению 2-6 [Л1. с. 28]:

1.2 Определяем сопротивление энергосистемы приведенное к напряжению 0,4 кВ по выражению 2-6 [Л1. с. 28]

2. Определение сопротивлений трансформатора 6/0,4 кВ

2.1 Определяем полное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-8 [Л1. с. 28]:

2.1 Определяем полное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-8 [Л1. с. 28]

2.2 Определяем активное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-9 [Л1. с. 28]:

2.2 Определяем активное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-9 [Л1. с. 28]

2.3 Определяем индуктивное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-10 [Л1. с. 28]:

2.3 Определяем индуктивное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-10 [Л1. с. 28]

Для упрощения расчетов можно воспользоваться таблицей 2.4 [Л1. с. 28], как видно из результатов расчетов, активные и индуктивные сопротивления совпадают со значениями таблицы 2.4.

Таблица 2.4 - Значения активных и индуктивных сопротивлений трансформаторов

3. Определение сопротивлений шин

3.1 Определяем индуктивное сопротивление алюминиевых прямоугольных шин типа АД31Т сечением 50х5 по выражению 2-12 [Л1. с. 29]:

3.1 Определяем индуктивное сопротивление алюминиевых прямоугольных шин типа АД31Т сечением 50х5 по выражению 2-12 [Л1. с. 29]

3.1.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между фазами 1, 2 и 3:

3.1.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между фазами 1, 2 и 3

3.2 По таблице 2.6 определяем активное погонное сопротивление для алюминиевой шины сечением 50х5, где rуд. = 0,142 мОм/м.

Для упрощения расчетов, значения сопротивлений шин и шинопроводов, можно применять из таблицы 2.6 и 2.7 [Л1. с. 31].

Таблицы 2.6, 2.7 - Активное и индуктивное удельные сопротивления шин и шинопроводов

3.3 Определяем сопротивление шин, учитывая длину от трансформатора ТМ-400 до РУ-0,4 кВ:

3.3 Определяем сопротивление шин, учитывая длину от трансформатора ТМ-400 до РУ-0,4 кВ

4. Определение сопротивлений кабеля

4.1 Определяем активное и индуктивное сопротивление кабелей по выражению 2-11 [Л1. с. 29]:

4.1 Определяем активное и индуктивного сопротивления кабелей по выражению 2-11 [Л1. с. 29]

Таблицы 11 ГОСТ 28249-93 - Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке

5. Определение сопротивлений трансформаторов тока

Значения активных и индуктивных сопротивлений обмоток для одного трансформатора тока типа ТСА 22 200/5 с классом точности 1, определяем по приложению 5 таблица 20 ГОСТ 28249-93, соответственно rта = 0,67 мОм, хта = 0,42 мОм.

Таблица 20 - Значения активных и индуктивных сопротивлений трансформаторов тока ГОСТ 28249-93

Активным и индуктивным сопротивлением одновитковых трансформаторов (на токи более 500 А) при расчетах токов КЗ можно пренебречь.

Согласно [Л1. с. 32] для упрощения расчетов, сопротивления трансформаторов тока не учитывают ввиду почти незаметного влияния на токи КЗ.

6. Определение сопротивлений автоматических выключателей

Определяем активное сопротивление контактов по приложению 4 таблица 19 ГОСТ 28249-93:

  • для рубильника на ток 1000 А – rав1 = 0,12 мОм;
  • для автоматического выключателя на ток 200 А — rав2 = 0,60 мОм.

Таблица 19 - Значения сопротивлений разъемных контактов коммутационных аппаратов напряжением до 1 кВ ГОСТ 28249-93

7. Определение сопротивлений контактных соединений кабелей и шинопроводов

Для упрощения расчетов, сопротивления контактных соединений кабелей и шинопроводов, я пренебрегаю, ввиду почти незаметного влияния на токи КЗ.

Если же вы будете использовать в своем расчете ТКЗ значения сопротивления контактных соединений кабелей и шинопроводов, то они принимаются по приложению 4 таблицы 17,18 ГОСТ 28249-93.

При приближенном учете сопротивлений контактов принимают:

  • rк = 0,1 мОм — для контактных соединений кабелей;
  • rк = 0,01 мОм — для шинопроводов.

Таблицы 17,18 - Значения сопротивления контактных соединений кабелей и шинопроводов ГОСТ 28249-93

8. Определение тока трехфазного к.з. в конце кабельной линии

8.1 Определяем ток трехфазного к.з. в конце кабельной линии:

8.1 Определяем ток трехфазного к.з. в конце кабельной линии

9. Список литературы

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
2. Голубев М.Л. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4 — 35 кВ. 2-e изд. 1980 г.
3. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

Источник

Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ

Схема электроснабжения

Ни один проект по электрике не обходится без расчетов. Одним из них является расчет токов короткого замыкания. В статье рассмотрим пример расчета в сетях 0,4кВ. Файл с примером расчета в Word вы сможете скачать ближе к концу статьи, а также выполнить расчет самостоятельно не покидая сайта (в конце статьи есть онлайн-калькулятор).

Исходные данные: ГРЩ здания запитан от трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами по 630кВА.
где:
ЕC – ЭДС сети;
Rт, Xт, Zт – активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора;
Rк, Xк, Zк – активное, реактивное и полное сопротивления кабеля;
Zц – сопротивление петли фаза-нуль для кабеля;
Zш – сопротивление присоединения шин;
K1 – точка короткого замыкания на шинах ГРЩ.

Параметры трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

Параметры питающей линии:
Тип, число (Nк) и сечение (S) кабелей АВВГнг 2x (4×185),
Длина линии L = 208 м

Реактивное сопротивление трансформатора:
Реактивное сопротивление трансформатора
Xт = 13,628 мОм

Активное сопротивление трансформатора:
Активное сопротивление трансформатора
Rт = 3,064 мОм

Активное сопротивление кабеля:
Активное сопротивление кабеля
Rк = 20,80 мОм

Реактивное сопротивление кабеля:
Реактивное сопротивление кабеля
Xк = 5,82 мОм

Сопротивление энергосистемы:
Xc = 1,00 мОм

Суммарное реактивное сопротивление участка:
XΣ=Xc+Xт+Xк=20,448 мОм

Суммарное активное сопротивление участка:
RΣ=Rт+Rк=23,864 мОм

Полное суммарное сопротивление:
Полное сопротивление участка
RΣ=31,426 мОм

Ток трехфазного короткого замыкания:
Ток трехфазного короткого замыкания
IK3=7,35 кА (Icn)

Ударный ток трехфазного короткого замыкания:
Ударный ток трехфазного короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания:
Ток однофазного короткого замыкания
IK1=4,09 кА

TKZ_calculate_10

Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

Весь расчет занял меньше минуты.

Онлайн-калькулятор для расчет токов короткого замыкания

Для тех, кому нужно быстро рассчитать токи короткого замыкания, сделал калькулятор прямо на сайте. Теперь можете посчитать токи КЗ онлайн. Щелкайте переключателям, двигайте ползунки, выбирайте значения из списка — всё моментально автоматически пересчитается.

Удельные сопротивления меди и алюминия в онлайн-калькуляторе приняты в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 50571.5.52-2011, Часть 5-52 (1,25 удельного сопротивления при 20°С):

  • удельное сопротивление меди — 0,0225 Ом·мм/м
  • удельное сопротивление алюминия — 0,036 Ом·мм/м.

Если возможностей калькулятора вам недостаточно (нужно несколько участков кабелей разного сечения, у вас другие трансформаторы или просто расчет должен быть оформлен в Word), то смело нажимайте кнопку и заказывайте.

Получите оформленный расчёт в Word (файл docx без автоматизации) в соответствии с вашими исходными данными.

Источник